阿三水电站课程设计资料

C H A N G C H U N I N S T I T U T E O F T E C H N O L O G Y

水电站课程设计计算书

学生姓名：

学院名称：水利工程与环境学院

专业名称：水利水电工程

班级名称：

学号：

指导教师：

长春工程学院水利与环境工程学院

2015 年3月

目录

前言 (1)

一、设计资料 (2)

二、水轮机选型

2.1水轮机型号选择 (2)

2.2装置方式的选择 (2)

2.3水轮机参数

2.3.1HL240型水轮机方案主要参数选择 (2)

2.3.2ZZ440型水轮机方案主要参数选择 (6)

2.3.3HL240型水轮机及ZZ440型水轮机两种方案的比较 (9)

2.3.4HL240型水轮机四台机组方案主要参数选择 (10)

2.3.5 HL240型水轮机两台机组与四台机组两种方案的比较 (10)

三、水轮机蜗壳设计

3.1蜗壳形式的选择 (13)

3.2断面形状及包角的选择 (13)

3.3进口断面面积及尺寸的确定 (13)

四、尾水管设计

4.1尾水管的形式 (15)

4.2弯肘形尾水管部分尺寸的确定 (15)

五、发电机的选择

5.1发电机型式的选择 (16)

5.2水轮发电机的结构尺寸 (16)

六、主厂房尺寸的确定

6.1主厂房长度的确定 (19)

6.2主厂房宽度的确定 (20)

6.3主厂房高程的确定 (21)

前言

本课程设计主要是水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分工作。设计目的在于培养学生正确的设计思想，理论联系实际工作的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。培养学生综合运用所学水电站知识，分析和解决水电工程技术问题的能力；通过课程设计实践训练并提高学生解决水利水电工程实际问题的能力。进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生独立思考、分析问题及运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图、使用现行规范、查阅技术资料、使用技术资料的能力以及编写设计说明书的能力。

根据已有的原始资料和设计要求进行设计，主要内容有：水电站总体布置、水轮机型号的选择以及水轮机特性曲线的绘制、蜗壳尺寸的确定、绘制蜗壳平面和断面单线图、尾水管尺寸的确定及草图、水电站厂房尺寸的确定等，并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。

一、设计资料

资料：某水利枢纽工程，具有防洪、灌溉、发电、养殖、旅游等功能。水电站厂房为坝后式，通过水能计算该水电站装机容量为25Mw ，厂房所在处平均地面高程438.80m （1） 水位

经多水位方案比较，最终采用正常蓄水位为：470.00 m ，死水位为：459.00 m ，距厂房下游100 m 处下游水位流量关系见下表：

下游水位～流量关系

(2) 机组供水方式：采用单元供水 (3) 水头

该水电站水头范围：max H =39.00m m in H =28.00m 加权平均水头a H =33.00m 二、水轮机选型

2.1 水轮机型号选择

由资料可知，水电站水头在28~39m 范围内时，在水轮机系列型谱表中可选轴流式ZZ440或混流式HL240作为备选方案，经方案比较后确定水轮机型号。 2.2 装置方式的选择

在大中型水电站中,其水轮机发电机组尺寸一般较大,安装高程也较低,因此七装置方式多采用立轴式。它可使发电机的安装高程较高不易受潮,机组的传动效率较高而且水电站厂房的面积较小,因此本设计采用立轴式装置,设置两台机组。 2.3 水轮机参数计算

2.3.1 混流式HL240水轮机基本参数的选择

HL240水轮机水头范围25～45，HL240水轮机模型参数，见下表

1.选择转轮标称直径D 1

由资料可知该水电站装机容量为25MW ，首先假定为两台机组，则单机装机容量为12.5MW 。由此可得该水轮机的额定功率r P 。 r P =

g P ηg =95

.012500

=13157.89 转轮标称直径计算公式为 2

3'

1

r

181.9r

H Q P D η=

（m)

其中：'

1Q 为水轮机的单位流量，根据转轮型号HL240，由表查得，选用限制工况下的'

1Q ，

'1Q =1240L/s=1.24㎥/s ;水轮机额定水头r H =0.95a H =0.95×33=31.35m ；η计算时一般将限制工况

下的M η增加2%～3%。M η查表，选用限制工况下的M η，M η=90.4%，

η=90.4%+90.4%×2%=92%； =⨯⨯⨯=

2

3135

.3124.192.081.989

.13157D 2.59m

根据上式计算出的转轮标称直径259cm ,查表3-12水轮机转轮标称直径系列，选用相近而偏大的标准直径：1D =275cm 。

2.选择额定转速

n

水轮机转速n 计算式 D

n H

n 1

'

1

=

式中的单位转速'

1n 应采用原型最优单位转速

n

'

10

,由表3-9查得，n

'

10

=72r/min 。水头H 应

采用加权平均水头H

a

。

将

n

'

10

=72r/min ，1D =2.75m,

H

a

=33m ，带入上式得n=150.4r/min

由额定转速系列表查得相近而偏大的，转速n o =166.7r/min 。

3.效率及单位转速修正

（1）效率修正。查表3-9，选用最优工况下的模型水轮机效率max M η=92.0%，模型转轮标称直径M D 1=46cm ,则原型水轮机最高效率

5

511max max 275

46

)92.01(1)1(1--=--=D D M M ηη=0.944 效率修正值

21max max εεηηη---=∆M =0.944-0.92-0.01-0=0.014 限制工况下的原型水轮机效率 ηηη∆+=M

查表3-9，选用限制工况下的模型水轮机效率M η=90.4%。则 ηηη∆+=M =0.904+0.014=0.918

可见，与计算转轮直径时所假定的原型水轮机在限制工况下的效率相符。说明所选的1D 合适。

（2）单位转速修正。单位转速修正计算公式如下

'

1n ∆='10'10n M n -

max

max

'

10'10n M M

n ηη=

查表3-9，max η=ηη∆+max M =0.92+0.014=0.934。 由上两式得