水电站课程设计

目录

前言 (1)

第一部分水电站厂房 (2)

一、设计资料 (2)

二、水轮机选型 (2)

2.1水轮机型号选择 (2)

2.2水轮机参数计算 (2)

三、水轮机蜗壳设计 (13)

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 (15)

4.1尾水管的形式 (15)

4.2弯肘型尾水管主要尺寸的确定 (15)

五、发电机外形尺寸 (17)

5.1发电机型式的选择 (17)

5.2水轮发电机的结构尺寸 (17)

六、厂房尺寸确定 (19)

6.1主厂房长度的确定 (19)

6.2主厂房的宽度 (20)

6.3主厂房各层高程的确定 (21)

第二部分吊车梁设计 (24)

七、吊车梁截面形式 (24)

八、吊车梁荷载计算 (25)

8.1均布恒荷载q (25)

8.2垂直最大轮压 (25)

九、吊车梁内力计算 (25)

9.1弯矩计算 (25)

9.2剪力计算 (26)

十、吊车梁正截面及斜截面抗剪强度计算 (27)

10.1吊车梁正截面承载力计算 (27)

10.2斜截面抗剪强度计算 (29)

十一、挠度计算 (30)

十二、裂缝宽度验算 (31)

结语 (32)

参考文献 (33)

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以及吊车梁内力计算和吊车梁配筋计算等，并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。

第一部分水电站厂房

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440.60m

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：

2.2.1 HL240型水轮机方案主要参数选择（两台机组）

HL240水轮机水头范围25～45，HL240水轮机模型参数，见下表2-1

的标准直径： D 1=275cm

2.转速计算

n=n 1′√H D 1=72×√

2.75

=150.4r/min

式中n 1′——单位转速采用最优单位转速n 1′

=72r/min

H ——采用设计水头33.00m D 1——采用选用的标准直径D 1=2.75m

由额定转速系列表3-13查的相近而偏大的转速n=150r/min 3.效率及单位参数修正

（1）效率修正。查表3—9可得HL240型水轮机在最优工况下的模型最高效率 Mmax =92.0%,模型转轮直径D 1M =46cm,则原型水轮机最高效率 max =1−（1− Mmax ）√D 1M D 1

5

=1-(1-0.92)√46

2755

=0.944

效率修正值

Δη= max − Mmax −ε1−ε2=0.944-0.92-0.01=0.014

式中:1 为考虑到原型与模型水轮机工艺水平影响的效率修正值，取ε1=1%～2%；ε2为考虑到原型与模型水轮机异性部件影响的效率修正值，取ε2=1%～3%，本列题中因原型与模型水轮机异性部件基本相似，故认为ε2=0。

限制工况下的原型水轮机效率： η= M +Δ =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D 1适合。

（2）单位转速修正。单位转速修正计算公示如下

Δn 1′=n 10′-n 10M ′ n 10′=n 10M ′√ max Mmax

式中：n 10′为原型水轮机最优单位转速，r/min ；n 10M ′为模型水轮机最优单位

转速，r/min ； Mmax 为最优工况下的模型水轮机的效率，查表得 Mmax =92%； max 为最优工况下的原型水轮机的效率， max = Mmax +Δ =0.92+0.014=0.934

由上两式得

Δn 1

′n 10M ′=(√

ηmax ηMmax

−1)=(√

0.9 40.92

−1)=0.87%

因Δn 1′<0.03n 10M ′时，可不必进行修正。故计算的n 值适合。单位流量也不加

修饰。

4.工作范围检验

在水轮机的直径和转速选定之后，还需要在模型综合特性曲线图上绘出水轮机的相似工作范围并检验该工作范围是否包括了高效率区，以论证所选定的直径和转速的合理性。

（1）按水轮机的额定水头H r 和选定的直径D 1计算水轮机以额定出力工作时