水电站课程设计
一：计算水轮机安装高程
参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Z s 的计算方法如下：
式中ω∇为设计尾水位，取正常高尾水位1581.20m ；0b 为导叶高度，1.5m ；s H 为吸出高度，m 。 其中，10.0()900
s m H H σσ∇
=-
-+∆ 式中，∇为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔高程，设计取1580m ；
m σ为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线（教材P69)查得m σ=0.20，
σ∆为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得σ∆=0.029；
H 为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m 。水头H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。
10.0()900
s m H H σσ∇
=-
-+∆=10.0-1580900-(0.2+0.029)⨯38=-0.458 0/2s s Z H b ω=∇++=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m 。
二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图
2.1水轮机的计算
图1.1 转轮布置图
如图所示，可得HL240具体尺寸：
表1.11 转轮参数表
2.2 进口断面尺寸计算 (1)进口断面流量的确定
由资料，该水电站初步设计时确定该电站装机17.6×410kW ，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6×410kW ÷4=4.4×410kW 。
由水轮机出力公式：9.81N QH QH ωγ===4.4×410kW
式中：Q 为水轮机设计流量（3/m s ）；
H 为设计水头，m ；由设计资料得H=38.0m 。
所以，4×
10//=118.039.81 4.4Q N H ω=⨯=（9.8138.0）（3/m s ） 进口断面流量计算公式： 0
0360
Q Q ϕ=
0360
Q Q ϕ=
=
345
118.03360
⨯=113.11（3/m s ） 式中：ϕ0—蜗壳包角，通常均采用3450
Q —水轮机设计流量，Q =118.03m 3/s
（2）进口断面流速的确定
蜗壳进口断面平均流速可由教材P36（图2-8a ，已知设计水头38.0m ，本设计为金属蜗壳可取为上限值）查得：0V =5.8m/s 。 （3）进口断面半径0ρ
由公式0ρ=
2.492m =
（4）进口断面中心距i a
由公式0a =0a r ρ+=2.492+3.15=5.642 式中a r =/2a D （5）断面外半径0R
由公式：002a R r ρ=+=3.15+2×2.492=8.134m
绘制蜗壳单线图时，在蜗壳上共取0—0~7—7共八个蜗壳断面（从0—0开始每隔45°取一个断面），利用下列公式进行断面计算，得各断面的参数。 任一断面i —i 的流量：0
360
i
i Q Q ϕ=
断面半径：i ρ=
0i V V =） 断面中心距：i a =a i r ρ+ 断面外半径：2i a i R r ρ=+
各断面参数计算列表如下：
2.3尾水管计算
由水轮机型号可知转轮直径D 1=410cm
转轮出口直径D 2=1.078D 1=1.078×410=441.98㎝。
满足条件D 1≤2D ，采用标准混凝土肘管，故可用推荐的尾水管尺寸表（教材第二章P42表2-1）
尾水管各参数尺寸表
2.3.1 直锥段各尺寸的确定 （1） 导叶底环至转轮出口高度1h
1h =0.221+0.656=0.877m
（2） 转轮出口至尾水管直锥段进口高度2h
对于混流式水轮机组，2h 为保证水轮机组正常运行的安装缝的高度，一般可忽略不计，此设计取
2h =0.05m 。
（3）尾水管进口直锥段高度3h
3h =124h h h h ---=10.66-0.877-0.05-5.535=4.198m 。
（4）尾水管直锥段进口直径3D
3D ≈2D =441.98㎝
2.3.2 中间弯肘段尺寸的确定
弯肘段尺寸可由教材推荐使用的标准混凝土肘管的尺寸图（教材P43图2—18和表2—2），其中所列的数据对应4h =4D =1000mm ，应用时乘以选定的4h （或与之相等的4D ）即可得到弯肘段各参数值。
2.3.3 出口扩散段尺寸的确定
由尾水管参数尺寸表可得：5h =5.002m ；6h =2.7675m ；L =18.45m ；1L =7.462m 。
由数据用此公式可算得 尾水管顶板仰角α=11.5°。
三：确定主厂房轮廓尺寸
3.1 主厂房长度的确定
主厂房的长度可由公式0L nL L L =++∆安 式中：n —机组台数
0L —机组段长度。
本机组段间距由蜗壳尺寸控制，按公式0L =蜗壳平面尺寸+2l ∆计算。（l ∆—蜗壳外的混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取0.8~1.0m ，金属蜗壳一般可取1~2m ，边机组段一般取1~3m 。）。经综合考虑，中间机组段按0L =15.42+2⨯1.5=18.42m 计算，边机组按0L =15.42+2⨯2=19.42m 计算。
L 安—安装间长度。
按公式L 安=（1.0~1.5）0L 计算，此处按L 安=1.20L 处理。
L ∆—边机组段加长。
按公式L ∆=（0.1~1.0）1D 计算，此处按L ∆=0.51D
主厂房长度3(6.698.732 1.5)(6.698.7322) 1.218.420.5 4.1L =⨯++⨯+++⨯+⨯+⨯=98.834m 。 3.2 主厂房宽度的确定
以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度s B 和下游侧宽度x B ，则厂房总宽度为B=s B +x B 。s B 、x B 应分别考虑各层的布置要求确定，一般需考虑发电机层，水轮机层和蜗壳层的布置要求。各层的s B 、x B 确定后，厂房的上、下游侧宽度应取各层上、下游侧宽度的最大值，即
s B =max(s B ) x B =max(x B )
