水電站課程設(shè)計(jì)--水電站廠房及吊車梁設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)主要是水利水電樞紐工程中水電站廠房設(shè)計(jì)的部分工作。設(shè)計(jì)目的在于培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際工作的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)水電站知識，分析和解決水電工程技術(shù)問題的能力；通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練并提高學(xué)生解決水利水電工程實(shí)際問題的能力。進(jìn)一步鞏固和加深廠房部分的理

2、論知識，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題及運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生制圖、使用現(xiàn)行規(guī)范、查閱技術(shù)資料、使用技術(shù)資料的能力以及編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。</p><p>　　根據(jù)已有的原始資料和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：水電站總體布置、水輪機(jī)型號的選擇以及水輪機(jī)特性曲線的繪制、蝸殼尺寸的確定、繪制蝸殼平面和斷面單線圖、尾水管尺寸的確定及草圖、水電站廠房尺寸的確定以及吊車梁內(nèi)力計(jì)算和吊車梁配筋計(jì)算等，并根據(jù)要

3、求繪制相應(yīng)的平面布置圖和剖面圖。</p><p>　　第一部分 水電站廠房</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　資料：某水利樞紐工程，具有防洪、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等功能。水電站廠房為壩后式，通過水能計(jì)算該水電站裝機(jī)容量為25Mw，廠房所在處平均地面高程440.60m</p><p>

4、<b>　　1.水位</b></p><p>　　經(jīng)多水位方案比較，最終采用正常蓄水位為：470.00 m，死水位為：459.00 m，距廠房下游100 m處下游水位流量關(guān)系見下表：</p><p>　　2.機(jī)組供水方式：采用單元供水</p><p><b>　　3. 水頭</b></p><p>

5、　　該水電站水頭范圍： =39.00m, =28.00m,加權(quán)平均水頭=33.00m</p><p><b>　　二、水輪機(jī)選型</b></p><p>　　2.1水輪機(jī)型號選擇</p><p>　　水輪機(jī)型號的選擇中起主要作用的是水頭,本電站工作水頭范圍為28.00m～39.00m，根據(jù)水頭范圍從水輪機(jī)系列型譜中查得軸流式ZZ440型適應(yīng)水頭

6、20m～36m,混流式HL240型適應(yīng)水頭25～45m兩種型座位備選方案。經(jīng)方案比較后確定水輪機(jī)型號。</p><p>　　2.2水輪機(jī)參數(shù)計(jì)算</p><p>　　2.2.1 HL240型水輪機(jī)方案主要參數(shù)選擇（兩臺機(jī)組）</p><p>　　HL240水輪機(jī)水頭范圍25～45，HL240水輪機(jī)模型參數(shù)，見下表2-1</p><p><

7、;b>　　1.轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)水輪機(jī)型號HL240查上表得HL240型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量=1.24m3/s，效率=90.4%，由此可以初步假定原水輪機(jī)的單位流量=1.24m3/s, 效率=92%.水輪機(jī)額定水頭</p><p>　　式中：——水輪機(jī)標(biāo)稱直徑</p><p>　　——水輪機(jī)單位流量 查得=1

8、240L/s=1.24</p><p>　　——設(shè)計(jì)水頭，對于壩后式水電站=（0.9～0.95），取=0.9533.0=31.35m</p><p>　　—水輪機(jī)額定出力,由發(fā)電機(jī)的額定處理求得，對于中小型水電站=0.92～0.95，=/=25000/2/0.95=13158kW </p><p>　　代入式中得==2.59m,根據(jù)上式計(jì)算出的轉(zhuǎn)輪直徑259cm

9、，查表3—12水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列，選用相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑： </p><p><b>　　=275cm</b></p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)速計(jì)算</b></p><p>　　n== =150.4r/min</p><p>　　式中——單位轉(zhuǎn)速采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速r/min</p>

10、;<p>　　H——采用設(shè)計(jì)水頭33.00m</p><p>　　D1——采用選用的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1=2.75m</p><p>　　由額定轉(zhuǎn)速系列表3-13查的相近而偏大的轉(zhuǎn)速n=150r/min</p><p>　　3.效率及單位參數(shù)修正</p><p>　?。?）效率修正。查表3—9可得HL240型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最

11、高效率=92.0%,模型轉(zhuǎn)輪直徑=46cm,則原型水輪機(jī)最高效率</p><p>　　=1-(1-0.92)=0.944</p><p><b>　　效率修正值</b></p><p>　　=0.944-0.92-0.01=0.014</p><p>　　式中:為考慮到原型與模型水輪機(jī)工藝水平影響的效率修正值，取；為考慮

12、到原型與模型水輪機(jī)異性部件影響的效率修正值，取1%～3%，本列題中因原型與模型水輪機(jī)異性部件基本相似，故認(rèn)為=0。</p><p>　　限制工況下的原型水輪機(jī)效率：</p><p>　　=0.904+0.014=0.918</p><p>　　可見，與計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑時(shí)所假定的原型水輪機(jī)在限制工況下的效率相符。說明所選的適合。</p><p>　

13、?。?）單位轉(zhuǎn)速修正。單位轉(zhuǎn)速修正計(jì)算公示如下</p><p><b>　　=-</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：為原型水輪機(jī)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，r/min；為模型水輪機(jī)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，r/min；為最優(yōu)工況下的模型水輪機(jī)的效率，查表得=92%；為最優(yōu)工況下的原型水輪機(jī)的效率，=+ =0.

14、92+0.014=0.934</p><p><b>　　由上兩式得</b></p><p><b>　　=0.87%</b></p><p>　　因<0.03時(shí)，可不必進(jìn)行修正。故計(jì)算的n值適合。單位流量也不加修飾。</p><p><b>　　4.工作范圍檢驗(yàn)</b>

15、</p><p>　　在水輪機(jī)的直徑和轉(zhuǎn)速選定之后，還需要在模型綜合特性曲線圖上繪出水輪機(jī)的相似工作范圍并檢驗(yàn)該工作范圍是否包括了高效率區(qū)，以論證所選定的直徑和轉(zhuǎn)速的合理性。</p><p>　?。?）按水輪機(jī)的額定水頭和選定的直徑計(jì)算水輪機(jī)以額定出力工作時(shí)的最大單位流量。</p><p>　　由水輪機(jī)的額定出力的表達(dá)式</p><p>&l

16、t;b>　　=9.81</b></p><p>　　導(dǎo)出最大單位流量計(jì)算式(限制工況下的)</p><p>　　= ==1.101<1.24 則水輪機(jī)的最大引用流量為</p><p>　　=1.101=46.62</p><p>　?。?）按最大水頭，最小水頭以及選定的,n分別計(jì)算出最小和最大單位轉(zhuǎn)速和.</p&

17、gt;<p><b>　　r/min </b></p><p><b>　　r/min</b></p><p>　?。?）在HL240水輪機(jī)的模型綜合特性曲線圖上分別作出以、和為常數(shù)的直線，這些直線所包括的范圍（如圖陰影部分）在95%出力限制線以左并包含了模型綜合特性曲線的高效率區(qū)，說明選定的、n是滿意的。</p>&

18、lt;p>　　圖2-1 HL240水輪機(jī)模型綜合特性曲線及工作范圍檢驗(yàn)（兩臺機(jī)組）</p><p><b>　　5．確定吸出高度</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)工況參數(shù)： ==73.67r/min, =1101L/s，查圖3-21得=0.197，在空化系數(shù)修正曲線中查得=0.035。</p><p><b>　　則吸出高度為

19、</b></p><p>　　=10--（0.195+0.035)×31.35=2.30(m）＞-4.0m</p><p>　　說明HL240水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求。</p><p>　　2.2.2 軸流轉(zhuǎn)槳ZZ440水輪機(jī)主要參數(shù)的計(jì)算（兩臺水輪機(jī)）</p><p><b>　　1.轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算&

20、lt;/b></p><p>　　由于軸流式水輪機(jī)的限制工況由空蝕條件決定，為防止開挖過大，水電站常采用限制水輪機(jī)吸出高度的辦法反推和。</p><p>　　根據(jù)水輪機(jī)型號ZZ440查表3—10得在限制工況下的單位流量=1.65m3/s，空蝕系數(shù)=0.72.在空蝕系數(shù)修正曲線圖2-28查的=0.04。在允許的吸出高度=-4m時(shí)，其相應(yīng)的空蝕系數(shù)為</p><p&g

21、t;　　由表3-10查得ZZ440水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的單位轉(zhuǎn)速=115r/min,查圖2-2可知，對應(yīng)與工況點(diǎn)（=115r/min,=0.396)處的單位流量=1150L/s,模型水輪機(jī)的效率=87.2%。據(jù)此可先假定設(shè)計(jì)工況下原型水輪機(jī)的效率=89.7%，則轉(zhuǎn)輪直徑為</p><p><b>　　==2.61m</b></p><p>　　查表3-12，選用與水輪機(jī)

22、轉(zhuǎn)輪計(jì)算直徑相近的標(biāo)稱直徑=2.75m</p><p><b>　　2.選擇額定轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　n== =240.23r/min</p><p>　　查表3-13， 選用與之相近而偏大的同步轉(zhuǎn)速=250 r/min。</p><p>　　3.效率及單位參數(shù)修正</p><p>　

23、　由表2-2查得ZZ440水輪機(jī)試驗(yàn)水頭=3.5m,模型轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑=0.46m。對軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)角為時(shí)，原型水輪機(jī)最大效率</p><p>　　葉片在不同轉(zhuǎn)角時(shí)的可由模型綜合特性曲線圖3-22查得，當(dāng)選用制造工藝影響的效率修正值=1%，即可用上式計(jì)算出不同轉(zhuǎn)角時(shí)的效率修正值=--，計(jì)算成果見下表</p><p>　　ZZ440水輪機(jī)效率修正值計(jì)算表</p>&l

24、t;p>　　由表3-10查得ZZ440水輪機(jī)最優(yōu)工況的模型效率=89%，從以上計(jì)算知，最優(yōu)工況的效率最接近于時(shí)的效率88.8%，故可采用=2.4%作為其修正值，則可得ZZ440水輪機(jī)原型的最高效率為</p><p>　　=89%+2.4%=91.4%</p><p>　　因?yàn)樵谖龈叨?4m限制的工況點(diǎn)（=115r/min,=0.396）處的模型水輪機(jī)的效率=87.2%,該工況點(diǎn)在=

25、0處，求得該工況點(diǎn)的效率修正值為，該工況點(diǎn)原型水輪機(jī)效率為87.2%+2.4 %=89.6%與假定的89.7%相近?？梢娺x用，n=250r/min是合適的。</p><p><b>　　4.工作范圍檢驗(yàn)</b></p><p>　　在水輪機(jī)的直徑和轉(zhuǎn)速選定之后，還需要在模型綜合特性曲線圖上繪出水輪機(jī)的相似工作范圍并檢驗(yàn)該工作范圍是否包括了高效率區(qū)，以論證所選定的直徑和

26、轉(zhuǎn)速的合理性。</p><p>　　（1）按水輪機(jī)的額定水頭和選定的直徑計(jì)算水輪機(jī)以額定出力工作時(shí)的最大單位流量= ==1.13</p><p>　　則水輪機(jī)的最大引用流量為</p><p>　　=1.13=47.85</p><p>　?。?）按最大水頭，最小水頭以及選定的,n分別計(jì)算出最小和最大單位轉(zhuǎn)速和.</p><

27、p><b>　　r/min </b></p><p><b>　　r/min</b></p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　將上述值在ZZ440水輪機(jī)模型綜合特性曲線上標(biāo)出，如圖中的陰影部分既是水輪機(jī)的工作范圍?？梢姡ぷ鞣秶鷥H部分包含了該特性曲線的高效率區(qū)。<

28、;/p><p>　　圖2-2 ZZ440水輪機(jī)模型綜合特性曲線及工作范圍檢驗(yàn)（兩臺機(jī)組）</p><p><b>　　5.確定吸出高度</b></p><p>　　用水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)r/min，=1130在圖3-22上可查空蝕系數(shù)=0.38。</p><p>　　則對應(yīng)的水輪機(jī)的吸出高度為</p><p&

29、gt;<b>　　故滿足電站要求。</b></p><p>　　2.2.3 HL240型水輪機(jī)與ZZ440型水輪機(jī)兩種方案的比較</p><p>　　經(jīng)過上述計(jì)算，兩方案的相關(guān)參數(shù)如下表</p><p>　　水輪機(jī)方案參數(shù)對比表</p><p>　　由上表可以看出，兩種機(jī)型方案的水輪機(jī)標(biāo)稱直徑均為2.75m。HL240型

30、方案的工作范圍包含了更多的高效率區(qū)域，運(yùn)行效率高，空化系數(shù)較小，安裝高程也高，對提高年發(fā)電量和減小廠房開挖量有利。ZZ440型方案的轉(zhuǎn)速高，可減小發(fā)電機(jī)尺寸。但由于該機(jī)型水輪機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜，所以總體造價(jià)較高。綜合考慮，本電站選擇HL240型方案更為合理。</p><p>　　2.2.4 HL24O型水輪機(jī)四臺機(jī)組方案主要參數(shù)選擇</p><p>　　1.選擇轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑</p&g

31、t;<p>　　由資料可知該水電站裝機(jī)容量為25MW，選擇四臺機(jī)組，則單機(jī)裝機(jī)容量為6.25MW。由此可得該水輪機(jī)的額定功率。</p><p>　　根據(jù)水輪機(jī)型號HL240查上表得HL240型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量=1.24m3/s，效率=90.4%，由此可以初步假定原水輪機(jī)的單位流量=1.24m3/s, 效率=92%.水輪機(jī)額定水頭</p><p>　　=0.95=0

32、.9533.0=31.35m</p><p>　　式中：——水輪機(jī)標(biāo)稱直徑</p><p>　　——水輪機(jī)單位流量 查得=1240L/s=1.24</p><p>　　——設(shè)計(jì)水頭 31.35m</p><p>　　—水輪機(jī)額定出力,由發(fā)電機(jī)的額定處理求得，對于中小型水電站=0.92～0.95</p><p>　　

33、=/=25000/4/0.95=6579kW</p><p>　　代入式中得==1.83m,根據(jù)上式計(jì)算出的轉(zhuǎn)輪直徑183cm，查表3—12水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列，選用相近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑=200cm</p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)速計(jì)算</b></p><p>　　n== =206.8r/min</p><p>　

34、　式中——單位轉(zhuǎn)速采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速r/min</p><p>　　H——采用設(shè)計(jì)水頭33.00m</p><p>　　D1——采用選用的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1=2.00m</p><p>　　由額定轉(zhuǎn)速系列表3-13查的相近而偏大的轉(zhuǎn)速n=214.3r/min</p><p>　　3.效率及單位參數(shù)修正</p><p>　　(

35、1）效率修正。查表3—9可得HL240型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率=92.0%,模型轉(zhuǎn)輪直徑=46cm,則原型水輪機(jī)最高效率</p><p>　　=1-(1-0.92)=0.940</p><p><b>　　效率修正值</b></p><p>　　=0.944-0.92-0.01=0.01</p><p>　　式

36、中:為考慮到原型與模型水輪機(jī)工藝水平影響的效率修正值，??；為考慮到原型與模型水輪機(jī)異性部件影響的效率修正值，取1%～3%，本列題中因原型與模型水輪機(jī)異性部件基本相似，故認(rèn)為=0。</p><p>　　限制工況下的原型水輪機(jī)效率：</p><p>　　=0.904+0.01=0.914</p><p>　　可見，與計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑時(shí)所假定的原型水輪機(jī)在限制工況下的效率相符

37、。說明所選的適合。</p><p>　　(2) 單位轉(zhuǎn)速修正。單位轉(zhuǎn)速修正計(jì)算公示如下</p><p><b>　　=-</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中：為原型水輪機(jī)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，r/min；為模型水輪機(jī)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，r/min；為最優(yōu)工況下的模型水輪機(jī)的效

38、率，查表得=92%；為最優(yōu)工況下的原型水輪機(jī)的效率，=+ =0.92+0.010=0.930</p><p><b>　　由上兩式得</b></p><p><b>　　=0.54%</b></p><p>　　因<0.03時(shí)，可不必進(jìn)行修正。故計(jì)算的n值適合。單位流量也不加修飾。</p><p&

39、gt;<b>　　4.工作范圍檢驗(yàn)</b></p><p>　　在水輪機(jī)的直徑和轉(zhuǎn)速選定之后，還需要在模型綜合特性曲線圖上繪出水輪機(jī)的相似工作范圍并檢驗(yàn)該工作范圍是否包括了高效率區(qū)，以論證所選定的直徑和轉(zhuǎn)速的合理性。</p><p>　　(1）按水輪機(jī)的額定水頭和選定的直徑計(jì)算水輪機(jī)以額定出力工作時(shí)的最大單位流量。</p><p>　　由水輪機(jī)

40、的額定出力的表達(dá)式</p><p><b>　　=9.81</b></p><p>　　導(dǎo)出最大單位流量計(jì)算式</p><p><b>　　= =</b></p><p>　　=1.045<1.24 (限制工況下的)</p><p>　　則水輪機(jī)的最大引用流量為<

41、/p><p>　　=1.045=23.4</p><p>　　(2)按最大水頭，最小水頭以及選定的,n分別計(jì)算出最小和最大單位轉(zhuǎn)速和.</p><p><b>　　r/min</b></p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　(3）在HL240水輪機(jī)的模

42、型綜合特性曲線圖上分別作出以、和為常數(shù)的直線，這些直線所包括的范圍（如圖陰影部分）在95%出力限制線以左并包含了模型綜合特性曲線的高效率區(qū)，說明選定的、n是滿意的。</p><p>　　圖2-1 HL240水輪機(jī)模型綜合特性曲線及工作范圍檢驗(yàn)（四臺機(jī)組）</p><p><b>　　5.確定吸出高度</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)工況參數(shù)：

43、 ==76.55r/min, =1045L/s，查圖3-21得=0.195，在空化系數(shù)修正曲線中查得=0.035。</p><p><b>　　則吸出高度為</b></p><p>　　=10--（0.195+0.035)×31.35=2.30(m）＞-4.0m</p><p>　　說明HL240水輪機(jī)四臺方案的吸出高度滿足電站要求。

44、</p><p>　　通過比較發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)輪直徑相同，吸出高度相同的條件下，HL240型兩臺機(jī)組方案的工作范圍包含了更多的高效率區(qū)域，運(yùn)行效率高。因此此電站選擇HL240兩臺機(jī)組的方案。</p><p><b>　　三、水輪機(jī)蝸殼設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1蝸殼形式的選擇</p><p>　　蝸殼形式有金屬蝸殼

45、和混凝土蝸殼，金屬蝸殼適用于水頭大于40m或小型臥式機(jī)組，混凝土蝸殼適用于水頭小于40m，金屬蝸殼適用于水頭大于40m的水電站。因?yàn)楸敬握n設(shè)水電站的水頭范圍28.00—39.00m，水頭運(yùn)行范圍大，最大水頭接近40m水頭，所以本設(shè)計(jì)采用了金屬蝸殼。</p><p>　　3.2斷面形狀及包角的選擇</p><p>　　從蝸殼的鼻端至蝸殼進(jìn)口斷面之間的夾角稱為蝸殼包角,常用來表示,對于金屬蝸殼

46、由于流量較小,流速較大,通常采用包角為270°～345°，且金屬蝸殼通常采用的蝸殼包角為345°，故本設(shè)計(jì)選擇345°包角。</p><p>　　3.3進(jìn)口斷面面積及尺寸的確定</p><p><b>　　1.座環(huán)尺寸：</b></p><p>　　座環(huán)固定導(dǎo)葉外徑相對值： =1.55～1.64 &l

47、t;/p><p>　　座環(huán)固定導(dǎo)葉內(nèi)徑相對值：=1.33～1.37 </p><p>　　式中：為水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑，m。當(dāng)時(shí)，上兩式取上限值；因?yàn)?2.75m3.2m；故=1.64×2.75=4.51m， =1.37×2.75=3.77m</p><p>　　2.任意斷面i的斷面尺寸：</p><p><b>　

48、　斷面半徑：</b></p><p><b>　　斷面中心距：</b></p><p><b>　　斷面外半徑：</b></p><p>　　則第i+1斷面的包角為</p><p>　　式中：為包角增量，一般取</p><p>　　蝸殼進(jìn)口斷面平均流速：</

49、p><p>　　， =31.35m,根據(jù)圖2-6，查得=0.9，則</p><p>　　=0.9×=5.04m/s</p><p>　　典型斷面計(jì)算表：如下</p><p>　　3.繪制蝸殼斷面單線圖和平面單線圖</p><p><b>　　四、尾水管設(shè)計(jì)</b></p>&l

50、t;p><b>　　4.1尾水管的形式</b></p><p>　　尾水管是反擊式水輪機(jī)的重要過流部件，其形式和尺寸在很大程度上影響到水電站下部土建工程的投資和水輪機(jī)運(yùn)行的效率及穩(wěn)定性。尾水管的形式很多,常用的有直錐形,彎錐形和彎肘形, 大中型反擊式水輪機(jī)均采用彎肘形，本設(shè)計(jì)采用彎肘形，它不但可以減小尾水管開挖深度，而且具有良好的水力性能。彎肘形尾水管由進(jìn)口直錐段中間肘管段和出口擴(kuò)散段

51、三部分組成。</p><p>　　4.2彎肘型尾水管主要尺寸的確定</p><p><b>　　1.尾水管高度</b></p><p>　　該電站屬于中低水頭電站，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，低水頭混流式水輪機(jī)（，為轉(zhuǎn)輪進(jìn)口直徑，為轉(zhuǎn)輪出口直徑），2.6,取h=2.6=2.6×2.75=7.15m。</p><p><

52、b>　　2肘管型式</b></p><p>　　查動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)手冊，得</p><p><b>　　3.尾水管示意圖</b></p><p><b>　　五、發(fā)電機(jī)外形尺寸</b></p><p>　　5.1發(fā)電機(jī)型式的選擇</p><p>　　水輪發(fā)電機(jī)的

53、結(jié)構(gòu)型式主要取決于水輪機(jī)的型式和轉(zhuǎn)速，同時(shí)要兼顧廠房的布置要求，本設(shè)計(jì)水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n=150r/min150r/min,故采用懸式水輪發(fā)電機(jī)。</p><p>　　5.2水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>　?。?）極距</b></p><p><b>　　42cm</b></p><p&

54、gt;　　式中 ---系數(shù)，=9.0～12.5（中容量）或8.3～10.7（大容量，高速的取上限）</p><p>　　Sn---水輪發(fā)電機(jī)額定視在功率（kw）</p><p>　　p----磁極對數(shù)。</p><p>　　（2）定子鐵芯內(nèi)徑（cm）的確定</p><p><b>　　=535.5 cm</b></

55、p><p>　?。?）定子鐵芯長度（cm）的計(jì)算</p><p><b>　　（4）外形尺寸估算</b></p><p>　?。?）水輪發(fā)電機(jī)重量估算</p><p>　　發(fā)電機(jī)重量可按下式估算：</p><p><b>　　=190.8t</b></p><

56、p>　　---估算系數(shù)，懸式取8～10。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)子帶軸重量為</b></p><p>　?。?）起重設(shè)備的選擇</p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)子帶軸的重量為95.4t，選擇起重設(shè)備具體選擇見下表。</p><p><b>　　六、廠房尺寸確定</b></p>

57、<p>　　6.1主廠房長度的確定</p><p>　　主廠房的長度由主機(jī)間和安裝間的長度確定，而主機(jī)間的長度則主要取決于機(jī)組臺數(shù)、機(jī)組段的長度和邊機(jī)組的加長，因此，主廠房的長度L可以表達(dá)為</p><p>　　式中：n為機(jī)組臺數(shù)；為機(jī)組段長度；為邊機(jī)組段加長；為安裝間長度。</p><p><b>　　1. 發(fā)電機(jī)層</b><

58、/p><p><b>　　機(jī)組段長度 </b></p><p>　　式中：為發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外緣直徑；為發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑；為風(fēng)罩壁厚,一般為0.3～0.4m,取0.3m；為相鄰兩風(fēng)罩外緣之間通道的寬度，一般取1.5～2.0m,取2m。則 </p><p>　　=8.76+2×0.3+2=11.36m</p>

59、;<p><b>　　2. 蝸殼層</b></p><p><b>　　機(jī)組段長度 </b></p><p>　　式中：為蝸殼在廠房縱向的最大尺寸；為蝸殼混凝土厚度，對于金屬蝸殼，應(yīng)滿足蝸殼安裝所需要的空間要求，最小空間尺寸不宜小于0.8m，取0.8m。則</p><p>　　=5.62+4.58+2&#

60、215;0.8=11.8m</p><p><b>　　3. 尾水管層</b></p><p>　　機(jī)組段長度 </p><p>　　式中：為尾水管的寬度；為尾水管邊墩的混凝土厚度，至少取0.8～1.0m，大型機(jī)組可達(dá)2m。則</p><p>　　=7.48+2×0.8=9.08m&l

61、t;/p><p>　　取三者中的最大值，即機(jī)組段長度=11.8m</p><p><b>　　4. 邊機(jī)組段加長</b></p><p>　　式中：為水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑，該設(shè)計(jì)安裝間在廠房的右端，則取大值=1.0×2.75=2.75m</p><p><b>　　5. 安裝間長度</b><

62、/p><p>　　因發(fā)電機(jī)為懸式發(fā)電機(jī)，則取小值=1.25×11.8=14.75m</p><p>　　綜上所述，主廠房的長度</p><p><b>　　6.2主廠房的寬度</b></p><p>　　發(fā)電機(jī)層： </p><p>　　、分別為發(fā)電機(jī)層風(fēng)罩外緣

63、至上游側(cè)墻、下游側(cè)墻的寬度</p><p>　　水輪機(jī)層：水輪機(jī)層一般上下游側(cè)分別布置水輪機(jī)輔助設(shè)備（即油、水、氣管路等）和發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備（電流、電壓互感器、電纜等）。這些設(shè)備布置一般靠墻、風(fēng)罩壁布置或在頂板布置，不影響水輪機(jī)層交通，因此對廠房的寬度影響不大。</p><p>　　蝸殼層： </p><p>　　、分別為蝸殼在廠房橫向

64、上游側(cè)、下游側(cè)的最大尺寸；為蝸殼外圍的混凝土結(jié)構(gòu)厚度，取1m；為主閥室寬度，取4m。</p><p>　　廠房的上游側(cè)寬度和下游側(cè)寬度應(yīng)取各層上、下游側(cè)寬度的最大值，即</p><p><b>　　則主廠房總寬度</b></p><p>　　B==9.38+7.38=16.76m</p><p>　　6.3主廠房各層高程

65、的確定</p><p><b>　　1.水輪機(jī)安裝高程</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)選擇混流HL240，，根據(jù)下表確定設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過流量。</p><p>　　確定設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過流量</p><p>　　根據(jù)所給資料中流量與下游水位的關(guān)系可得，設(shè)計(jì)尾水位。</p><p>　

66、　則立軸混流式水輪機(jī)的安裝高程 </p><p>　　2. 主閥室地板高程</p><p>　　式中：D為壓力管道直徑；為人的高度1.8～2.0m；</p><p>　　壓力管道直徑(彭德舒公式得)=4.01m</p><p><b>　　尾水管底板高程</b></p><p>　　式中：包

67、括尾水管高度和尾水管頂部至導(dǎo)葉底部的高度。</p><p>　　4. 主廠房基礎(chǔ)開挖高程</p><p>　　式中：為尾水管底板混凝土厚度，應(yīng)根據(jù)地基性質(zhì)、電站大小和尾水管結(jié)構(gòu)形式而定，初設(shè)階段，小型電站或巖質(zhì)基礎(chǔ)取1～2m；大中型電站或土基取3～4m。本次設(shè)計(jì)為巖質(zhì)基礎(chǔ)取2m。</p><p><b>　　水輪機(jī)層地面高程</b></p

68、><p>　　式中： ----蝸殼從安裝高程向上的最大尺寸,對于金屬蝸殼，為其進(jìn)口尺寸；----蝸殼頂部混凝土層厚度,初設(shè)階段可根據(jù)國內(nèi)外已建電站的經(jīng)驗(yàn)采用，一般至少取0.8～1.0m,此設(shè)計(jì)取為1m</p><p>　　6. 發(fā)電機(jī)裝置高程</p><p>　　式中： ----進(jìn)人孔高度取2m；</p><p>　　----進(jìn)人孔頂部厚度取1m

69、</p><p><b>　　發(fā)電機(jī)層地面高程</b></p><p>　　采用定子埋入式 </p><p>　　式中： ----定子高度</p><p>　　8. 安裝間地面高程</p><p>　　9. 橋吊梁軌頂高程</p><p>　　式中： ----采用定子

70、埋入式布置，為上機(jī)架的高度； ----吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距，取為1m； ---最大吊運(yùn)部件的高度, ---吊運(yùn)部件與吊鉤間的距離，取為0.8m；--主鉤最高位置（上極限位置）至軌頂面距離1.84m。</p><p><b>　　10. 梁底高程</b></p><p>　　式中： ---起重機(jī)軌頂至小車頂面的凈空尺寸，此處取3.7m；</p&g

71、t;<p>　　--小車頂面與屋面大梁或屋架下弦底面的凈距，一般取0.5m。</p><p><b>　　11. 廠房頂高程</b></p><p>　　式中： ---屋面大梁的寬度、屋面板的厚度、屋面保溫防水層的厚度之和，取0.5m。</p><p>　　第二部分 吊車梁設(shè)計(jì)</p><p><b&

72、gt;　　七、吊車梁截面形式</b></p><p>　　此電站單機(jī)容量為12500KW，電站廠房吊車梁為兩跨連續(xù)梁，總廠房長度為41.4m,設(shè)置6根連續(xù)梁?？玳L為6.9米,梁的截面形式為T型，其截面尺寸如圖1-1所示。</p><p>　　吊車跨度，根據(jù)最大起重重量，選用100t雙鉤雙小車橋式起重機(jī)。吊車其他數(shù)據(jù)為：吊車主鉤極限位置，吊車重，單個(gè)小車重，吊車兩邊輪數(shù)m=2，吊

73、車軌道及埋件600N/m。</p><p>　　1.高度：根據(jù)T型梁截面混凝土梁的截面一般為跨度的1/5～1/8，即為6900/5～6900/8，即1380～862.5，取h=1000mm。</p><p>　　2.梁肋寬:梁肋寬為梁高的1/2～1/3，即500～333，取b=500mm。</p><p>　　3.翼板厚度:翼板厚度常為梁高的1/7～1/10，但不小

74、于100mm，取為150mm。</p><p>　　4.翼板寬度除考慮受力要求外，還應(yīng)有足夠尺寸以布置鋼軌及埋件鋼軌附件，一般不小于350mm，在梁端部,肋寬宜適當(dāng)加大，以利于主筋的錨固。這里取800mm。</p><p>　　5.設(shè)計(jì)原則及混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋型號按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（SL191-2008）》。吊車梁混凝土標(biāo)號為C40，縱筋采用HRB335，箍筋為HPB235。<

75、/p><p><b>　　八、吊車梁荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　8.1均布恒荷載q</b></p><p>　　取單位長度為1m計(jì)算：</p><p><b>　　1.吊車梁自重：</b></p><p>　　2.埋件重 600N

76、/m</p><p>　　3.均布荷載: </p><p><b>　　8.2垂直最大輪壓</b></p><p><b>　　q=61.5×</b></p><p><b>　　九、吊車梁內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b>

77、;　　9.1彎矩計(jì)算</b></p><p><b>　　從根據(jù)，</b></p><p><b>　　的取值見表9-1</b></p><p><b>　　9.2剪力計(jì)算</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p>

78、<p>　　十、吊車梁正截面及斜截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　10.1吊車梁正截面承載力計(jì)算</p><p>　　10.1.1 確定翼板計(jì)算寬度</p><p>　　受拉鋼筋估計(jì)為雙層鋼筋，取a=70mm,則按表3-2（《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》）計(jì)算翼緣寬度：</p><p><b>　　形梁，所以</b&

79、gt;</p><p>　　上述兩值均大于翼緣實(shí)有寬度（800mm），故</p><p>　　10.1.2.鑒別T形梁所屬情況</p><p>　　按下式鑒別T形梁所屬情況</p><p>　　所以屬于第一種T形截面（）,按寬度為800mm的單筋矩形截面計(jì)算。</p><p><b>　　10.1.3計(jì)算&l

80、t;/b></p><p><b>　　,滿足要求</b></p><p>　　選用5B22+5B25（）</p><p>　　支座B：按寬度為b的矩形截面積算（上側(cè)受拉，下側(cè)受壓）</p><p><b>　　,滿足要求</b></p><p><b>　　

81、選用5B28（）</b></p><p>　　10.2斜截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　10.2.1 T型梁截面尺寸驗(yàn)算</p><p><b>　　由下式可得</b></p><p><b>　　滿足截面抗剪要求。</b></p><p>　　10.2.2

82、抗剪腹筋計(jì)算</p><p>　　以支座邊緣截面為驗(yàn)算截面：</p><p>　　根據(jù)KV=的條件，由下式得</p><p>　　選四肢箍筋，由于梁高較大（h=1000mm），箍筋不宜太細(xì)，選用，即=314</p><p><b>　　S=</b></p><p><b>　　箍筋最小配

83、筋率復(fù)核</b></p><p><b>　　十一、撓度計(jì)算</b></p><p><b>　　鋼筋的彈性模量:</b></p><p>　　C40砼的彈性模量：</p><p><b>　　對直接承受重復(fù)荷載</b></p><p>　　

84、由表計(jì)算可知4截面長期荷載產(chǎn)生的彎矩.但不考慮動(dòng)力系數(shù)，即：</p><p>　　受壓鋼筋，實(shí)際配筋5B28（）</p><p><b>　　故</b></p><p>　　根據(jù)查得=0.0012,在不考慮動(dòng)力系數(shù)1.1時(shí)最大輪壓力P=</p><p><b>　　求得最大撓度</b></p&

85、gt;<p><b>　　十二、裂縫寬度驗(yàn)算</b></p><p>　　帶肋鋼筋=1，因,則</p><p><b>　　受彎構(gòu)件</b></p><p><b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　結(jié)語</b></p&

86、gt;<p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。感謝**老師心細(xì)致的指導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助，在老師和同學(xué)的幫助下，通過自身的努力，圓滿的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。這次設(shè)計(jì)是對之前所學(xué)的知識進(jìn)行一個(gè)全面檢查，通過這兩周的設(shè)計(jì)，我收獲頗豐。在這次設(shè)計(jì)中，不僅鞏固了以前課堂上學(xué)到的基本理論，還對工程實(shí)際有了一定的了解和認(rèn)識。除此之外，這次設(shè)計(jì)也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手查找各種參考資料的能力，繪圖等能力。通過這次的設(shè)計(jì)，為我以后的實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)，也使自己

87、對將來的工作更加自信。這次的設(shè)計(jì)不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)的知識，還培養(yǎng)了我如何去認(rèn)真的完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，更鍛煉了我的耐心。</p><p>　　由于自己的經(jīng)驗(yàn)不足，理論知識不夠充分，在設(shè)計(jì)中難免會有一些錯(cuò)誤，請老師諒解，并懇請指正。謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></

88、p><p>　　[1]徐國兵.水電站.北京：中國水利水電出版社，2012.</p><p>　　[2]劉啟釗.水電站（第三版）.北京：中國水利水電出版社，2007.</p><p>　　[3]焦愛萍.水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南.鄭州：黃河水利出版社，2003.</p><p>　　[4]水工設(shè)計(jì)手冊（水電站建筑物）.華北水利學(xué)院主編.北京：水利