1．课程设计目的

水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。为今后从事水电站厂房设计打下基础。

2．课程设计题目描述和要求

2.1工程基本概况

本电站是一座引水式径流开发的水电站。

拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。池底纵坡为1：10。通过计算得压力前池有效容积约320立方米。大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。

本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。 2.2设计条件及数据 1.厂区地形和地质条件：

水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。

2.水电站尾水位：

厂址一般水位12.0米。

厂址调查洪水痕迹水位18.42米。 3.对外交通：

厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。 4.地震烈度：

本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。

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2.3课程设计成果要求

厂房布置设计的内容为：根据给定的原始资料及机电设备，选择水轮机型号。决定厂房的型式及其在枢纽中的位置，进行厂区和厂房内部的布置，决定厂房的轮廓尺寸；计算管壁厚度并进行管壁应力分析。

完成厂区布置及主、副厂房布置得设计;编写设计计算说明书。

3．课程设计报告内容

3.1水轮机型号选择

根据该水电站的水头：平均静水头57.0米、最小水头50米、最大水头

65米。水头作用范围50~65m，在水轮机系列型谱表3-3，表3-4中查出合适的机型有HL230和HL220两种，现将两种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。

表3-1 大中型混流式转轮参数（暂行系列型谱） 适用水头范 围 ＜30 25-45 35-65 50-85 使用型号 HL310 HL240 HL230 HL220 转轮型号 旧型号 HL365, Q HL123 HL263, H2 HL702 3.2 HL220型水轮机的主要参数选择 1. 转轮直径D1的计算

通过查《水电站》表3-6可得HL220型水轮机在限制工况下的单位流量

'Q1M?1150Ls?1.15m3s，效率?M?89%，由此可初步假定原型水轮机在该工''况下的单位流量Q1?Q1M?1150Ls?1.15m3s，效率??89.15%，即假设

???0.15%，??????M?89%?0.15%?89.15%。

上述的Q1'、?和Nr?845KW、Hr?57.0m代入

D1?Nr9.81QHrHr?'1?8459.81?1.15?57?57?0.8915?0.442m

表3-2 反击型水轮机转轮标称直径系列 （单位：cm）

2

25 100 330 800 30 120 380 850 35 140 410 900 40 160 450 950 42 180 500 1000 50 200 550 60 225 600 71 250 650 80 275 700 84 300 750 查表3-2选用与之接近而偏大的标称直径D1?0.5m。 2. 转速n的计算

查《水电站》表3-4可得HL220型水轮机在最优工况下单位转速

''''n10M?70rmin初步假定n10?n10M?91%，将已知的n10和Hav?57.0m，

D1?0.5m代入

n1'H70?57n???1057.0rmin，

D10.5表3-3 磁极对数与同步转速关系 磁极对数P 同步转速n（r/min） 磁极对数P （r/min） 磁极对数P 同步转速n （r/min） 通过查表3-3磁极对数与同步转速关系，选取与之接近的同步转速：

n?1000r/min。

3 1000 16 4 750 18 5 600 20 150 38 79 7 428.6 22 136.4 40 75 8 375 24 125 42 71.4 9 333.3 26 10 300 28 12 250 30 100 50 60 14 214.3 32 93.8 同步转速n187.5 166.7 34 88.2 36 83.3 115.4 107.1 46 68.2 48 62.5 3. 效率及单位参数修正

查《水电站》表3-6可得HL220型水轮机在最优工况下的模型最高效率为

?Mmax?91.0%，模型转轮直径为D1M?0.46m，得原型效率：

?max?1?(1??Mmax)5D1M0.46?1?(1?0.91)5?91.15% D10.5效率修正值????max??Mmax?91.15%?91.0%?0.15%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为：

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