炳灵水电站灯泡贯流式水轮机设计毕业设计说明书Word格式.docx
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ABSTRACT
BinglingHydropoweristhe13cascadehydropowerstationsofLongyangxiatoQingtongxiasectionofYellowRiverHydropowerDevelopmentplanning.InThetotalinstalledcapacityof240,000kilowattspowerplant,theinstallationoffive48,000kilowattsbulbturbinegroup,withanannualgeneratingcapacityof974millionkw·
h.
Firstly,wedesignthetubularturbineGZHK-1RT-WP-620ofBinglingHydropowerthroughaccesstorelevantinformation,includingtheoverallstructureoftheturbinedesign,andoneofthemainpartsdesignoptimization.Drawnoutofthegeneralassemblydrawings,assemblydrawingsguideapparatus,thespindlepartsdiagram,assemblydrawingandtubingoperationsguidevanearmpartsdiagram.Secondwasapartoftheelectricaldesign,designoptionsthemainelectricalwiring,toconductshort-circuitcurrentcalculationandthemainelectricalequipmentselection,drawingoutthemainelectricalwiringdiagram.
Knowledgerelatedtothedesignoftheturbinestructure,hydropowerelectricalparts,mechanicaldrawing,andtubularhydro-generatingsetsandotherparts,alsoincludingrelevantdesignideasandmethods.InthisdesignalsomakesextensiveuseofautoCADsoftwarefordrawing.
KeyWord:
tubularturbinestructuraldesigndesignofectricprimarysystem
1.前言
1.1概述
随着我国经济突飞猛进的发展，人民生活水平不断的提高提高，生产和生活用电的需求也越来越大。
然而能源问题已成为当今世界三大主要问题之一，传统能源的短缺和用其发电带来的污染，以及新能源开发技术的不完善，水电资源作为洁净的可持续能源越来越得到人们的青睐。
据探测，我国水力资源丰富，但是目前的开发率和发达国家比起来还有很大的差距，因此开发水电已成为我国缓解资源短缺的重要手段之一！
水力机组是水电站的核心设备，是整个水电枢纽工程最终经济效益的归宿。
因此，水轮机结构设计得是否合理就成为电站能否有效运行得关键。
本次毕业设计通过查阅贯流式水轮机相关资料，对炳灵水电站转轮型号为GZHK-1RT-WP-620的贯流式水轮机进行设计，并且对炳灵水电站电气一次部分进行设计。
相关知识涉及水轮机结构、水电厂电气部分，机械制图以及贯流式水轮发电机组等部分，此外，还包括其相关的设计思路及方法。
本次设计在巩固原有专业课知识的基础上加深理解，并对贯流式机组的知识进行了拓展。
更好的促进各科知识之间相互贯通，同时可以培养动手能力，创新能力，达到理论实践相结合的目的。
在本次设计中，大量使用autoCAD绘图软件，节省了很多手绘的时间，锻炼了使用该软件的能力。
1.2设计内容
（一）根据给定的炳灵电站贯流式的型号和转轮直径等参数进行水轮机结构设计。
1.按给定水轮机型号和转轮直径等参数，确定水轮机的主要特征尺寸，对水轮机整体结构进行设计；
2.确定水轮机主轴尺寸；
3.根据机组型式和电站自然条件进行主轴密封和水导轴承设计；
4.绘制水轮机总装配图及主要部件组装图和零件图。
（二）导水机构传动系统设计及主要零件的设计
1.根据机组的型式进行导水机构设计并绘制导水机构装配图；
2.对主轴的形式及尺寸等进行设计并绘制主轴零件图；
3.对导叶臂的形式及尺寸进行设计并绘制导叶臂零件图；
4.绘制操作油管装配图；
（三）机组电气部分设计
1.对电站的电气一次部分进行设计，其中包括电气主接线方案设计，确定主变压器型式、台数、容量，以及各级电压配电装置的接线方式等。
2.对短路电流进行计算。
3.对电气主设备进行选择，包括断路器、负荷开关和隔离开关、高压熔断器、限流电抗器、电压互感器、电流互感器、避雷器、裸导体、支柱绝缘子及穿墙套管、消弧线圈以及电缆。
（四）外文翻译
1.阅读外文文献；
2.精读其中三篇，并且选择一篇翻译。
1.3原始资料
本次毕业设计的基本参数如下：
（1）水轮机型号：
GZHK-1RT-WP-620
额定水头：
16.1m
额定流量：
332.5m3/s
额定转速：
107.1r/min
最大水头Hmax:
25.7m
最小水头Hmin:
11.6m
最大飞逸转速:
330r/min
（2）发电机型号：
SFG48-56/6700
额定功率:
48MW/（50.526MVA）
额定功率因数：
COSΦ=0.95（滞后）
Xd'
'
=0.27
额定电压：
Un=13800V
额定电流:
In=2113.9A
额定频率:
fn=50Hz
相数:
m=3
定子绕组接线方式:
“Y”
额定转速:
107.1r/min
飞逸转速:
330（非协联工况）r/min
绝缘等级:
F
冷却方式:
密闭循环强迫通风空气冷却
旋转方式:
顺水流方向看顺时针
（3）炳灵水电站现有电压等级110KV和330KV两条出线，其中：
炳积线（1111线）为110KV，距离积石山变电站为：
19.68Km
寺炳线（3089线）为330KV，距离炳灵变电站为：
36.221Km
（4）电站总装机容量24万千瓦，共安装5台4.8万千瓦灯泡贯流式水轮发电机组。
2.水轮机总体结构设计
2.1绘制轴面流道图
根据水头及形式接近的已有贯流式水电站资料，设计出炳灵水电站贯流式发电机组的轴面流道，其形式及相关尺寸如图1-1所示：
2-1轴面流道图
2.2基础环设计
基础环下游焊在尾水管上，采用钢板焊接结构，基础环要承受转轮室传来的水力震动，要求与混凝土结合牢固。
根据已有贯流式水电站资料，设计出基础环的结构。
如图1-2所示：
2-2基础环
2.3座环设计
座环是机组的主要支撑，承受机组大部分重量、水的压力、浮力、正反向水推力、发电机扭矩等，并将这些负荷传递到基础混凝土上，因而具有足够的强度、刚度。
座环是整个机组的安装基础，水轮机的导水机构，发电机定子、组合轴承支撑环都固定在其法兰上。
受运输条件限制，座环装配分为内锥、外锥、上游外锥。
座环內锥采用钢板焊接结构，受运输条件限制分为不等的4半，水平方向设计两个固定导叶，垂直方向2个进人筒。
根据已有贯流式水电站资料，设计座环的结构，如图1-3所示：
图2-3座环
1）其用钢板材料为ZG20MnSi，厚度为60mm，采用焊接结构。
2）所有过流表面打磨光滑至表面光洁度为▽3.2，其余表面为▽12.5；
3）固定导叶进口端节距误差不超过0.0015Da；
4）顶盖与底环把合面平行度误差不超过0.025毫米/米；
5）分瓣结构的合缝面光洁度为▽6.3，合缝面间隙一般不超过0.05毫米，局部允许有0.15～0.3毫米凹陷部分（深度小于接合缝的1/3，长度不超过接合缝总长的1/5），但不允许有突起。
2.4导水机构设计
2.4.1外配水环
根据已有贯流式水电站资料，设计外配水环的结构，如图1-4-1所示：
图2-4-1外配水环
外配水环由钢板焊接而成，由于运输条件限制分成4瓣，外配水环和导叶配合面为球面，半径4526mm，外配水环上有24只导叶套筒孔，导叶轴线与主轴中心线夹角60°
，并等距分布。
2.4.2内配水环
根据已有贯流式水电站资料，设计内配水环的结构，如图2-4-2所示：
2-4-2内配水环
内配水环采用钢板焊接结构，由于运输条件限制分成两半。
内外配水环共同构成导叶区域的流道，与导叶的配合为球形，半径2387mm，球形部分均布24只导叶下轴孔，导叶轴线与主轴中心线夹角为60°
，在其下部设有扇形板，是水导轴承的支承部件。
2.4.3传动机构
导叶轴颈可按转轮直径D1，使用水头H1，导叶的相对高度b0/D1，从《水轮机设计手册》中146页表8-10初选轴颈db，选得db=210mm.
（1）导叶套筒
导叶套筒是固定导叶上中轴套的部件，采用ZG30铸造。
套筒结构与主轴材质、密封结构和顶盖的高度有关。
目前多数采用整体圆筒的模式，因为本次设计的机组的水头不是很高，所以导叶套筒上无需设计导叶止推装置。
本次设计中采用的套筒的尺寸大小如下表1-1：
参数符号
数值（mm）
db
210
d7
40
d1
510
d8
8
d2
340
h
50
d3
h1
d4
230
h2
d5
240
h3
95
d6
465
Z
H参考
760
表1-1导叶套筒
图2-4-3导叶套筒
（2）导叶轴颈密
导叶中轴颈密封多数装在导叶套筒的下端，目前不少机组中已改用“L”型密封，实践证明，封水性能很好，结构简单。
其尺寸大小如下表1-2：
表1-2中轴颈密封
参数符
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