课程设计计算书.pdf

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1、1 1绘制蜗壳单线图绘制蜗壳单线图一、蜗壳的型式：一、蜗壳的型式：由水轮机的型式为 HL220LJ120，可知本水电站采用金属蜗壳。二、蜗壳重要参数的选择蜗壳重要参数的选择（参考水力机械第二版，水利水电出版社）断面形状采用圆形断面为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取0345计算Qmax：NrNff63000.95 0.98，此处取0.95）6632KW（f一发电机效率，0.95查附表 1 得:单位流量Q11.15m3/s则QmaxQ1maxD12Hr1.151.22 62.5 13.09m3/s则可求得蜗壳进口断面流量：Qc34513.09 12.54m3/s,Qc360Qmax0360蜗壳进口

2、断面平均流速Vc由图 430 查得，Vc 6.7m/s由于水轮机转轮直径小于 1800mm,则座环尺寸Da(1.55 1.64)D1Db(1.33 1.37)D1取Da1.6D11920mmDb1.35D11620mm则ra 960mmrb 810mm其中Db座环内径；Da座环外径；rb座环内半径；ra座环外半径。座环示意图如下图所示三、蜗壳的水力计算三、蜗壳的水力计算1、对于蜗壳进口断面断面面积FcQcQmax013.093451.87m2Vc360Vc3606.7R810R960座环尺寸（mm）断面的半径maxFcQmax013.093455.17m360Vc3606.7从轴中心线到蜗壳外

3、缘的半径：Rmax ra2max 0.9625.17 11.3m2、对于中间任一断面：设i为从蜗壳鼻端起算至计算面i处的包角，则该计算断面处的Qii360Qmax，iiQmax，Ri ra2i360 Vc其中：Qmax13.09m3/s,Vc 6.7m/s,ra 960mm表 1i()0153045607590105120135150165180195210225240255270285300315330345Qii360Qmax(m3/s)Fcm200.0810.1630.2440.3260.4070.4880.5700.6510.7330.8140.8950.9771.0581.1401.

4、2211.3021.3841.4651.5471.6281.7101.7911.872i00.5451.0911.6362.1822.7273.2733.8184.3634.9095.4546.0006.5457.0907.6368.1818.7279.2729.81810.36310.90811.45411.99912.545Qmaxi(m)360VcRi ra 2i(m)00.1610.2280.2790.3220.3600.3940.4260.4550.4830.5090.5340.5580.5810.6020.6240.6440.6640.6830.7020.7200.7380.755

5、0.7720.9601.2821.4151.5181.6041.6801.7491.8121.8711.9261.9782.0282.0762.1212.1652.2072.2482.2882.3262.3642.4002.4362.4702.504根据计算结果表，画蜗壳单线图，如下图所示，2 2尾水管单线图的绘制尾水管单线图的绘制根据已知的资料，得此水电站尾水管相应的尺寸如下：（单位：m）型式参数尺寸D111.2hLB5D4h42.63.124.55.42.7201.353.2641.621.351.62h6L1h50.6751.821.220.812.1841.464为了减少尾水管的开挖深

6、度，采用弯肘形尾水管，由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部。1、进口直锥段直锥圆管高度h3 hh1h4 3.120.217 1.62 1.28m进口锥管上下直径：D31.26mD41.62m2、肘管：肘管是一90变截面弯管,其进口为圆断面，出口为矩形断面。水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，而在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。一般推荐使用的合理半径R (0.6 1.0)D4，外壁R6用上限，内壁R7用下限。R61.0D41.62mR7 0.6D4 0.972m3、出口扩散段：取12，长度L2 L L1 5.4-2.184 3.21

7、6m尾水管单线图如下图所示：3 3拟定转轮流道尺寸拟定转轮流道尺寸根据 水电站机电设计手册 水力机械分册，已知D1 1.0m时，HL220型的尺寸可以D11.2m时的转轮流道尺寸，如图：4 4厂房起重设备的设计厂房起重设备的设计水电站厂房内桥式起重机的容量大小通常取决于起吊最重件(发电机转子带轴重)的重量，其跨度决定于桥式起重机标准系列尺寸，起重机台数取决于机组台数的多少，大小和机组安装检修方式。发电机的型号是SF630-12/2600，额定电压为6300 千伏，磁极对数为 6。发电机的极距 Kf4Sf2p 946300 43.08cm26其中，Sf-发电机的额定容量；P-磁极对数；Kf-系数

8、，一般为 810，这里取 9。定子内径Di2p2643.08 164.64cm3.14定子铁芯长度li6300154.95cm262CDine310164.64 500Sf其中，C-系数，取3106；ne-额定转数。Di164.64 0.002 0.035，造型采用悬式。line154.95500发电机总重量Gf K1(Sfn)2/39(63002/3)48.7t500式中：Sf发电机额定容量；n额定转速；K1系数，对悬式发电机取 810；对伞式发电机取 79；对水内冷式发电机取 67。发电机转子重量按总重量一半估算即Gf/2 24.35t100t，并且机组台数为 3 台，所以选择一台单小车桥

9、式起重机，型号为100T/20T。其具体数据如下：取跨度：L 16m；起重机最大轮压：35.9T；起重机总重：77.3T；小车轨距：LT 4400mm；小车轮距：KT 2900mm；大车轮距；K 6250mm；大梁底面至轨道面距离：F 130mm；起重机最大宽度：B 8616mm；轨道中心至起重机外端距离：B1 400mm；轨道中心至起重机顶端距离：H 3692mm；主钩至轨面距离：h 1474mm；吊钩至轨道中心距离（主）：L1 2655mm,L21900mm；副吊钩至轨道中心距离：L31300mm,L4 2355mm；轨道型号：QU100。5 5厂房轮廓尺寸厂房轮廓尺寸重要参考水电站机电设

10、计手册水力机械分册和水电站厂房设计水利水电出版社。一、主厂房总长度的拟定：1、厂房总长度取决于机组段的长度、机组台数和装配场长度。于是总长L nL1 La L其中 n 为机组台数，L1为机组段长度，La为安装间长度，L为端机组段附加长度。（1）机组段长度的拟定机组段的长度L1按下式计算：L1 Lx Lx。L1应是蜗壳层、尾水管层、发电机层中的最大值。蜗壳层：R1 2.504m,11.5m,R2 2.028mLx R11 2.5041.5 4.004mLx R21 2.0281.5 3.528m则L1 Lx Lx 4.0043.528 7.532m；尾水管层：B 3.264m,21.5mLx L

11、xB3.26421.5 3.132m22则L1 Lx Lx 3.1323.132 6.264m；发电 机层：3 3.2m,3 0.3m,b 3m（因在两台 机组之间设 楼梯时 取。34m，此处取3m）Lx3bb3.233.2330.3 3.4m，Lx330.3 3.4m22222222则L1 Lx Lx 3.43.4 6.8m由以上计算的各层L1，其中蜗壳层L1最大为 7.532m，故取L1 7.5m其中:R1蜗壳x方向最大平面尺寸；R2蜗壳x方向最大平面尺寸；1蜗壳层外部混凝土厚度，初步设计时取1.2 1.5m，此处取1.5m；B尾水管宽度（已知资料）2尾水管边墩混凝土厚度，一般取1.5 2

12、.0m；3发电机风罩内径；3发电机风罩壁厚，一般取0.3 0.4m；b两台机组之间风罩外壁静距，一般取 1.52.0m，如设楼梯取 3-4m。（2）、端机组段长度的拟定取L 0.2D1 0.21.2 0.24m，其中：L安全裕量，采用一台起重机吊装发电机转子时取0.2 0.3。L2 L1L 7.50.24 7.74m3、装配场尺寸拟定装配场与主机室宽度相等，以便运用起重机沿主厂房纵向运营。装配厂长度一般约为机组段L1的1.0 1.5倍。对于混流式和悬式发电机采用偏小值，因此取1.2。L31.2L11.27.5 9m因此，可得主厂房总长度为：L 2L1 L2 L3 27.57.749 31.74

13、m，取 32m。二、主厂房宽度的拟定二、主厂房宽度的拟定以机组中心线为界，厂房宽度B可分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx两部分。B Bs Bx，Bs323 A，其中，3 3.2m,3 0.3m,A 4m，A风罩外壁至上游内侧的静距。所以，Bs323 A 3.20.34 5.9m2Bx除满足发电机层规定，还要满足蜗壳y方向和混凝土厚规定。对于发电机层：Bx323 A。其中，A风罩外壁至下游墙内侧的静距，重要用于主通道取2m。所以，Bx323 A 3.20.32 3.9m2对于蜗壳层y方向为：Bx Ly3 2.2880.3 2.588mBx故取BX 3.9m因此B Bs Bx 5.93.9 9.8

14、m，取 10m。三、厂房各层高程的拟定三、厂房各层高程的拟定1、水轮机组安装高程T立轴混流式水轮机安装高程由下式计算，T T min Hs其中：水轮机导叶高度b0 0.2D1 0.21.2 0.24m查附表 1 得 0.133，查图 2-16 得 0.027由Hs10.3()H 1得：900b0。2251.61 0.145m900b0.24则T T min Hs0 244.20.145 244.465m22Hs10.3(0.1150.027)62.5其中：Hs吸出高度；b0导叶高度；T min下游设计最低水位。由于n 3，故取 1 台机组流量相应的尾水位；由已知资料，取T min 251.6m

15、；气蚀系数；为气蚀系数修正值；H设计水头；在地点海拔高程的校正值。2、尾水管底板高程1：1 Tb0hw，其中：hw底环顶面至尾水管的距离hw 2.9m；T机组安2水电站厂房所900装高程；b0导叶高度。所以，1 Tb00.24hw 244.4652.9 241.445m223、主厂房基础开挖高程FF T(h3h2h1)241.445(1.4361.4641.5)237.045mh3水轮机安装高程到尾水管出口顶面的距离，h2尾水管出口高度，h1尾水管底板混凝土厚度，取 1.5m。4、进水阀地面高程J 3r1h2其中：3钢管中心线高程，3 T；r1引水钢管半径；h2钢管底部至主阀室地面的高度，钢管

16、底部作通道，h2应大于1.8m，此处取h2 2m。所以，J 3r1h2 241.4455.52 236.695m25、水轮机层地面高程4：4 T r2 h34 Tr2h3 244.4650.7721 246.237m 246.2m其中：r2蜗壳进水段半径r2 0.772m；h3蜗壳上部混凝土厚度可取1.0m。6、发电机安装高程G：G 4 h5 h6。其中：h5进人孔高度，一般取1.8 2.0m，此处取1.8m；h6进人孔顶部厚度，一般为左右1.0m，此处取1.0m。则：G 4 h5h6 246.237 1.81 249.037m7、发电机层楼板面高程2 Gh5取h5 2m，则2 Gh5 249

17、.0372 251.037m24 251.037246.2 4.837m4m，满足规定。8、起重机的安装高程（轨顶高程）5 2h6h7h8h9h10其中：h6吊运设备时需跨越的固定设备或建筑物的高度，发电机上机架高度h6 0.25Di 0.251.6464 0.412m。h7吊运部件与固定物之间的垂直安全距离在 0.61.0m，取h7 0.6m；h8发电机主轴高度，h8 0.8H 0.88.1673 6.534m；h9吊运部件与吊钩之间的距离，一般在 1.01.5m 之间，取h91.2m；h10主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离，h101.474m。则5 251.0370.4120.66.

18、5341.21.474 261.257m四、安装间的位置选择及设计四、安装间的位置选择及设计由于进厂的公路在主厂房的下游侧，为了运送方便，把安装间布置在厂房的下游侧。安装间的长度为机组段L1的 1-1.5 倍，对混流式采用偏小值，即 9m；安装间宽度与主机室相等，即 10m。同时，为了满足主变能推入安装间进行维修，在安装间下游侧设立了尺寸为4m6m的变压器坑；在安装内设有5m5m的发电机转子检修坑，方便发电机转子检修。厂房的大门尺寸取决于运入厂房内最大部件的尺寸。由于上机架为0.41m，因此选用门宽为 6m，高 7m。为安全起见，门向外开。对安装间的具体说明如下：（1）发电机转子直径周边应留

19、2.0m 的空隙，以供安装磁极之用。（2）发电机上机架周边留有 1.0m 的间隙，供作通道用。（3）水轮机顶盖及转轮周边留有 1.0m 间隙，供作通道之用。6 6厂区布置厂区布置7 7 副厂房的设计副厂房的设计副厂房由辅助生产车间，某些辅助设备的房间和必要的技术所组成，它是各种辅助设备布置和运营人员工作的场合。它的布置原则是运营管理方便和最大限度地运用一切可以运用的空间，尽量减少不必要的间室面积，以减少投资。1、中央控制室布置在发电机层，且位于发电机层的中部，尽量窗户朝南开，以及加强通风或空调，室内净高一般为 4.04.5m 取 4m。2、继电保护室布置在中控室，在靠近主机组的副厂房内，配电装

20、置长度在7m以内时，只布置一个出口，门应向外开。3、集缆室位于中控室和继电保护室的下面，净高在 2m3m 之间，取 2m。4、母线廊道连接水电站发电机和主变压器，道内布母线，母线距楼板底的净距离不小于 0.8m。5、厂用变压器，尽也许靠近发电机电压配电装置。厂变压间高度按卢蕊高度再加上 700mm，两侧宽度至少加 800mm，门高为变压器的高至少加 300mm，门宽至少加 400mm。6、厂用动力室分散布置在负荷点附近（安装间、水轮机层、水泵室、机修间，油解决室等处）。7、为辅助设备系统配置的一些房间：空气压缩室，绝缘油库、透平油库，水泵室；应注意，控制温度、防止潮湿、防止火源。8、电气实验室

21、，电气高压实验室，油化实验室，水解决室，都顺序布置在副厂房上游侧，向下游侧开门。8 8 主厂房的内部布置主厂房的内部布置蜗壳之间布置蝴蝶阀，在事故停机或检修时，关断水流，在尾水管出口处备有检修闸门，当尾水管或水轮机检修时，用来挡住尾水进入。在发电层上游侧，布置每台机组的调速器和机旁盘，各布置油压装置一台，每个机组段(相应蝶阀中心)均留有蝴蝶阀吊孔。1、3 号机组段上，布置水轮机层的楼盖，在 3 号机组上游侧布置在去副厂房的楼梯。水轮机层 3 号机组段上布置去蝴蝶阀层的楼梯。作用筒布置在机座的上游侧，调速器恢复机构（杠杆）在右侧作用筒上，并与位于发电机层的调压器的有关机构相相应。两台高压空气压缩

22、机布置在 3 号机组作用筒的右侧，为油压装置充气之用。每一机组段上都布置着励磁室。低压配电装置室和离子励磁室布置在水轮机层的左端。每条压力管道上均安装有蝴蝶阀，在其前为伸缩节。每个机组段都设有漏油装置，在 3 号机组段上设有集水井。排水沟布置在上游墙侧，在集水井两侧布置尾水管排水泵两台，集水井排水泵两台，在2 号机组上，布置消防水泵一台，每个机组段上均设有进入尾水管的进水廊道。为了避免地基不均匀沉降，在主副厂房之间用沉降伸缩缝分开，缝宽 2cm。9 9结构布置结构布置主厂房水轮机层以上部分,除了机座之外，重要为梁板，柱的结构。发电机层楼板厚度为 0.30m，支承在通风罩和上下游混凝土墙的牛腿上

23、，由于分期施工规定，在机组间加设了刚架柱，不仅用来支承发电机层楼板的荷载，并且具有加强构架的作用，刚架大梁的断面为 50cm100cm,立柱的断面是 50cm50cm。构架柱的下断面为 1.0m1.50m 的矩形断面，上断面则为 1.0cm0.50cm，牛腿高为 1.20m，倾角为 45 度，直角边长为 0.50 米，构架的间距为 6.00 米。副厂房选用的结构形式是钢筋混凝土钢架。副厂房的一部分荷载传递到主厂房构架上，因而其分缝与主厂房分缝相一致。构架立柱断面为 0.5m0.5m。中央控制室主梁断面为 0.5m1.0 m。其余各层的主梁断面为0.40m0.60m。次梁断面为 0.20m0.4

24、m、0.20m0.5m 和 0.25m0.50m 三种。楼板厚度为 710cm。1010厂房混凝土的浇筑分期厂房混凝土的浇筑分期厂房混凝土由于机组安装的规定，一般提成两期浇筑，其中尾水管、上下游墙、吊车梁以及部分楼板层梁，在施工中先行浇筑，称为一期混凝土；而为了机组的安装和埋件，需要预留空位，要等机组部分的设备到货后，尾水管圆锥段钢板内衬和金属蜗壳安装好后再行浇筑的混凝土，称为二期混凝土。1111 成果成果设计成果绘制成两张 A1 的图纸：其中厂房横剖面图一张（手绘），涉及重要设备技术指标表，比例 1：100；厂房发电机层平面图一张（打印），涉及厂房发电机层、水轮机层、蜗壳层、尾水管层、涉及副

25、厂房各层，比例为 1：200。水电站厂房课程设计评分标准水电站厂房课程设计评分标准优秀（100X项目权重分值90）参考标准良好（90X80）参考标准中档（80X70）参考标准设计内容完设计内容完整、设计环节对的。设计成设计内容完整、设计环节对的。设计成整、设计环节 基 本 对的。设计成果 比 较 合理。理论分析与计算基本对的，数据 基 本 准确。对研究的问题能提及格（70X60）参考标准不及格（X60）参考标准设计内容设 计 内 容完整、设计环 节 基 本对的。设计成 果 基 本合理。理论分 析 与 计不 够 完整、设计环节不够对的。设计成果不合理，理论分析与评分果合理可行。果合理。理论理论分

26、析与设计方法与设计成果0 25100计算对的，数分析与计算对的、数据比据准确可靠。较准确。对研对研究的问题能较深刻分析或有独到之处，成果突出，反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识。究的问题能对的分析或有新见解，成算无差错。计算有原对 某 些 问题 提 出 个人见解，并得 出 研 究结果，作者对 基 础 理论 和 专 业知 识 基 本掌握。则错误。缺少研究能力，未取得任何成果，反映出作者基础理论和专业知识很不扎实。果比较突出，出自己的见反映出作者较好地掌握了有关基础理论与专业知识。解，成果有一定意义，反映出作者基本掌握了有关基础与专业知识。论文结构合论文结构严文字表达谨，逻辑性0 101

27、00强，论述层次清楚，语言准理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流论文结构基本合理，层次 较 为 分明，文理通顺，基本达成规范化规定论 文 结 构论文结构基本合理，不合理，论 证 基 本清楚，文字尚通顺，勉强 达 成 规范化规定论证不清楚，文字不通顺，达不到规范化规定不能阐明确，文字流畅畅，达成规范化规定能简明扼要、能比较流利、基本能叙述重点突出地答辩情况阐述论文的0 30100重要内容，能准确流利地回答各种问题清楚地阐述论文的重要内容，能较恰本地回答与论文有关的问题出论文的重要内容，对提出的重要问题一般能回答，无原则错误能 阐 明 自己 的 基 本观点，答辩错 误 经 提醒 后 能 作

28、补 充 或 进行纠正自己的基本观点，重要问题答不出或有原则错误，经提醒后仍不能回答有关问题学 习 马学习态度认真，作风严学习态度与规范规定0 10100谨，保证设计时间并按任务书中规定的任务和进度开展各项工作，成果完全符合规范化规定学习态度较认真，作风良好，能按期圆满完毕任务书规定的任务和工作量，成果完全符合规范化规定学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完毕任务书规定的任务和工作量，成果符合规范化规定学 习 态 度尚可，在指导 教 师 的帮 助 下 能按 期 完 毕任 务 书 规定 的 任 务虎，纪律涣散，工作作风不严谨，不能保证设计时间和进度，没和工作量，有完毕规成 果 基 本

29、符 合 规 范化规定定的工作量，成果不符合规范化规定设计图纸对设计图纸对于设计成果的表达较完整、清楚、合理。绘制线条流畅，图纸主次分明，绘制及尺寸标注规范，达成工程图纸的规定。于设计成果的表达较完整、清楚、合理。某些局部表达不够具体。绘制 线 条 流畅，图纸主次分明，绘制 较 为 规范，基本达成工程图纸的规定。累计总分设 计 图 纸对 于 设 计成 果 的 表达 基 本 完整，但某些局 部 表 达设计图纸不能表达设 计 成果。图纸表达不合设计图纸对于设计成果的表达完整、清楚、合理。图纸表达0.25100绘制线条流畅，图纸主次分明，绘制及尺寸标注规范，达成工程图纸的规定。不够清楚、理，不清合理。绘制线 条 基 本流畅，图纸楚。线条不 够 流畅，尺寸主次分明，标注不够尺 寸 标 注欠规范。规范。总成绩