专业课程设计计算报告书.doc

§1 绘制蜗壳单线图
一、蜗壳型式：
由水轮机型式为HL220—LJ—120，可知本水电站采用金属蜗壳。
二、 蜗壳重要参数选取 （参照《水力机械》第二版，水利水电出版社）
断面形状采用圆形断面
为了良好水力性能普通蜗壳包角取
计算：
（）
查附表1得:单位流量
则
则可求得蜗壳进口断面流量：
,
蜗壳进口断面平均流速由图4—30查得，
由于水轮机转轮直径不大于1800mm,则座环尺寸

取
则
其中—座环内径；—座环外径；—座环内半径；—座环外半径。
座环示意图如下图所示

R810

R960

座环尺寸（mm）

三、蜗壳水力计算
1、对于蜗壳进口断面
断面面积
断面半径
从轴中心线到蜗壳外缘半径：
2、对于中间任一断面：
设为从蜗壳鼻端起算至计算面处包角，则该计算断面处，，
其中：

表 1

0
0
0
0
0.960
15
0.545
0.081
0.161
1.282
30
1.091
0.163
0.228
1.415
45
1.636
0.244
0.279
1.518
60
2.182
0.326
0.322
1.604
75
2.727
0.407
0.360
1.680
90
3.273
0.488
0.394
1.749
105
3.818
0.570
0.426
1.812
120
4.363
0.651
0.455
1.871
135
4.909
0.733
0.483
1.926
150
5.454
0.814
0.509
1.978
165
6.000
0.895
0.534
2.028
180
6.545
0.977
0.558
2.076
195
7.090
1.058
0.581
2.121
210
7.636
1.140
0.602
2.165
225
8.181
1.221
0.624
2.207
240
8.727
1.302
0.644
2.248
255
9.272
1.384
0.664
2.288
270
9.818
1.465
0.683
2.326
285
10.363
1.547
0.702
2.364
300
10.908
1.628
0.720
2.400
315
11.454
1.710
0.738
2.436
330
11.999
1.791
0.755
2.470
345
12.545
1.872
0.772
2.504
依照计算成果表１－１，画蜗壳单线图，如下图所示，

§2 尾水管单线图绘制
依照已知资料，得此水电站尾水管相应尺寸如下：（单位：m）
型式

参数
1
2.6
4.5
2.720
1.35
1.35
0.675
1.82
1.22
尺寸
1.2
3.12
5.4
3.264
1.62
1.62
0.81
2.184
1.464
为了减少尾水管开挖深度，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
进口锥管上下直径：
2、 肘管：
肘管是一变截面弯管,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作用，使得压力和流速分布很不均匀，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水力损失。普通推荐使用合理半径，外壁用上限，内壁用下限。

3、 出口扩散段：
尾水管单线图如下图所示：

§3 拟定转轮流道尺寸
依照《水电站机电设计手册》——水力机械分册，已知时，型尺寸可以时转轮流道尺寸，如图：

§4 厂房起重设备设计
水电站厂房内桥式起重机容量大小普通取决于起吊最重件(发电机转子带轴重)重量，其跨度决定于桥式起重机原则系列尺寸，起重机台数取决于机组台数多少，大小和机组安装检修方式。发电机型号是SF630-12/2600，额定电压为6300千伏，磁极对数为6。

发电机极距
其中，--发电机额定容量；
P--磁极对数；
--系数，普通为8~10，这里取9。
定子内径
定子铁芯长度
其中，C--系数，取；
--额定转数。
，造型采用悬式。
发电机总重量
式中：——发电机额定容量；——额定转速；——系数，对悬式发电机取8—10；对伞式发电机取7—9；对水内冷式发电机取6—7。
发电机转子重量按总重量一半估算即，并且机组台数为3台，因此选取一台单小车桥式起重机，型号为。
其详细数据如下：
取跨度：； 起重机最大轮压：；
起重机总重：； 小车轨距：；
小车轮距：； 大车轮距；；
大梁底面至轨道面距离：； 起重机最大宽度：；
轨道中心至起重机外端距离：；
轨道中心至起重机顶端距离：；
主钩至轨面距离：；
吊钩至轨道中心距离（主）：；
副吊钩至轨道中心距离：；
轨道型号：。

§5 厂房轮廓尺寸
重要参照《水电站机电设计手册》——水力机械分册和《水电站厂房设计》——水利水电出版社。
一、主厂房总长度拟定：
1、厂房总长度取决于机组段长度、机组台数和装配场长度。
于是总长
其中n为机组台数，为机组段长度， 为安装间长度，为端机组段附加长度。
（1） 机组段长度拟定
机组段长度按下式计算：。应是蜗壳层、尾水管层、发电机层中最大值。
蜗壳层：

则 ；
尾水管层：

则；
发电机层：（因在两台机组之间设楼梯时取，此处取）。
，
则
由以上计算各层，其中蜗壳层最大为7.532m，故取
其中:——蜗壳方向最大平面尺寸；
——蜗壳方向最大平面尺寸；
——蜗壳层外部混凝土厚度，初步设计时取，此处取；
——尾水管宽度（已知资料）；
——尾水管边墩混凝土厚度，普通取；
——发电机风罩内径；
——发电机风罩壁厚，普通取；
——两台机组之间风罩外壁静距，普通取1.5~2.0m，如设楼梯取3--4m。
（2）、端机组段长度拟定
取，其中：——安全裕量，采用一台起重机吊装发电机转子时取。

3、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。装配厂长度普通约为机组段倍。对于混流式和悬式发电机采用偏小值，因而取1.2。

因而，可得主厂房总长度为：，取32m。
二、 主厂房宽度拟定
以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两某些。
，，其中，，——风罩外壁至上游内侧静距。
因此，
除满足发电机层规定，还要满足蜗壳方向和混凝土厚规定。
对于发电机层：。其中，——风罩外壁至下游墙内侧静距，重要用于主通道取。
因此，
对于蜗壳层方向为：
故取
因而，取10m。

三、 厂房各层高程拟定
1、水轮机组安装高程
立轴混流式水轮机安装高程由下式计算，。
其中：水轮机导叶高度
查附表1得，查图2-16得
由得：

则
其中：——吸出高度；——导叶高度；——下游设计最低水位。由于，故取1台机组流量相应尾水位；由已知资料，取；——气蚀系数；为气蚀系数修正值；——设计水头；——水电站厂房所在地点海拔高程校正值。
2、尾水管底板高程：
，其中：—底环顶面至尾水管距离；—机组安装高程；—导叶高度。
因此，
3、主厂房基本开挖高程

——水轮机安装高程到尾水管出口顶面距离，
——尾水管出口高度，
——尾水管底板混凝土厚度，取1.5m。
4、 进水阀地面高程
其中：—钢管中心线高程，；—引水钢管半径；—钢管底部至主阀室地面高度，钢管底部作通道，应不不大于，此处取。
因此，
5、 水轮机层地面高程：

其中：—蜗壳进水段半径；—蜗壳上部混凝土厚度可取。
6、发电机安装高程： 。
其中：—进人孔高度，普通取，此处取；—进人孔顶部厚度，普通为左右，此处取。
则：
7、 发电机层楼板面高程
取，则
，满足规定。
8、 起重机安装高程（轨顶高程）

其中：—吊运设备时需跨越固定设备或建筑物高度，发电机上机架高度。
—吊运部件与固定物之间垂直安全距离在0.6——1.0m，取；
—发电机主轴高度，；
—吊运部件与吊钩之间距离，普通在1.0～1.5m之间，取 ；
—主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离，。
则
四、安装间位置选取及设计
由于进厂公路在主厂房下游侧，为了运送以便，把安装间布置在厂房下游侧。安装间长度为机组段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。同步，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变压器坑；在安装内设有发电机转子检修坑，以便发电机转子检修。
厂房大门尺寸取决于运入厂房内最大部件尺寸。由于上机架为0.41m，因而选用门宽为6m，高7m。为安全起见，门向外开。
对安装间详细阐明如下：
（1） 发电机转子直径周边应留2.0m空隙，以供安装磁极之用。
（2）发电机上机架周边留有1.0m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 厂区布置

§7 副厂房设计
副厂房由辅助生产车间，某些辅助设备房间和必要技术所构成，它是各种辅助设备布置和运营人员工作场合。它布置原则是运营管理以便和最大限度地运用一切可以运用空间，尽量减少不必要间室面积，以减少投资。
1、中央控制室布置在发电机层，且位于发电机层中部，尽量窗户朝南开，以及加强通风或空调，室内净高普通为4.0~4.5m取4m。
2、继电保护室布置在中控室，在接近主机组副厂房内，配电装置长度在7m以内时，只布置一种出口，门应向外开。
3、集缆室位于中控室和继电保护室下面，净高在2m～3m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，母线距楼板底净距离不不大于0.8m。
5、厂用变压器，尽量接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、为辅助设备系统配备某些房间：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，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 主厂房内部布置
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，布置水轮机层楼盖，在3号机组上游侧布置在去副厂房楼梯。
水轮机层3号机组段上布置去蝴蝶阀层楼梯。作用筒布置在机座上游侧，调速器恢复机构（杠杆）在右侧作用筒上，并与位于发电机层调压器关于机构相相应。
两台高压空气压缩机布置在3号机组作用筒右侧，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 构造布置

主厂房水轮机层以上某些,除了机座之外，重要为梁板，柱构造。
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牛腿上，由于分期施工规定，在机组间加设了刚架柱，不但用来支承发电机层楼板荷载，并且具备加强构架作用，刚架大梁断面为50cm×100cm,立柱断面是50cm×50cm。
构架柱下断面为1.0m×1.50m矩形断面，上断面则为1. 0cm×0.50cm，牛腿高为1.20m，倾角为45度，直角边长为0.50米，构架间距为6.00米。
副厂房选用构造形式是钢筋混凝土钢架。副厂房一某些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0.5m×0.5m。中央控制室主梁断面为0.5m×1.0 m。别的各层主梁断面为0.40m×0.60m。次梁断面为0.20m×0.4m、0.20m×0.5m和0.25m×0.50m三种。楼板厚度为7～10cm。

§10 厂房混凝土浇筑分期
厂房混凝土由于机组安装规定，普通提成两期浇筑，其中尾水管、上下游墙、吊车梁以及某些楼板层梁，在施工中先行浇筑，称为一期混凝土；而为了机组安装和埋件，需要预留空位，要等机组某些设备到货后，尾水管圆锥段钢板内衬和金属蜗壳安装好后再行浇筑混凝土，称为二期混凝土。
§11 成果
设计成果绘制成两张A1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、涉及副厂房各层，比例为1：200。

水电站厂房课程设计评分原则
项 目
权重
分值
先进（100＞X≥90）
良好（90＞X≥80）
中档（80＞X≥70）
及格（70＞X≥60）
不及格（X＜60）
评分
参照原则
参照原则
参照原则
参照原则
参照原则
设计办法与设计成果
0．25
100
设计内容完整、设计环节对的。设计成果合理可行。理论分析与计算对的，数据精确可靠。对研究问题能较深刻分析或有独到之处，成果突出，反映出作者较好地掌握了关于基本理论与专业知识。
设计内容完整、设计环节对的。设计成果合理。理论分析与计算对的、数据比较精确。对研究问题能对的分析或有新看法，成果比较突出，反映出作者较好地掌握了关于基本理论与专业知识。
设计内容完整、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，数据基本精确。对研究问题能提出自己看法，成果有一定意义，反映出作者基本掌握了关于基本与专业知识。
设计内容完整、设计环节基本对的。设计成果基本合理。理论分析与计算无差错。对某些问题提出个人看法，并得出研究成果，作者对基本理论和专业知识基本掌握。
设计内容不够完整、设计环节不够对的。设计成果不合理，理论分析与计算有原则错误。缺少研究能力，未获得任何成果，反映出作者基本理论和专业知识很不夯实。

文字
表达
0．10
100
论文构造严谨，逻辑性强，阐述层次清晰，语言精确，文字流畅
论文构造合理，符合逻辑，文章层次分明，语言精确，文字流畅，达到规范化规定
论文构造基本合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化规定
论文构造基本合理，论证基本清晰，文字尚通顺，勉强达到规范化规定
论文构造不合理，论证不清晰，文字不通顺，达不到规范化规定

答辩
状况
0．30
100
能简要扼要、重点突出地阐述论文重要内容，能精确流利地回答各种问题
能比较流利、清晰地阐述论文重要内容，能较恰本地回答与论文关于问题
基本能论述出论文重要内容，对提出重要问题普通能回答，无原则错误
能阐明自己基本观点，答辩错误经提示后能作补充或进行纠正
不能阐明自己基本观点，重要问题答不出或有原则错误，经提示后仍不能回答关于问题

学习
态度
与
规范
规定
0．10
100
学习态度认真，作风严谨，保证设计时间并按任务书中规定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任务和工作量，成果符合规范化规定
学习态度尚可，在指引教师协助下能按期完毕任务书规定任务和工作量，成果基本符合规范化规定
学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨，不能保证设计时间和进度，没有完毕规定工作量，成果不符合规范化规定

图纸表达
0.25
100
设计图纸对于设计成果表达完整、清晰、合理。绘制线条流畅，图纸主次分明，绘制及尺寸标注规范，达到工程图纸规定。
设计图纸对于设计成果表达较完整、清晰、合理。绘制线条流畅，图纸主次分明，绘制及尺寸标注规范，达到工程图纸规定。
设计图纸对于设计成果表达较完整、清晰、合理。某些局部表达不够详细。绘制线条流畅，图纸主次分明，绘制较为规范，基本达到工程图纸规定。
设计图纸对于设计成果表达基本完整，但某些局部表达不够清晰、合理。绘制线条基本流畅，图纸主次分明，尺寸标注欠规范。
设计图纸不能表达设计成果。图纸表达不合理，不清晰。线条不够流畅，尺寸标注不够规范。

合计总分

总成绩