课程设计计算最终版资料

《水电站建筑物》课程设计

设

计

说

明

书

指导教师:张建梅

姓名：曾凯

学号：09150312

班级：09水利3班

组员:曹文斌顾微魏洪雪

王晓飞睢宁曾凯

目录

第一章基本资料

第二章水轮机发电机选择

第一节 ..................................机组台数和机组型号的选择第二节 .................................. 水轮机主要参数的确定第二节 ...................................... 蜗壳和尾水管尺寸的确定第四节 .......................................... 发电机组的选择及尺寸第三章水电站厂房设计

第一节 .......................................... 主厂房的平面尺寸确定第二节 .......................................... 主厂房布置的构造要求第三节 .................................................................. 桥吊选择

第一章 基本资料

(一)、流域概况

该水电站位于S 河流的上游，电站坝址以上的流域面积为20,300km 2，本电站属于该河流梯级电站中的一个。 (二)、水利动能

本电站的主要任务是发电。结合水库特性、地区要求可发挥养鱼等综合利用效益。

5000

10000

15000

20000

264

266268270272274276278280水位 (m )

流量(m 2

/s)

图1 下游水位——流量关系曲线

本电站水库特征水位及电站动能指标见表1

第二章 水轮机发电机选择

第一节 机组台数和机组型号选择

选择机组台数时应根据水电站的加工制造能力和运输条件、总投资、水电站的运行效率和运行灵活性、运行维护工作量的大小等因素。为了使电气主结线对称，大多数情况下机组台数为偶数。对于中小型水电站，为保证运行的可靠性和灵活性，机组台数一般不少于2台。本电站属于中型水电站，经过综合考虑和技术经济比较确定机组台数为4台。

单机容量等于装机容量除以台数，因此为50000KW 。

第二节 水轮机主要参数的选择

根据该水电站的水头变化范围25.60--22.80m ，在系列型普表3-3和表3-4中查出合适的机型有HL310和ZZ440两种。现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。 HL310水轮机方案的主要参数选择： 1. 转轮直径1D 计算

查表3-6和图3-12可得HL310水轮机在限制工况下的单位流量为

1M Q '=1400s L =1.40s m 3，效率M η=82.6％,由此可初步假定原型水轮机在该工况

下的单位流量1Q '=1M Q '=1.40，效率η=86％。

由公式1D =ηr r 1r H H Q 9.81N '=86.0%

23.3023.301.49.8110503

⨯⨯⨯⨯⨯=6.135m ，选用

与之接近而偏大的标称直径1D =6.5m 。 2. 转速n 计算

查表3-4可得HL310型水轮机在最优工况下单位转速10M n '=88.3m in r ，初步假定10n '=10M n '，因为该电站是河床式水电站，所以加权平均水头

av

H =

0.9

H r =

0.9

23.30=25.89m ，由公式

n=

11n D H '=1

av 10D H n '=625.89

88.3⨯=69.08m in r ，选用与之接近而偏大的同步转

速n=71.4m in r 。 3. 效率及单位参数修正

采用公式max η=51

11Mmax ))(-1(-1D D

M η进行修正。查表3-6可得HL310型水轮机

在最优工况下的模型最高效率为Mm ax η=89.6%，，模型转轮直径为1M D =0.39m ，根据公式可得原型效 率max

η=5

1

)6.5

0.39(89.6%)-(1-1⨯=94.1%，则效率修正值为

η∆=Mmax max -ηη=94.1%-89.6%=4.5%，考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量

上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。现取ξ=1.0%，则可得效率修正值为η∆=3.5%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况的效率为：

max η=Mm ax η+η∆=89.6%+3.5%=93.1%

η=M η+η∆=82.6%+3.5%=86.1%（与上述假设值基本相同）

单位转速的修正值按下式计算：

1

n '∆=)1(n max max 10M -'M ηη 则

10M

1

n n ''∆=)1(max max -M ηη=1896.0931.0-=1.93%

由于1M 1

n n ''∆<3.0%，按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量1Q '也可以不加修正。

由上可见，原假定的η=86%，1Q '=1M Q '，10n '=10M n '是正确的，那么上述计算及选用的结果1D =6.5m ，n=71.4m in r 也是正确的。 4. 工作范围的检验

在选定1D =6.5m ，n=71.4m in r 后，水轮机的1m

ax Q '及各特征水头相对应的1n '即可计算出来。水轮机在r H r N 下工作时，其1Q '即为1m

ax Q '，故 1m ax Q '=ηr r 2

1r H H 9.81D N =86.1%

23.3023.306.59.8110503⨯⨯⨯⨯⨯=1.246<1.4s m 3 则水轮机的最大引用流量为

max Q =1m ax Q 'r 2

1H D =30.236.51.2462⨯⨯=254.11s m 3

与特征水头m ax H min H 和r H 相对应的单位转速为

1min

n '=max

1

H nD =25.606.571.4⨯=91.73m in r

1m

ax n '=min

1

H nD =22.806.571.4⨯=97.20m in r

1r

n '=r

1H nD =23.306.571.4⨯=96.15m in r

在HL310型水轮机模型综合曲线图上分别绘出1m

ax Q '=1246s L ，1m

ax n '=97.20m in r 和1min n '=91.73m in r 的直线。由图可见，由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以对于HL310型水轮机方案，所选定的1D =6.5m 和n=71.4m in r 是合理的。 5. 吸出高度s H 计算

由水轮机的设计工况参数，1r

n '=96.15m in r

1m

ax Q '=1246s L ，在图3-25上可查得气蚀系数值为360.0=σ，气蚀系数的修正值为05.0=∆σ，由此可求出水