第七章水輪機(jī)引水部件

1、第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 7-1 水輪機(jī)引水部件的作用、類型水輪機(jī)引水部件的作用、類型 及應(yīng)用范圍及應(yīng)用范圍 一、作用一、作用 以盡可能小的水力損失將水流引向?qū)畽C(jī)構(gòu)，以盡可能小的水力損失將水流引向?qū)畽C(jī)構(gòu)， 以提高水輪機(jī)的效率。以提高水輪機(jī)的效率。 盡可能保證進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的水流量均勻，并盡可能保證進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的水流量均勻，并 呈軸對稱，使轉(zhuǎn)輪受力均勻，以提高運(yùn)行的穩(wěn)呈軸對稱，使轉(zhuǎn)輪受力均勻，以提高運(yùn)行的穩(wěn) 定性。定性。 使水流在進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)前形成一定的環(huán)量。使水流在進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)前形成一定的環(huán)量。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 具有合理的斷面形狀和尺寸，保證空氣不具

2、有合理的斷面形狀和尺寸，保證空氣不 進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。 具有必要的強(qiáng)度及合適的材料，保證結(jié)構(gòu)上具有必要的強(qiáng)度及合適的材料，保證結(jié)構(gòu)上 的可靠性和抗水流的沖刷能力。的可靠性和抗水流的沖刷能力。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 二、類型二、類型 開敞式引水室開敞式引水室 適用于小型水輪機(jī)適用于小型水輪機(jī) 罐式引水室罐式引水室 適用于小型水輪機(jī)適用于小型水輪機(jī) 蝸殼式引水室（重點(diǎn)介紹）蝸殼式引水室（重點(diǎn)介紹） 適用于各種水頭和容量的水電站適用于各種水頭和容量的水電站 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 三、應(yīng)用范圍三、應(yīng)用范圍 與水頭、出力

3、有關(guān)，見新課本與水頭、出力有關(guān)，見新課本P183圖圖71 對于大、中型水電站，對于大、中型水電站， 通常通常 H40 m，用金屬蝸殼，用金屬蝸殼 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 金屬蝸殼金屬蝸殼 金蝸殼按其制造方法有焊接、鑄焊和鑄造三金蝸殼按其制造方法有焊接、鑄焊和鑄造三 種類型。種類型。 鑄焊和鑄造蝸殼一般用于直徑鑄焊和鑄造蝸殼一般用于直徑 的的 高水頭混流式水輪機(jī)高水頭混流式水輪機(jī), 尺寸較大的中、低水頭混尺寸較大的中、低水頭混 流式水輪機(jī)一般都應(yīng)用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。流式水輪機(jī)一般都應(yīng)用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。

4、 蝸殼和座環(huán)之間也靠焊接聯(lián)接蝸殼和座環(huán)之間也靠焊接聯(lián)接 mD 3 1 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 混凝土蝸殼混凝土蝸殼 混凝土蝸殼一般用于大、中型低水頭電站混凝土蝸殼一般用于大、中型低水頭電站, 它實(shí)際上是直接在廠房水下部分大體積混凝土它實(shí)際上是直接在廠房水下部分大體積混凝土 中做成的蝸形空腔。澆筑廠房水下部分時預(yù)先中做成的蝸形空腔。澆筑廠房水下部分時預(yù)先 裝好蝸形的模板裝好蝸形的模板,模板拆除后即成蝸殼。為加強(qiáng)模

5、板拆除后即成蝸殼。為加強(qiáng) 蝸殼的強(qiáng)度在混凝土中加了很多鋼筋蝸殼的強(qiáng)度在混凝土中加了很多鋼筋,所以有時所以有時 也稱為鋼筋混凝土蝸殼。也稱為鋼筋混凝土蝸殼。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 一、水流在蝸殼中的運(yùn)動規(guī)律一、水流在蝸殼中的運(yùn)動規(guī)律 關(guān)于蝸殼中水流運(yùn)動規(guī)律關(guān)于蝸殼中水流運(yùn)動規(guī)律 目前有三種說法：目前有三種說法： 認(rèn)為水流在蝸殼中按認(rèn)為水流在蝸殼中按“等速度矩等速度矩 （常數(shù)）（常數(shù)）”規(guī)律變化；規(guī)律變化； Crvu 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 認(rèn)為水流在蝸殼中按認(rèn)為水流在蝸殼中按

6、 的規(guī)律分布的規(guī)律分布 認(rèn)為水流在蝸殼中認(rèn)為水流在蝸殼中 按自蝸殼進(jìn)口至鼻按自蝸殼進(jìn)口至鼻 端呈遞減規(guī)律變化。端呈遞減規(guī)律變化。 實(shí)踐證明，按等速度矩法設(shè)計(jì)的蝸殼較符合實(shí)踐證明，按等速度矩法設(shè)計(jì)的蝸殼較符合 實(shí)際。實(shí)際。 Cvu u v 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 “等速度矩等速度矩”法法 水流進(jìn)入蝸殼后，設(shè)任意一點(diǎn)的速度為水流進(jìn)入蝸殼后，設(shè)任意一點(diǎn)的速度為 表示，速度表示，速度 可分解為沿圓周方向的切向可分解為沿圓周方向的切向 速度速度 和沿半徑方向的徑向速度和沿半徑方向的徑向速度 ，該，該 點(diǎn)的水流速度與圓周方向的夾角為點(diǎn)的水流速度與圓周方向的夾角為 ，如，如 圖所示。圖所示

7、。 v v u v r v 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 等速度矩等速度矩”法表明：法表明： 蝸殼中水流各點(diǎn)的速度蝸殼中水流各點(diǎn)的速度 矩矩 為一常數(shù)；為一常數(shù)； 蝸殼中距水輪機(jī)軸心半蝸殼中距水輪機(jī)軸心半 徑相同的各點(diǎn)其水流切向徑相同的各點(diǎn)其水流切向 速度速度 相等相等 ； 距水輪機(jī)軸心半徑不同的各點(diǎn)其水流切向速距水輪機(jī)軸心半徑不同的各點(diǎn)其水流切向速 度度 與半徑成反比；與半徑成反比； u v u v Crvu 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 二、蝸殼中的水流如何實(shí)現(xiàn)均勻進(jìn)水、軸二、蝸殼中

8、的水流如何實(shí)現(xiàn)均勻進(jìn)水、軸 對稱進(jìn)水對稱進(jìn)水 均勻進(jìn)水均勻進(jìn)水是指沿導(dǎo)水機(jī)構(gòu)圓周單位長度是指沿導(dǎo)水機(jī)構(gòu)圓周單位長度 上進(jìn)入的流量相等上進(jìn)入的流量相等 假定蝸殼具有等高斷面時，假定蝸殼具有等高斷面時， 則：則： C rb Q vr 2 即：要求在蝸殼任一與軸即：要求在蝸殼任一與軸 心半徑相同的園周上，各心半徑相同的園周上，各 點(diǎn)的點(diǎn)的 大小相等。大小相等。 r v 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 軸對稱進(jìn)水軸對稱進(jìn)水是指蝸殼內(nèi)的水流對水輪機(jī)是指蝸殼內(nèi)的水流對水輪機(jī) 軸線而言是軸對稱的。軸線而言是軸對稱的。 即：要求蝸殼中距水輪機(jī)軸心半徑相同的各點(diǎn)上即：要求蝸殼中距水輪機(jī)軸心半徑相同的各

9、點(diǎn)上 其水流的切向速度其水流的切向速度 大小相同。大小相同。 或或 距半徑不同的點(diǎn)上，其距半徑不同的點(diǎn)上，其 與與 成反比。成反比。 則同一圓周上：則同一圓周上： u v u vr Kvu Krvu 或不同圓周上：或不同圓周上： 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 三、蝸殼中水流流線的特點(diǎn)三、蝸殼中水流流線的特點(diǎn) 由蝸殼內(nèi)任一點(diǎn)的水流速度矢量圖知，有下列由蝸殼內(nèi)任一點(diǎn)的水流速度矢量圖知，有下列 關(guān)系關(guān)系 ： 由于由于 則則 而而 C rb Q vr 2b Q rvr 2 Krvu C bK Q v v tg u r 2 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 結(jié)論：蝸殼內(nèi)各點(diǎn)的速度與圓

10、周方向的結(jié)論：蝸殼內(nèi)各點(diǎn)的速度與圓周方向的 夾角為一常數(shù)，由幾何學(xué)知識知到，只有對夾角為一常數(shù)，由幾何學(xué)知識知到，只有對 數(shù)螺旋線才具有此特點(diǎn)，所以蝸殼內(nèi)的流線數(shù)螺旋線才具有此特點(diǎn)，所以蝸殼內(nèi)的流線 必定是對數(shù)螺旋線。必定是對數(shù)螺旋線。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 包角包角 定義定義 包角包角從鼻端至進(jìn)口斷從鼻端至進(jìn)口斷 面所包圍的角度。面所包圍的角度。 鼻端鼻端蝸殼中過水?dāng)嗝嫖仛ぶ羞^水?dāng)嗝?面積為零的那個斷面。面積為零的那個斷面。 進(jìn)口斷面進(jìn)口斷面蝸道的進(jìn)口蝸道的進(jìn)口 斷面。斷面。 0 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 包角的選擇包角的選擇 對于高水頭電站，由于應(yīng)用流量

11、較小，斷面對于高水頭電站，由于應(yīng)用流量較小，斷面 尺寸和平面尺寸也較小，蝸殼占地面積不是主要尺寸和平面尺寸也較小，蝸殼占地面積不是主要 矛盾。從水力性能來看，蝸道部分水流沿園周方矛盾。從水力性能來看，蝸道部分水流沿園周方 向均勻分布，這不僅使機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定且水力損失向均勻分布，這不僅使機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定且水力損失 小。相反，非蝸道部分水流沿園周方向分布不均小。相反，非蝸道部分水流沿園周方向分布不均 勻分布，機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定且水力損失大。為獲得勻分布，機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定且水力損失大。為獲得 良好的水力性能。良好的水力性能。 金屬蝸殼，包角一般選用金屬蝸殼，包角一般選用 通常采用包角為通常采用包角為 。 000

12、 350340 00 345 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 對低水頭、大流量的機(jī)組，一般多考慮縮小對低水頭、大流量的機(jī)組，一般多考慮縮小 機(jī)組間距、降低電站造價的問題?；炷廖仛C(jī)組間距、降低電站造價的問題?；炷廖仛?包包 角一般選用角一般選用 ，通常采用包角，通常采用包角 為為 00 180 000 270135 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 進(jìn)口斷面流速進(jìn)口斷面流速 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)資料，蝸殼進(jìn)口斷面的根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)資料，蝸殼進(jìn)口斷面的 平均流速一般可用下式選取：平均流速一般可用下式選取： 式中式中 流速系數(shù)，取值見新課本流速系數(shù)，取值見新課本P197 據(jù)經(jīng)

13、驗(yàn)統(tǒng)計(jì)據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì) 金屬蝸殼所允許的極限流速為金屬蝸殼所允許的極限流速為 ， 混凝土蝸殼所允許的極限流速為混凝土蝸殼所允許的極限流速為 。 sm1514 sm83 r Hv 0 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 斷面形狀斷面形狀 金屬蝸殼金屬蝸殼 考慮到能夠承受較大的水考慮到能夠承受較大的水 壓力，便于焊接或鑄造，采壓力，便于焊接或鑄造，采 用的是圓形斷面，大概在最用的是圓形斷面，大概在最 后后 的尾部，由于圓形的尾部，由于圓形 斷面小到不能和座環(huán)蝶形邊斷面小到不能和座環(huán)蝶形邊 連接，斷面形狀逐漸由圓形連接，斷面形狀逐漸由圓形 過渡到橢圓形斷面。

14、過渡到橢圓形斷面。 0 90 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 混凝土蝸殼混凝土蝸殼 考慮到便于模板和施工的方便，且可以減小考慮到便于模板和施工的方便，且可以減小 徑向尺寸，在相同斷面面積情況下，梯形斷面徑向尺寸，在相同斷面面積情況下，梯形斷面 的徑向尺寸小于圓形斷面。所以混凝土蝸殼采的徑向尺寸小于圓形斷面。所以混凝土蝸殼采 用的是梯形斷面。用的是梯形斷面。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 一、蝸殼水力計(jì)算的目

15、的一、蝸殼水力計(jì)算的目的 確定蝸殼各斷面的幾何形狀和尺寸，繪出蝸確定蝸殼各斷面的幾何形狀和尺寸，繪出蝸 殼的單線圖，作為蝸殼強(qiáng)度計(jì)算和廠房設(shè)計(jì)的殼的單線圖，作為蝸殼強(qiáng)度計(jì)算和廠房設(shè)計(jì)的 依據(jù)。依據(jù)。 二、金屬蝸殼設(shè)計(jì)二、金屬蝸殼設(shè)計(jì) 進(jìn)口斷面參數(shù)的選擇進(jìn)口斷面參數(shù)的選擇 包角包角 進(jìn)口斷面平均流速進(jìn)口斷面平均流速 0 r Hv 0 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 進(jìn)口斷面的流量進(jìn)口斷面的流量 其中其中 ：水輪機(jī)過流量水輪機(jī)過流量 ， 為 限制工況點(diǎn)的單位流量。限制工況點(diǎn)的單位流量。 進(jìn)口斷面的面積進(jìn)口斷面的面積 進(jìn)口斷面的半徑進(jìn)口斷面的半徑 0 0 0 360 Q Q r HDQQ

16、2 111 11 Q 0 0 0 v Q F 0 0 F 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 進(jìn)口斷面的中心距進(jìn)口斷面的中心距 進(jìn)口斷面的外半徑進(jìn)口斷面的外半徑 22 000 hra 000 aR 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 座環(huán)的連接方式及參數(shù)的選擇座環(huán)的連接方式及參數(shù)的選擇 座環(huán)的連接方式座環(huán)的連接方式 蝸殼與座環(huán)蝶形邊對接或搭接；蝸殼與座環(huán)蝶形邊對接或搭接； 蝸殼與座環(huán)無蝶形邊相連；蝸殼與座環(huán)無蝶形邊相連； A. 蝸殼與座環(huán)蝶形邊相切。（工程上常采用）蝸殼與座環(huán)蝶形邊相切。（工程上常采用） 鑄造鑄造鑄焊鑄焊全焊全焊 第七章水輪

17、機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 座環(huán)參數(shù)的選擇座環(huán)參數(shù)的選擇 座環(huán)內(nèi)外徑，可以直接查座環(huán)標(biāo)準(zhǔn)型譜（見設(shè)座環(huán)內(nèi)外徑，可以直接查座環(huán)標(biāo)準(zhǔn)型譜（見設(shè) 計(jì)手冊）?；蛴山?jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定：計(jì)手冊）?；蛴山?jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定： 外徑：外徑： 內(nèi)徑：內(nèi)徑： 注：當(dāng)注：當(dāng) 時取上限值時取上限值 64. 155. 1 1 D Da 37. 133. 1 1 D Db mD2 . 3 1 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 蝶形邊錐角蝶形邊錐角 由座環(huán)工藝決定，一般取由座環(huán)工藝決定，一般取 蝶形邊高度（由座環(huán)決定）蝶形邊高度（由座環(huán)決定）

18、 蝶形邊半徑（由座環(huán)決定）蝶形邊半徑（由座環(huán)決定） 其中：其中： 均為座環(huán)上的尺寸，查設(shè)計(jì)手冊均為座環(huán)上的尺寸，查設(shè)計(jì)手冊 0 55 tgK b h 2 0 KrK D r a a 2 0 Kb , 0 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 求蝸殼系數(shù)求蝸殼系數(shù)C 金屬蝸殼斷面為圓形，可用數(shù)學(xué)方程式表示。金屬蝸殼斷面為圓形，可用數(shù)學(xué)方程式表示。 取任一圓斷面取任一圓斷面 ,則該斷面上有則該斷面上有 ,取該取該 斷面上一微小面積為斷面上一微小面積為 , 則則 整個斷面上整個斷面上 i ii Q, drb drbvdQ ui i a i a R r u

19、 R r ii drbv dQQ 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 又按等速度矩法設(shè)計(jì)又按等速度矩法設(shè)計(jì) 代入上式得代入上式得 （1） 由圖幾何關(guān)系可得由圖幾何關(guān)系可得 Krvu i a R r i dr r b KQ 2 2 2 2 ii ar b 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 2 2 2 ii arb 代入（代入（1）式）式 ia a r r iii drar r KQ 2 2 2 2 i a R r i dr r b KQ 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 積分后得積分后得 （2） 將（將（2）式代入）式代入 得得 QQ i i 0 360 iaaiai rr

20、rKQ22 iaiai a rrr Q K 2 3602 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 令令 為蝸殼系數(shù)（常數(shù)）為蝸殼系數(shù)（常數(shù)） 則則 此式表示各斷面的包角此式表示各斷面的包角 與半徑與半徑 的關(guān)的關(guān) 系式，由于系式，由于C對于整個蝸殼均是常數(shù)，所以，可對于整個蝸殼均是常數(shù)，所以，可 由進(jìn)口斷面參數(shù)確定。由進(jìn)口斷面參數(shù)確定。 則則 Q K C 3602 iaiai a rrrC2 i 00 0 2 aaa rrr C i 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 圓形斷面的水力計(jì)算圓形斷面的水力計(jì)算 以上計(jì)算可列表進(jìn)行，見課本以上計(jì)算可列表進(jìn)行，見課本P200表表71 2 0 2

21、h C r C x ii 22 hx i xrai 0 iii aR 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 橢圓形斷面的水力計(jì)算橢圓形斷面的水力計(jì)算 計(jì)算方法是，先求出指定計(jì)算方法是，先求出指定 處的圓形斷面面處的圓形斷面面 積，然后按面積相等的原則換算成橢圓形斷面。具積，然后按面積相等的原則換算成橢圓形斷面。具 體推導(dǎo)略。體推導(dǎo)略。 i 座環(huán)蝶形邊斜線座環(huán)蝶形邊斜線 sin h L 座環(huán)蝶形邊座環(huán)蝶形邊A點(diǎn)內(nèi)切點(diǎn)內(nèi)切 圓半徑圓半徑 cos h S 計(jì)算參數(shù)如下：計(jì)算參數(shù)如下： 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 座環(huán)蝶形邊錐角頂點(diǎn)至水輪機(jī)軸線的距離座環(huán)蝶形邊錐角頂點(diǎn)至水輪機(jī)軸線的距

22、離 tg h rRa 0 座環(huán)蝶形邊錐角頂點(diǎn)座環(huán)蝶形邊錐角頂點(diǎn) 至座環(huán)外徑的最小距離至座環(huán)外徑的最小距離 當(dāng)量圓斷面半徑當(dāng)量圓斷面半徑 aa Rrd sin 12 2 C R ctg C i ai 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 當(dāng)量圓面積當(dāng)量圓面積 cos 222 hLtgdA 橢圓短半徑橢圓短半徑 LLA345. 181. 0045. 1 2 2 橢圓長半徑橢圓長半徑 ctgL 221 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 橢圓斷面中心距橢圓斷面中心距 2 0 22 22. 1 55sinsin aaa RRRa 橢圓斷面外徑橢圓斷面外徑 1 aR 以上計(jì)算可列表進(jìn)行，見課本

23、以上計(jì)算可列表進(jìn)行，見課本P201表表72。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 金屬蝸殼圓形斷面尺寸計(jì)算表金屬蝸殼圓形斷面尺寸計(jì)算表 斷面號斷面號 i C i 0 r C r i 0 2 2 h 2 0 2h C r i i x i i a i R 注：每間隔注：每間隔 計(jì)算一次計(jì)算一次 0 15 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 金屬蝸殼橢圓形斷面尺寸計(jì)算表金屬蝸殼橢圓形斷面尺寸計(jì)算表 斷面號斷面號 i C i i i A1 2 i a i R sin 12 2 C R ctg C i ai tgdA 22 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 小結(jié)：金屬蝸殼的水力計(jì)算步

24、驟為小結(jié)：金屬蝸殼的水力計(jì)算步驟為 選擇蝸殼的包角選擇蝸殼的包角 選擇進(jìn)口斷面的平均流速選擇進(jìn)口斷面的平均流速 確定進(jìn)口斷面的有關(guān)尺寸確定進(jìn)口斷面的有關(guān)尺寸 確定座環(huán)的有關(guān)尺寸確定座環(huán)的有關(guān)尺寸 計(jì)算蝸殼系數(shù)計(jì)算蝸殼系數(shù)C 確定圓形斷面與橢圓形斷面的分界角，確定圓形斷面與橢圓形斷面的分界角， 即即 Chrhrhr 0 22 00 0 86. 243. 1 分 S 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 根據(jù)計(jì)算角度不同，分別采用不同的計(jì)算公式根據(jù)計(jì)算角度不同，分別采用不同的計(jì)算公式 采用圓形斷面的公式計(jì)算采用圓形斷面的公式計(jì)算 采用橢圓形斷面的公式計(jì)算采用橢圓形斷面的公式計(jì)算 繪制蝸殼的平面

25、單線圖繪制蝸殼的平面單線圖 00 分 i 00 分 i 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 一、混凝土蝸殼斷面形狀的確定一、混凝土蝸殼斷面形狀的確定 斷面形狀斷面形狀 采用采用T形斷面，形斷面， 一般有四種：一般有四種： 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 對稱型對稱型 特點(diǎn)：可降低水輪機(jī)層的地板高程，縮短主特點(diǎn)：可降低水輪機(jī)層的地板高程，縮短主 軸，便于布置導(dǎo)葉接力器和輔助設(shè)備，適用于軸，便于布置導(dǎo)葉接力器和輔助設(shè)備，適用于 大中型水輪機(jī)。大中型水輪機(jī)。

26、下伸型下伸型 特點(diǎn)：與特點(diǎn)：與 對稱型相對稱型相 同。同。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 上伸型上伸型 特點(diǎn)：當(dāng)下游水位變動幅度較大，地基巖石特點(diǎn)：當(dāng)下游水位變動幅度較大，地基巖石 堅(jiān)硬，尾水管形狀特殊或高度要求較小的情況堅(jiān)硬，尾水管形狀特殊或高度要求較小的情況 下采用。此種結(jié)構(gòu)不便于布置導(dǎo)葉接力器和輔下采用。此種結(jié)構(gòu)不便于布置導(dǎo)葉接力器和輔 助設(shè)備。助設(shè)備。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 平頂型平頂型 特點(diǎn)：下方會受到尾水管的限制，而且對斷特點(diǎn)：下方會受到尾水管的限制，而且對斷 面下部的水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪不利，但此種斷面施工面下部的水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪不利，但此種斷面施工 簡單，便

27、于布置導(dǎo)葉接力器和輔助設(shè)備，多用簡單，便于布置導(dǎo)葉接力器和輔助設(shè)備，多用 于中小型電站。于中小型電站。 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 二、混凝土蝸殼水力計(jì)算二、混凝土蝸殼水力計(jì)算 仍按等速度矩規(guī)律設(shè)計(jì)，由于斷面是仍按等速度矩規(guī)律設(shè)計(jì)，由于斷面是T形，避免形，避免 解析法的不便，采用圖解法。解析法的不便，采用圖解法。 與金屬蝸殼相同，建立任一斷面上的與金屬蝸殼相同，建立任一斷面上的 關(guān)系，得到下式關(guān)系，得到下式 欲求欲求 ，則須求，則須求 ，由于，由于T形斷形斷 面沒有固定的數(shù)學(xué)模型。面沒有固定的數(shù)學(xué)模型。 ii Q, i b R r i dr r b Q K 0 360 i i b

28、 R r dr r b 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 由高等數(shù)學(xué)可知，由高等數(shù)學(xué)可知， 在幾何上表示函在幾何上表示函 數(shù)所對應(yīng)的曲線與數(shù)所對應(yīng)的曲線與 軸及軸及 和和 所所 包圍的面積。包圍的面積。 2 1 x x dxxfS x 1 xx 2 xx 啟示，欲求啟示，欲求 ，只須作出，只須作出 曲線，那么曲線曲線，那么曲線 與與 軸及軸及 和和 所包圍的面積即等于所包圍的面積即等于S。 i b R r dr r b S r r rb r rb rfr b rr i Rr 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 三、混凝土蝸殼水力計(jì)算的基本

29、程序：三、混凝土蝸殼水力計(jì)算的基本程序： （見課本（見課本P197） 1、選擇蝸殼參數(shù)及查取有關(guān)尺寸、選擇蝸殼參數(shù)及查取有關(guān)尺寸 選擇斷面形狀（四種）選擇斷面形狀（四種） 選擇包角選擇包角 根據(jù)根據(jù) 查座環(huán)及導(dǎo)葉的有關(guān)尺寸（參看查座環(huán)及導(dǎo)葉的有關(guān)尺寸（參看 有關(guān)設(shè)計(jì)手冊）有關(guān)設(shè)計(jì)手冊） 如：座環(huán)的內(nèi)外徑如：座環(huán)的內(nèi)外徑 導(dǎo)葉的高度導(dǎo)葉的高度 HD , 1 ba DD 、 0 b 0 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 2、進(jìn)口斷面的水力計(jì)算、進(jìn)口斷面的水力計(jì)算 進(jìn)口斷面平均流速進(jìn)口斷面平均流速 進(jìn)口斷面的流量進(jìn)口斷面的流量 進(jìn)口斷面的面積進(jìn)口斷面的面積 HKv 0 0 0 0 360 Q

30、 Q 0 0 0 v Q F 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 知道進(jìn)口斷面的面積及選定的斷面形狀，進(jìn)一知道進(jìn)口斷面的面積及選定的斷面形狀，進(jìn)一 步求取進(jìn)口斷面的其它尺寸步求取進(jìn)口斷面的其它尺寸 如：下伸形或上伸形進(jìn)口斷面面積為如：下伸形或上伸形進(jìn)口斷面面積為 ： ba rrbtgntgmbaF 0 22 2 1 2 1 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 對稱形進(jìn)口斷面面積為對稱形進(jìn)口斷面面積為 ： ba rrbtgtgmbaF 0 2 2 1 nm 平頂形進(jìn)口斷面面積為平頂形進(jìn)口斷面面積為 ： 0n ba rrbtgmbaF 0 2 2 1 第七章水輪機(jī)引水部件第七章水輪機(jī)引水部件 由斷面參數(shù)，通過試算法聯(lián)立求解出進(jìn)口斷面由斷面參數(shù)，通過試算法聯(lián)立求解出進(jìn)口斷面 各參數(shù)。各參數(shù)。 如如:采用下伸形斷面采用下伸形斷面nm 85. 12 . 1 a nb