水电站尾水管、调速器和闸门选型计算案例综述
1尾水管选型设计
1.1尾水管型式选择
采用弯肘式尾水管，使得开挖深度减小，并更好地和尾水洞衔接。由于本水电站水头较小，故采用标准混凝土肘管。
1.2尾水管尺寸设计
进口直锥段
垂直的圆锥形扩散管，D3是其进口直径。对于混流式水轮机，由于直锥段与基础环相连，故D3=D2（转轮出口直径），：?3是进口段的高度，设计时为了减小水头损失，会增加?3来减小弯肘段入口流速，进而减少水头损失，但开挖深度会随?3增大而增大。
水轮机转轮直径：
D1=6000mm
取转轮出口直径：
D2=6492mm
查《水电站》表2-1REF_Ref17913\r\h[3]，外形计算结果见下表：
表1.3尾水管尺寸计算结果
h/D
L/D
B5/D
D4/D
h4/D
h6/D
L1/D
h5/D
1.2
4.5
1.808
1.1
1.1
0.574
0.94
1.3
h
L
B5
D4
h4
h6
L1
h5
13.2
27
10.848
6.6
6.6
3.444
5.64
7.8
由于昌波水电站为地下式厂房，需要对尾水管尺寸进行调整，参考工程实例，改良后的计算结果如下：
表1.4尾水管尺寸计算结果
h/D
L/D
B5/D
D4/D
h4/D
h6/D
L1/D
h5/D
1.6
6.5
1.8
1.35
1.35
0.675
1.82
1.22
h
L
B5
D4
h4
h6
L1
h5
15.6
39
10.8
8.1
8.1
4.05
10.92
7.32
当尾水管出口的宽度B10~12m时，可按水工结构要求加设支墩，在本设计中B=10.8m，查阅相关资料后选择不设支墩。
尾水管示意图
图2-3尾水管尺寸示意图
2调速器选型设计
2.1调速器型式选择
有电气液压调速器和机械液压调速器两种类型。电气液压调速器调节品质好，自动化程度高，适用于大机组或对电能质量要求较高的电站；机组较小且在系统中不占据重要地位时，选用机械调速器。本次设计选用电气液压调速器。
2.2导叶接力器容积计算
1.接力器直径
大型调速器通常采用两个接力器来操作导水机构，当油压装置的额定油压为
1.5MPa，接力器的直径dc，可按如下经验公式计算:
dc
式中λ——计算系数，取λ=0.030；
b0
代入计算得：dc
查《水力机械》表6-5取接力器直径为800mm。
1.接力器最大行程
Smax
式中a0max
代入数据计算得：Smax
接力器总容积
V=πdc22S
主配压阀直径选择
调速器初步选择主配压阀时，可按下式计算：
d=4V
式中V——导水机构或折向器接力器的总容积，m3；
v——管路中的流速，m/s,一般取v≤4~5m/s
Ts——接力器关闭时间，s，本次设计取8s；
代入数据算得：d=0.138m
选择比计算结果稍大的主配压阀直径150mm。
调速器型号
机械柜尺寸
l×
基础板尺寸
L×B(mm)
电气柜尺寸
M×N×H
DST-150
900×1000×1550
1500×1700
550×804×2360
2.3油压装置选型
油压装置有分离式和组合式两种。分离式容量范围较大，大中型水轮机较为适用;组合式容量较小，但结构紧凑，仅适用于中小型水轮机。
油压装置选择计算
一般一台水轮机设置一台油压装置以满足机组调节和运行的需要。
当确定了额定工作油压，压力油罐容积的确定实质上就是选择油压装置，油罐容积可按经验公式估算。
（2）压力油罐容积估算
Vo
代入数据得：Vo=11~11.22m
查《水电站机电设计手册——水力机械》表6-15REF_Ref31689\r\h[1]，选择比估算容积偏大的分离式油压装置YS-11.5。
3闸、阀门选型
3.1闸门选型
闸门的型式很多，选定标准是技术要可行、经济要合理。选型时要考虑水工建筑物对运行闸门时提出的要求，还要考虑安装成本，最后考虑经济的合理性。
除了采用较多的平面直升闸门和弧形闸门外，还有翻版闸门、人字闸门、横拉闸门以及三角闸门。平面直升闸门的优点是能封闭较大面积的孔口，所占空间尺寸较小，结构简单，制造、安装和运输比较容易；检修方便等；缺点是需要的启闭力较大，受摩擦力影响较大，需要较大启闭设备。
弧形闸门需要较长的闸墩，门叶占的空间位置较大，检修不方便；可以封闭较大面积孔口。本次设计中，上下游进出水口的断面面积较大，且考虑到运输、安装和检修的要求，选用平面直升闸门。
水利水电工程中常用的启闭机有固定卷扬式启闭机、移动式启闭机、液压式启闭机和螺旋式启闭机等。本次设计选用更为安全液压式启闭机。
3.2阀门选型
（1）进水阀类型选择
昌波水电站采用2洞4机的布置方式，故在每台水