水电站厂房课程设计说明书
张文奇
1.蜗壳的型式
电站设计水头Hp=95.5m>40m（且>80m），根据《水力机械》第二版第96页的蜗壳型式选择金属蜗壳。
2.蜗壳的主要参数
2.1金属蜗壳的断面形状为圆形。
2.2对于圆形断面金属蜗壳为了获得良好的水力性能一般采用蜗壳的包角为
?0=345°。
2.3根据《水力机械》第二版第99页图4-30查得，当设计水头为95.5m时，蜗壳的进口断面的平均流速Vc=7.5m/s；
2.4己知水轮机的型号HL200-LJ-275，根据《水力机械》第二版附表5查得:D1=2750mm，H=95.5m时，蜗壳的座环内径Db =3650mm，外径Da= 4550 mm，所以蜗壳座环的内、外半径分别：
rb?Db3650??1825mm22
ra?Da4550??2275mm22
3. 金属蜗壳的水力计算
电站设计水头HP=95.5m，进口平均流速Vc=7.5m/s，包角为?0=345°，每台机组过水能力：Qmax=62.69m3/s。
3.1对于蜗壳进口断面：
断面的面积：
FC?断面的半径：
QCQmax?062.69?345??==8m2VC360?VC360??7.5
?max?FCQmax?062.69?345????1.6m ? 360??VC360???7.5
从轴中心线到蜗壳外缘的半径：
Rmax?ra?2?max?2.275?2?1.6?5.475m
3.2对于中间任一断面：
设?i为从蜗壳鼻端起算至计算断面i处的包角，则该计算断面处的
Qi??i360?Qmax?i?
Qmax?i360??VC
Ri?ra?2?i
其中Qmax=62.69m3/s。，Vc=7.5m/s，ra=2.275m 计算成果见表1：
表1 ?i(?) Qi?0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 ?i360?Qmax(m3/s) Fc(m2) ?i?Qmax?i(m) Ri?ra?2?i(m) 360??VC0 2.612 5.224 7.836 10.448 13.060 15.673 18.285 20.897 3.509 26.121 28.733 31.345 33.957 36.569 39.181 0 0.348 0.697 1.045 1.393 1.741 2.090 2.438 2.786 3.135 3.483 3.831 4.179 4.528 4.876 5.224 0 0.333 0.471 0.577 0.666 0.745 0.816 0.881 0.942 0.999 1.053 1.105 1.154 1.201 1.246 1.290 0 2.941 3.217 3.429 3.607 3.764 3.907 4.037 4.159 4.273 4.381 4.484 4.582 4.677 4.767 4.855 240 255 270 285 300 315 330 345 41.793 44.405 47.018 49.630 52.242 54.854 57.466 60.078 5.572 5.921 6.269 6.617 6.966 7.314 7.662 8.010 1.332 1.373 1.413 1.452 1.489 1.526 1.562 1.597 4.939 5.021 5.101 5.178 5.254 5.327 5.399 5.469 3.3蜗壳断面为椭圆形的计算
当圆形断面半径??S的时候蜗壳的圆形断面就不能与座环蝶形边相切，这时就用椭圆断面。
由《水电站动力设备手册》查得：蝶形边高度可近似定为：
b0.2?2.75h?0?0.1D1??2.75?0.1?0.55m
22查《水力机械》第二版附表1可得HL200-LJ-275水轮机导叶相对高度b0=0.2。 临界值：
S?h0.55??0.959mcos?cos55?
?为座环蝶形边锥角，一般取55度。
由圆形断面??345?,??1.597m得：
C?
?0ra??0?ra(ra?2?0?345??1006.62.275?1.597?2.275(2.275?2?1.597
当?i?S?0.959m时的临界角
?i(?)?C(ra??i?ra(ra?2?i))?1006.6(2.275?0.959?2.275(2.275?2?0.595)?146.4?
综合可知，当断面包角在0-146.4 度的时候??S，取椭圆断面。
??1?i?i=?(i)2ctg2??2rai??1.045A?0.81L-1.345L（m）sin?CCC 椭圆短半径:22A???i2?d2tg?（m2）椭圆的当量面积: )m）椭圆长半径:?1?L??2(1?ctg?（，
L?h0.55??0.671sin?sin55?
（2m）椭圆断面中心距:ai?ra?1.22? （1m）椭圆断面外半径:Ri?ai?? 计算结果见表2：
表2
?i(?) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 145.6 ?i C0.000 0.015 0.030 0.045 0.060 0.075 0.090 0.105 0.120 0.135 0.145 ?（ A(m2) ?2 ?1 a（ Ri（m）（m）（m）im）im）0.000 0.280 0.406 0.508 0.597 0.678 0.752 0.823 0.890 0.954 0.997 0.289 -0.086 0.646 0.535 0.808 1.100 1.409 1.731 2.067 2.415 2.774 3.145 3.413 0.058 0.197 0.328 0.452 0.571 0.686 0.797 0.904 1.008 1.080 0.688 0.730 0.769 0.807 0.842 0.877 0.910 0.942 0.973 0.995 2.170 2.346 2.515 2.675 2.827 2.972 3.112 3.247 3.377 3.504 3.592 2.815 2.626 2.921 3.183 3.424 3.650 3.864 4.070 4.267 4.458 4.590 所以蜗壳尺寸图如下所示：单位mm
4.拟定转轮流道尺寸
根据《水电站机电设计手册》——水力机械分册，已知D1’=1.0m时，HL200 型的尺寸可以推D1=2.75m 时的转轮流道尺寸。
将图中所示的各尺寸乘以2.75，即可得到水轮机转轮流道尺寸。
5.尾水管单线图的绘制
尾水管型式选择
本电站选用混流式水轮机， 为了减小尾水管的开挖深度， 采用弯肘形尾水管， 它由进口直锥段、 肘管和出口扩散段三部分组成。 由于所选水轮机型号为HL200-LJ-275，则水轮机的标称直径为D1=2.75m。
下表中的尺寸是对转轮直径而言，当直径不为 1m 时，可乘以直径数即得所需尺寸。对混流式水轮机由于直锥管与基础环相连接，可以取D3等于转轮出口直径D2，由水轮机的流道尺寸可知转轮出口直径为D2=1.082X2.75=2.98m，由水轮机的流道尺寸可知 D1 表4 尾水管设计尺寸（m） 转轮直径 1 2.75 h 2.6 L 4.5 B5 2.72 D4 1.35 h4 1.35 h6 0.675 L1 1.82 h5 1.22 3.355 7.15 12.375 7.48 3.7125 3.7125 1.85625 5.005