水电站课程设计--水电站厂房及吊车梁设计.docx

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1、目录前言1第一部分水电站厂房2-、设计资料2二、水轮机选型22.1 水轮机型号选择22.2 水轮机参数计算2三、水轮机蜗壳设计133.1 蜗壳形式的选择133.2 断面形状及包角的选择133.3 进口断面面积及尺寸的确定13四、尾水管设计154.1 尾水管的形式154.2 弯肘型尾水管主要尺寸的确定15五、发电机外形尺寸175.1 发电机型式的选择175.2 水轮发电机的结构尺寸17六、厂房尺寸确定196.1 主厂房长度的确定196.2 主厂房的宽度206.3 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258.1 均布恒荷载q258.2 垂直最大轮压

2、25九、吊车梁内力计算259.1 弯矩计算2592剪力计算26十、吊车梁正截面及斜截面抗剪强度计算2710.1 吊车梁正截面承载力计算2710.2 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如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知!、/.、一月U百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讣思想，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

3、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，提高学主制图、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讣说明书的能力。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讣算和吊车梁配筋讣算等，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

4、处平均地面高程440.60m1 .水位经多水位方案比较，最终采用正常蓄水位为:470.00m,死水位为:459.00m,距厂房下游100m处下游水位流量关系见下表：下游水位流最关刁线流量m*s5.610.615.620.630.640.660.680.6水位m430.8430.95431.06431.16431.35431.5431.75431.952机组供水方式：采用单元供水3.水头该水电站水头范=39.00m,Hmin=28.OOm,加权平均水头Ha=33.OOm二、水轮机选型2.1水轮机型号选择水轮机型号的选择中起主要作用的是水头，本电站工作水头范围为28.00m39.00m,根据水头范

5、围从水轮机系列型谱中查得轴流式ZZ440型适应水头20m36m,混流式H1.240型适应水头2545m两种型座位备选方案。经方案比较后确定水轮机型号。2.2水轮机参数计算2.2.1H1.240型水轮机方案主要参数选择(两台机组)H1.240水轮机水头范围2345,H1.240水轮机模型参数，见下表2-1勰型号实验水头H1D(mm)翰niofmin)mu况下解W量Qio(Us)就就下的孵州限制血单MtQMs)效率咖H1.240446072110092124090.41.转轮直径的计算根据水轮机型号H1.240查上表得H1.240型水轮机在限制工况下的单位流量Q：M二124n?/s,效率Tm=90

6、.4%,由此可以初步假定原水轮机的单位流量=Q；M二1.241117s,效率水轮机额定水头4=三J9.81X7JXQ(H2式中：D水轮机标称直径Q;水轮机单位流量查得Q;二12401./S二1.24加、心Hr一一设计水头，对于坝后式水电站Hr=(0.90.95)弘，取Hr=Q.95Ha=0.95X33.0=31.35m3一水轮机额定出力，山发电机的额定处理求得，对于中小型水电站砌二0920.95,Pr=PetJg=2o00020.95=13158kW代入式中得=I二二2.59m,根据上式计J9.81xrXQ:XH2N9.81X0.92X1.24X31.352算出的转轮直径259cm,查表312

7、水轮机转轮标称直径系列，选用相近而偏大的标准直径：D=275cm2 .转速计算-niH-7233nD12.75=150.4rmin式中皿一一单位转速采用最优单位转速龙二72rminH采用设计水头33.OOmD：采用选用的标准直径D产2.75m山额定转速系列表3-13查的相近而偏大的转速n=150rmin3 .效率及单位参数修正(1)效率修正。查表39可得H1.240型水轮机在最优工况下的模型最高效率riMmai0%,模型转轮直径De二46cm,则原型水轮机最高效率=1-lMmax)SJ=I-(卜0.92)效率修正值Aq=TimaX-r)Mmax一5一2二944-0.92-0.01=0.014式

8、中:句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S二1%2%；习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2二瑰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?=0。限制工况下的原型水轮机效率：n=M二0.904+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。说明所选的久适合。(2)单位转速修正。单位转速修正计算公示如下An=no-noMMmax式中：加。为原型水轮机最优单位转速Wmin:加。的为模型水轮机最优单位转速Wmin:如不慎侵犯了你的权益，请联系我们告知！77m为最优工况下的模型水轮机的效率，查表得Tm,3=92%

9、;“皿为最优工况下的原型水轮机的效率，r2M3八二0.92+0.014=0.934由上两式得弊二（匡匚石二（叵E1）=0.87%aIOMyjHMmaxy0,92J因An；0.03n；om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_1.作范围并检验该_1.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和选定的直径久计算水轮机以额定出力工作时的最大单位流里QlmaxOIII水轮机的额定出力几的表达式二9.8109孑属.、/77刁导出最大单位流量Q计算式（

10、限制工况下的Q；）p13158X皿；J-1X2,aX3I.35V-31.35XO1s1-I。NAV1.24n则水轮机的最大引用流量为Qmz二Q&gDf再=IOlX2.752XV31.35=46.62m?/s（2）按最大水头最小水头以及选定的Z,n分别计算出最小和最大单位转速加加九和Vmax11Dx150X2.75/150X2.75,ms=66.05r/minUmaxn是满意的。图2-1H1.240水轮机模型综合特性曲线及工作范围检验(两台机组)5确定吸出高度由设计工况参数皿”z7.，73.67r/min,Q；WaX=IlOI1.s,查图3-21得。二0197,在空化系数修正曲线中查得Ao二0.

11、035o则吸出高度为440.6比二l7go(0.195+0.035)X31.35=2.30(m)-4-Om说明H1.240水轮机方案的吸出高度满足电站要求。2.2.2轴流转桨ZZ440水轮机主要参数的计算(两台水轮机)1转轮直径Di的计算山于轴流式水轮机的限制工况山空蚀条件决定，为防止开挖过大，水电站常采用限制水轮机吸出高度的办法反推Q；和6根据水轮机型号ZZ440查表3-10得在限制工况下的单位流量Q；二1.6511,空蚀系数0=0.72.在空蚀系数修正曲线图2-28查的Aa=O.04o在允许的吸出高度比二4m时，其相应的空蚀系数为aJ角fJQ-JA+4-o.O35=0.3960.72313

12、5山表3-10查得ZZ440水轮机在最优工况下的单位转速mo=l15rmin,查图2-2可知，对应与工况点（S二b二0.396）处的单位流量0二11501.s,模型水轮机的效率=87.2%o据此可先假定设计工况下原型水轮机的效率。=89.7%,则转轮直径为131583=26lma=F-，J9.81X7JX(2(XH;N查表3-12,选用与水轮机转轮计算直径相近的标称直径6二2.75m2 .选择额定转速n=niVH.i5Xv33=240.23rmin2.75查表3-13,选用与之相近而偏大的同步转速心二250r/mino3 .效率及单位参数修正由表2-2查得ZZ440水轮机试验水头=3.5m,模

13、型转轮标称直径耐=0.46mo对轴流转桨式水轮机，当叶片转角为P时，原型水轮机最大效率=1-三-%MzhQ(0-3+0.7(pma=1-C1-Mmax)(0-3+=1_0.693(1_ri.pMma)叶片在不同转角0时的可山模型综合特性曲线图322查得，当选用制造工艺影响的效率修正值尸1%,即可用上式计算出不同转角0时的效率修正值府疵弋，计算成果见下表叶片转角0-10亍0+10+15知max(%)84.988.088.888.387.286.089.591.692.291.991.190.2知max(%)论()4.63.63.43.63.94.2%(%)3.62.62.42.62.93.2ZZ

14、440水轮机效率修正值计算表由表3-10查得ZZ440水轮机最优工况的模型效率皿疵二89%,从以上计算知，最优工况的效率最接近于11=0。时的效率88.8%,故可采用%：2.4%作为其修正值，则可得ZZ440水轮机原型的最高效率为,maxB加X+“二89%+2.4$二91.4%因为在吸出高度-4m限制的工况点(S=Il3rmin,o=0.396)处的模型水轮机的效率加二87.2%,该工况点在FJ二。处，求得该工况点的效率修正值为切。=2.4%,该工况点原型水轮机效率为77=87.2%+2.4%=89.6%与假定的89.7%相近。可见选用D=2.15m,n=250rmin是合适的。4 .工作范围检验在水轮机的直径和