各指标的权重,可以根据具体情况来定。 5方案设计过程集成 下面只以水轮机方案设计为例,讨论方案设计的过程集成。图 8-17所示是水轮机方案设计流程。水轮机方案设计由以下几个步骤 所组成:机组选型、流道设计、部套选型、部套修改、部套综合、 初步方案产生、设计方案评价与排序、最终方案产生。机组选型就 是根据电站的设计参数和机组的性能要求选择合适的转轮,待合适 的转轮选定后,即根据实验模型进行水轮机的流道设计(真机设计), 流道设计除转轮设计外,还包括蜗壳、尾水管、座环、固定导叶、 活动导叶的设计。水轮机的流道对水轮机的工作性能和工作效率有 十分重要的影响,因而,水轮机流道的设计在水轮机设计中占有十 分重要的地位。如果在流道设计时对综合特征曲线进行了较大的修 改,为了确保水轮机的工作性能,流道设计完成后,有时还要进行 水轮机的模型试验。待流道设计完成后,即进行水轮机的结构设计 在进行水轮机的结构设计时,设计人员首先对水轮机的总体功能进 行分解,得到各二级部套、三级部套功能要求,并根据各部套的功 能要求,从现有机组设计中找出与将要设计的水轮机的各部套相似 的相应部套,对该部套进行改型设计,得到新水轮机的各部套,再 对各部套进行综合,得到水轮机的候选设计方案,最后,对各候选 方案进行评价和排序,得到最终的设计方案 6.水轮机选型设计 根据技术招标书或设计任务通知单提供的电站特征参数,水轮 机选型设计流程如图8-18所示。按设计水头从模型转轮库找出与 当前设计电站相似的候选转轮,根据候选转轮单位参数和装机容 量、机组台数、设计师预估的发电机效率和预估的真机效率,可计 算出真机转轮直径。由于尺寸效应,需要对单位参数进行相似性修 正,从而可进一步计算出其它真机性能参数,然后,需进行水轮机 实际运行工况/运行区域校核,以验证水轮机运行工况的效率、空蚀 性能、稳定性、飞逸转速是否合理。若运行工况不合理,则进入下 一候选转轮的相应设计过程。若所有候选转轮均不能满足设计师的 要求,则提请水力室进行新型号转轮的研制和相应水力试验。若水
188 各指标的权重，可以根据具体情况来定。 5.方案设计过程集成 下面只以水轮机方案设计为例，讨论方案设计的过程集成。图 8-17 所示是水轮机方案设计流程。水轮机方案设计由以下几个步骤 所组成：机组选型、流道设计、部套选型、部套修改、部套综合、 初步方案产生、设计方案评价与排序、最终方案产生。机组选型就 是根据电站的设计参数和机组的性能要求选择合适的转轮，待合适 的转轮选定后，即根据实验模型进行水轮机的流道设计(真机设计)， 流道设计除转轮设计外，还包括蜗壳、尾水管、座环、固定导叶、 活动导叶的设计。水轮机的流道对水轮机的工作性能和工作效率有 十分重要的影响，因而，水轮机流道的设计在水轮机设计中占有十 分重要的地位。如果在流道设计时对综合特征曲线进行了较大的修 改，为了确保水轮机的工作性能，流道设计完成后，有时还要进行 水轮机的模型试验。待流道设计完成后，即进行水轮机的结构设计。 在进行水轮机的结构设计时，设计人员首先对水轮机的总体功能进 行分解，得到各二级部套、三级部套功能要求，并根据各部套的功 能要求，从现有机组设计中找出与将要设计的水轮机的各部套相似 的相应部套，对该部套进行改型设计，得到新水轮机的各部套，再 对各部套进行综合，得到水轮机的候选设计方案，最后，对各候选 方案进行评价和排序，得到最终的设计方案。 6.水轮机选型设计 根据技术招标书或设计任务通知单提供的电站特征参数，水轮 机选型设计流程如图 8-18 所示 。按设计水头从模型转轮库找出与 当前设计电站相似的候选转轮，根据候选转轮单位参数和装机容 量、机组台数、设计师预估的发电机效率和预估的真机效率，可计 算出真机转轮直径。由于尺寸效应，需要对单位参数进行相似性修 正，从而可进一步计算出其它真机性能参数，然后，需进行水轮机 实际运行工况/运行区域校核，以验证水轮机运行工况的效率、空蚀 性能、稳定性、飞逸转速是否合理。若运行工况不合理，则进入下 一候选转轮的相应设计过程。若所有候选转轮均不能满足设计师的 要求，则提请水力室进行新型号转轮的研制和相应水力试验。若水
轮机运行区域合理,则进行蜗壳、尾水管、导叶等流道的选型设计, 最后输出选型参数 技术协议设计参数 性能参数 转轮库管理 先 部套综合 初步方案产 模块库管理部套选型 知识处理 方案评价 部套修改 终方案产生 最终方案 数据库」[模型库」[知识库 图8-17水轮机方案设计流程 电站特征参数输入 模型试验 选型参数输出 设计水头试验数据 流道选型 模型转轮库检索 装机容量 有候选转轮 机组台数 产生候选转轮 预估发 判断∠是否合理 单位参数 运行区域点 产生真机转轮直创单位参真机参数生成况 特性曲线处理 图8-18水轮机选型设计流程 图8-19是水轮机选型设计知识库结构,它包括:
189 轮机运行区域合理，则进行蜗壳、尾水管、导叶等流道的选型设计， 最后输出选型参数。 技术协议/设计参数 性能参数 机组选型 部套选型 部套修改 流道设计 方案评价排序 初步方案产生 最终方案产生 知 识 处 理 转轮库管理 最终方案 部套综合 模块库管理 性能实验 与分析 数据库 模型库 知识库 图 8-17 水轮机方案设计流程 设计水头 模型转轮库检索 电站特征参数输入 产生候选转轮 装机容量 机组台数 产生模型转轮型号 产生真机转轮直径 设 计 师 监 控 预估发 电机效率 预估真机效率 单位参数 真机参数生成 单位参 数修正 特性曲线处理 判断 工况 校核 是否合理 运行区域点 还有候选转轮 Y N 模型试验 选型参数输出 Y N 试验数据 流道选型 转 轮 型 号 图 8-18 水轮机选型设计流程 图 8-19 是水轮机选型设计知识库结构，它包括：
水轮机属性库:根据面向对象的观点,任何一个对象都可以用 组静态属性来描述。水轮机属性库封装水轮机整体性能参数和结 构参数、电站特征参数,作为静态属性,为所有其它知识库继承和 共享。 转轮选型设计知识库:封装转轮的结构控制参数和性能参数、 转轮选型规则、转轮设计方法、计算过程知识,同时模型转轮库也 包含在该库里面。 蜗壳选型设计知识库:封装蜗壳型号、控制尺寸参数、蜗壳选 型规则、蜗壳选型参数。 导叶选型设计知识库:封装导叶型号、导叶控制尺寸参数、导 叶选型规则、导叶选型参数 尾水管选型设计知识库:封装尾水管型号、尾水管控制尺寸参 数、尾水管选型规则、尾水管选型参数。 蜗壳选型设计 知识库 导叶选型设计 水电机组属性 转轮 知识库 知识库 型号选 尾水管选型设 转轮选型设计 计知识库 知识库 机坑里衬选型设 计知识库 输入参数表 图8-19水轮机选型设计知识库结构 7水轮机结构设计 水轮机选型设计已经确定了水轮机整体性能参数和结构控制
190 水轮机属性库：根据面向对象的观点，任何一个对象都可以用 一组静态属性来描述。水轮机属性库封装水轮机整体性能参数和结 构参数、电站特征参数，作为静态属性，为所有其它知识库继承和 共享。 转轮选型设计知识库：封装转轮的结构控制参数和性能参数、 转轮选型规则、转轮设计方法、计算过程知识，同时模型转轮库也 包含在该库里面。 蜗壳选型设计知识库：封装蜗壳型号、控制尺寸参数、蜗壳选 型规则、蜗壳选型参数。 导叶选型设计知识库：封装导叶型号、导叶控制尺寸参数、导 叶选型规则、导叶选型参数。 尾水管选型设计知识库：封装尾水管型号、尾水管控制尺寸参 数、尾水管选型规则、尾水管选型参数。 转轮选型设计 知识库 水电机组属性 知识库 蜗壳选型设计 知识库 导叶选型设计 知识库 尾水管选型设 计知识库 转 轮 选 型 设 计 流 道 选 型 设 计 输入参数表 转轮 型号 机坑里衬选型设 计知识库 图 8-19 水轮机选型设计知识库结构 7.水轮机结构设计 水轮机选型设计已经确定了水轮机整体性能参数和结构控制
参数,如水轮机效率、出力、转轮型号、转轮公称直径以及蜗壳 导叶、尾水管等的型号及一些控制尺寸。结构设计主要着眼于部套 级的主要部件,对主要部件进行更加细致的设计,以确定这一阶 段的性能参数和结构参数。在水轮机方案设计系统中将进行三个部 套的结构设计,包括埋入、导水、转动部套。埋入包括座环、蜗壳 尾水管和基础环;导水包括顶盖、底环、控制环、接力器和导叶 转动包括转轮、主轴、轴承和密封。在组织结构上,水轮机结构设 计在水轮机结构组完成。结构主要完成除选型外的控制尺寸和一些 性能参数,包括轴径、板厚、壁厚的设计和刚强度校核,另外一项 重要的工作是估重 (1)埋入部分结构设计 座环:座环结构设计如图8-20所示,包括以下几个步骤 求解 环板厚度设计 固定导叶内切圆 固定导叶外切圆L环板外圆 检索座环库 活动导叶高度 初步设计活动导叶数量 环板内圆 参考厚度 强度校核 固定导叶高度 固定导叶数量确定厚度 「参数输出 「座环佔重确定座环分瓣数 图8-20座环结构设计 1)从初步设计获取如下数据:固定导叶内切圆Db,固定导 叶外切圆Da,活动导叶高度b,活动导叶数量,这些都是实例检 索的根据; 2)确定环板外圆; 3)确定环板内圆;
191 参数，如水轮机效率、出力、转轮型号、转轮公称直径以及蜗壳、 导叶、尾水管等的型号及一些控制尺寸。结构设计主要着眼于部套 一级的主要部件，对主要部件进行更加细致的设计，以确定这一阶 段的性能参数和结构参数。在水轮机方案设计系统中将进行三个部 套的结构设计，包括埋入、导水、转动部套。埋入包括座环、蜗壳、 尾水管和基础环；导水包括顶盖、底环、控制环、接力器和导叶； 转动包括转轮、主轴、轴承和密封。在组织结构上，水轮机结构设 计在水轮机结构组完成。结构主要完成除选型外的控制尺寸和一些 性能参数，包括轴径、板厚、壁厚的设计和刚强度校核，另外一项 重要的工作是估重。 (1) 埋入部分结构设计 座环：座环结构设计如图 8-20 所示，包括以下几个步骤： 初步设计 固定导叶内切圆 固定导叶外切圆 活动导叶高度 活动导叶数量 求解 固定导叶数量 固定导叶高度 环板内圆 环板外圆 环板厚度设计 强度校核 检索座环库 确定厚度 参考厚度 参数输出 座环估重 确定座环分瓣数 图 8-20 座环结构设计 1) 从初步设计获取如下数据：固定导叶内切圆 Db，固定导 叶外切圆 Da，活动导叶高度 0 b ，活动导叶数量，这些都是实例检 索的根据； 2) 确定环板外圆； 3) 确定环板内圆；
4)确定固定导叶高度 5)确定固定导叶数量 6)环板厚度设计 7)确定座环分瓣数 8)座环估重 蜗壳:蜗壳结构设计如图8-21所示,包括以下几个步骤 1)由初步设计提供蜗壳各断面参数 2)计算各节蜗壳厚度 3)检索蜗壳库,获得最相似机组参数 4)蜗壳估重。 蜗壳各 断面参 第一节 初步设计数表“求各节蜗壳板 检索蜗壳库 第一节 参考厚度 参考重量 参数输出 蜗壳估重 图8-21蜗壳结构设计 尾水管:尾水管结构设计包括以下方面: 1)确定尾水管厚度 2)尾水管估重 基础环:基础环结构设计包括以下方面: 1)基础环型式选择 2)确定基础环板厚: 3)确定基础环与转轮之间的间隙 埋入部分知识库组织:埋入部分结构设计知识库如图8-22所 示,它由座环、蜗壳、尾水管和基础环结构设计知识库组成
192 4) 确定固定导叶高度； 5) 确定固定导叶数量； 6) 环板厚度设计； 7) 确定座环分瓣数； 8) 座环估重。 蜗壳：蜗壳结构设计如图 8-21 所示，包括以下几个步骤： 1) 由初步设计提供蜗壳各断面参数； 2) 计算各节蜗壳厚度； 3) 检索蜗壳库，获得最相似机组参数； 4) 蜗壳估重。 蜗壳各 断面参 数表 参数输出 蜗壳估重 求各节蜗壳板厚 检索蜗壳库 第一节 厚度 第一节 参考厚度 参考重量 初步设计 图 8-21 蜗壳结构设计 尾水管：尾水管结构设计包括以下方面： 1) 确定尾水管厚度； 2) 尾水管估重。 基础环：基础环结构设计包括以下方面： 1) 基础环型式选择； 2) 确定基础环板厚； 3) 确定基础环与转轮之间的间隙。 埋入部分知识库组织：埋入部分结构设计知识库如图 8-22 所 示，它由座环、蜗壳、尾水管和基础环结构设计知识库组成