水電站廠房課程設(shè)計計算書

1、<p>　　水電站廠房課程設(shè)計計算書</p><p>　　學　　院：水利與環(huán)境學院</p><p><b>　　指導老師： </b></p><p><b>　　姓　　名： </b></p><p><b>　　學　　號： </b></p><p&

2、gt;　　§1 繪制蝸殼單線圖</p><p><b>　　一、蝸殼的型式：</b></p><p>　　水輪機的設(shè)計頭頭，采用金屬蝸殼。另外，由水輪機的型式為HL220—LJ—225，可知本水電站采用金屬蝸殼。</p><p>　　二、蝸殼主要參數(shù)的選擇（參考《水力機械》）</p><p>　　金屬蝸殼的斷

3、面形狀為圓形</p><p>　　為了良好的水力性能一般蝸殼的包角取</p><p>　　查表得(P160)：</p><p><b>　　蝸殼進口斷面流量</b></p><p>　　,蝸殼進口斷面平均流速由圖4—30查得，。</p><p>　　由附錄二表5(P162)查得：</p>

4、;<p><b>　　，則</b></p><p>　　其中：—座環(huán)內(nèi)徑；—座環(huán)外徑；—座環(huán)內(nèi)半徑；—座環(huán)外半徑。</p><p>　　座環(huán)示意圖如下圖所示</p><p><b>　　三、蝸殼的水力計算</b></p><p>　　1、對于蝸殼進口斷面（P100）</p>

5、<p><b>　　斷面面積</b></p><p><b>　　斷面的半徑。</b></p><p>　　從軸中心線到蝸殼外緣的半徑：。</p><p>　　2、對于斷面形狀為圓形的任一斷面的計算</p><p>　　設(shè)為從蝸殼鼻端起算至計算面處的包角，則該計算斷面處的，，。<

6、/p><p><b>　　其中：，， 。</b></p><p><b>　　表?。薄?lt;/b></p><p>　　根據(jù)計算結(jié)果表１－１，畫蝸殼單線圖，如下圖所示，比例為，單位為。</p><p>　　§2 尾水管單線圖的繪制</p><p>　　根據(jù)已知的資料，得

7、此水電站尾水管對應(yīng)的尺寸如下：</p><p>　　為了減少尾水管的開挖深度，采用彎肘形尾水管，由進口直錐段、肘管和出口擴散段三部分組成。</p><p><b>　　1、進口直錐段</b></p><p><b>　　進口錐管高度：；</b></p><p>　　進口錐管上下直徑：。</p&

8、gt;<p><b>　　肘管：</b></p><p>　　肘管是一變截面彎管,其進口為圓斷面，出口為矩形斷面。水流在肘管中由于轉(zhuǎn)彎受到離心力的作用，使得壓力和流速的分布很不均勻，而在轉(zhuǎn)彎后流向水平段時又形成了擴散，因而在肘管中產(chǎn)生了較大的水力損失。一般推薦使用的合理半徑，外壁用上限，內(nèi)壁用下限。</p><p><b>　　。</b&

9、gt;</p><p><b>　　出口擴散段：</b></p><p><b>　　尾水段的高度</b></p><p>　　總高度h是由導葉底環(huán)平面到尾水管之間的垂直高度。對于HL水輪機由于直錐管環(huán)相連接，可取。，故屬于高比速混流式水輪機。</p><p>　　增大尾水管的高度，對減小水力損失和

10、提高是有利的。但對混流式水輪機尾水管中產(chǎn)生的真空渦帶在嚴重的情況下不僅影響機組的運行而且還會延伸到尾水管地板引起機組和廠房的振動。為了改善這一情況，常采取增大尾水管高度的辦法，但將會增大開挖量，從而引起工程投資的增加，經(jīng)過試驗，一般對于高比速取。</p><p><b>　　，故滿足要求。</b></p><p><b>　　5.尾水管單線圖</b&g

11、t;</p><p>　　根據(jù)以上的數(shù)據(jù)繪制單線圖</p><p>　　§3 擬定轉(zhuǎn)輪流道尺寸</p><p>　　根據(jù)《水電站機電設(shè)計手冊》——水力機械分冊，已知時，型的尺寸可以時的轉(zhuǎn)輪流道尺寸，如圖：</p><p>　　§4 廠房起重設(shè)備的設(shè)計</p><p>　　水電站廠房內(nèi)橋式起重機的

12、容量大小通常取決于起吊最重件(發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸重)的重量，其跨度決定于橋式起重機標準系列尺寸，起重機臺數(shù)取決于機組臺數(shù)的多少，大小和機組安裝檢修方式。本水電站吊運構(gòu)件中最重的為發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸重為，且機組臺數(shù)。故選1臺單小車橋式起重機，型號為。</p><p><b>　　其具體數(shù)據(jù)如下：</b></p><p>　　取跨度：； 起重機最大輪壓：；</p>

13、<p>　　起重機總重：； 小車軌距：；</p><p>　　小車輪距：； 大車輪距；；</p><p>　　大梁底面至軌道面距離：； 起重機最大寬度：；</p><p>　　軌道中心至起重機外端距離：；</p><p>　　軌道中心至起重機頂端距離：；</p><p><b>　　主鉤

14、至軌面距離：；</b></p><p>　　吊鉤至軌道中心距離（主）：；</p><p>　　副吊鉤至軌道中心距離：；</p><p><b>　　軌道型號：。</b></p><p>　　§5 廠房輪廓尺寸</p><p>　　主要參考《水電站機電設(shè)計手冊》——水力機械分

15、冊和《水電站廠房設(shè)計》——水利水電出版社。</p><p>　　主廠房總長度的確定：</p><p>　　廠房總長度取決于機組段的長度、機組臺數(shù)和裝配場長度。</p><p><b>　　于是總長。</b></p><p>　　其中n為機組臺數(shù)，為機組段長度， 為安裝間長度，為端機組段附加長度。</p>&

16、lt;p>　　1、機組段的長度的確定</p><p>　　機組段的長度按下式計算：。應(yīng)是蝸殼層、尾水管層、發(fā)電機層中的最大值。</p><p><b>　?。ǎ保┪仛樱?</b></p><p><b>　　則。</b></p><p><b>　?。?）尾水管層：</b&

17、gt;</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　（3）發(fā)電機層：（因在兩臺機組之間設(shè)樓梯時取，此處?。?lt;/p><p><b>　　則。</b></p><p>　　由以上計算的各層，其中發(fā)電機層最大為，故取。</p><p>　　其中:——蝸殼方向最

18、大平面尺寸；</p><p>　　——蝸殼方向最大平面尺寸；</p><p>　　——蝸殼層外部混凝土厚度，初步設(shè)計時取，此處??；</p><p>　　——尾水管寬度（已知資料）；</p><p>　　——尾水管邊墩混凝土厚度，一般取；</p><p>　　——發(fā)電機風罩內(nèi)徑；</p><p>

19、　　——發(fā)電機風罩壁厚，一般??；</p><p>　　——兩臺機組之間風罩外壁靜距，一般取1.5~2.0m，如設(shè)樓梯取3.4m。</p><p>　　2、端機組段長度的確定</p><p>　　取，其中：——安全裕量，采用一臺起重機吊裝發(fā)電機轉(zhuǎn)子時取。</p><p><b>　　3、安裝廠尺寸確定</b></p&

20、gt;<p>　　裝配廠與主機室寬度相等，以便利用起重機沿主廠房縱向運行。裝配廠長度一般約為機組段的倍。對于混流式和懸式發(fā)電機采用偏小值，因此取1.2。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　因此，可得主廠房總長度為：</p><p>　　二、主廠房寬度的確定</p><p>　　以機

21、組中心線為界，廠房寬度可分為上游側(cè)寬度和下游側(cè)寬度兩部分。</p><p>　　，。其中，，——風罩外壁至上游內(nèi)側(cè)的靜距。</p><p><b>　　所以，。</b></p><p>　　除滿足發(fā)電機層要求，還要滿足蝸殼方向和混凝土厚要求。</p><p>　　對于發(fā)電機層：。其中，——風罩外壁至下游墻內(nèi)側(cè)的靜距，主要

22、用于主通道取。</p><p><b>　　所以，。</b></p><p>　　對于蝸殼層方向為：。其中：。</p><p><b>　　故取。</b></p><p><b>　　因此，。</b></p><p>　　三、廠房各層高程的確定</

23、p><p>　　1、水輪機組安裝高程</p><p>　　立軸混流式水輪機安裝高程由下式計算，。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　其中：水輪機導葉高度，</p><p><b>　　已知</b></p><p><b>

24、;　　所以 ，</b></p><p><b>　　則：。</b></p><p>　　其中：——吸出高度；——導葉高度；——下游設(shè)計最低水位。由于，故取1臺機組流量相應(yīng)的尾水位；由已知資料，取；為氣蝕系數(shù)；為氣蝕系數(shù)修正值；為計算水頭；——水電站廠房所在地點海拔高程的校正值。</p><p>　?。病⑽菜艿装甯叱蹋?lt;/p&

25、gt;<p>　　其中：—底環(huán)頂面至尾水管的距離；—機組安裝高程；—導葉高度。</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　3、主廠房基礎(chǔ)開挖高程其中為底板厚度，取1.5m</p><p><b>　　4、進水閥地面高程</b></p><p>　　其中：—鋼管中心

26、線高程，；—引水鋼管半徑；—鋼管底部至主閥室地面的高度，鋼管底部作通道，應(yīng)大于，此處取。</p><p><b>　　所以， </b></p><p>　　5、水輪機層地面高程：</p><p>　　其中：—蝸殼進水段半徑；—蝸殼上部混凝土厚度可取。</p><p>　　6、發(fā)電機安裝高程： 。</p>&

27、lt;p>　　其中：—進人孔高度，一般取，此處?。弧M人孔頂部厚度，一般為左右，此處取。</p><p><b>　　則： </b></p><p>　　7、發(fā)電機層樓板面高程</p><p><b>　　已知，則</b></p><p>　　并且，滿足要求。最高尾水位為，不會淹沒廠房。<

28、;/p><p>　　8、起重機（吊車）的安裝高程 </p><p>　　其中：——發(fā)電機定子高度和上機架高度之和。發(fā)電機上機架高度為1.22m，定子機座高為1.8m，故；</p><p>　　——吊運部件與固定物之間的垂直凈距離，應(yīng)不小于，??；</p><p>　　——最大吊運部件高度，由資料知；</p><p>　　——

29、吊運部件與吊鉤之間的距離，一般在1.01.5左右，?。?lt;/p><p>　　——主鉤最高位置至軌頂面距離</p><p><b>　　則，。</b></p><p>　　9、屋頂高程 （屋面板厚度）</p><p>　　其中——軌道面至起重機頂部距離；——檢修吊車在車上留有高度，；</p><p>

30、;<b>　　則 </b></p><p>　　四、安裝間的位置選擇及設(shè)計</p><p>　　因為進廠的公路在主廠房的右側(cè)，為了運輸方便，把安裝間布置在廠房的右側(cè)。由前面已知安裝間的長度14.4m，寬與主廠房同寬為15m。同時，為了滿足主變能推入安裝間進行維修，在安裝間下游側(cè)設(shè)置了尺寸為的變壓器坑；在安裝內(nèi)設(shè)有的發(fā)電機轉(zhuǎn)子檢修坑，方便發(fā)電機轉(zhuǎn)子檢修。</p&g

31、t;<p>　　廠房的大門尺寸取決于運入廠房內(nèi)最大部件的尺寸。因為轉(zhuǎn)子直徑為，因此選用門寬為，高4.5m。安裝間地面高程為99.8m與發(fā)電機層同高，這樣可以利用緊鄰的機組段場地進行安裝、檢修。為安全起見，門向外開。</p><p><b>　　§7 廠區(qū)布置</b></p><p>　　由于密云電站是河岸地面廠房，其布置如下圖所示:。故其布置

32、可根據(jù)已建成的河岸地面廠房——式子灘水電站廠區(qū)布置的方案（一）；根據(jù)拓溪水電站廠區(qū)布置的方案（二）。其布置圖如下。</p><p>　　對于方案（一），由于地質(zhì)條件的限制，高壓管道從回岔管以后采用明管，這樣造價也低，在廠房與后山坡之間形成一個很寬的地帶，剛好用來布置副廠房，并且使主變盡量靠近機組端，以使引出線最短，因此讓主變場與安裝間緊靠，由于開關(guān)站占地面積很大，不易在主廠房附近找到理想的場地，所以主變和開關(guān)站分

33、開布置。</p><p>　　對于方案（二）,由于主變在主廠房的上游側(cè)，它離主機組最近，因此線路最短，最方便，電能損失小，但是高壓管道必須采用埋管，這樣造價高，并且地質(zhì)條件也不允許，而且主廠房上游有一個很寬的地帶，用于布置主變場有點浪費，故而適應(yīng)布置占地面積大的副廠房。</p><p>　　經(jīng)過對方案（一）、方案（二）的比較，采用方案（一）。</p><p><

34、;b>　　§8副廠房的設(shè)計</b></p><p>　　副廠房由輔助生產(chǎn)車間，某些輔助設(shè)備的房間和必要的技術(shù)所組成，它是各種輔助設(shè)備布置和運行人員工作的場所。它的布置原則是運行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空間，盡量減少不必要的間室面積，以減少投資。</p><p>　　中央控制室布置在發(fā)電機層，且位于發(fā)電機層的中部，盡量窗戶朝南開，以及加強通風或空調(diào)，

35、室內(nèi)凈高一般為4.0~4.5m取4m。</p><p>　　繼電保護室布置在中控室，在靠近主機組的副廠房內(nèi)，配電裝置長度在7m以內(nèi)時，只布置一個出口，門應(yīng)向外開。</p><p>　　集纜室位于中控室和繼電保護室的下面，凈高在2m～3m之間，取2m。</p><p>　　母線廊道連接水電站發(fā)電機和主變壓器，道內(nèi)布母線，母線距樓板底的凈距離不小于0.8m。</p

36、><p>　　廠用變壓器，盡可能靠近發(fā)電機電壓配電裝置。廠變壓間高度按盧蕊高度再加上700mm，兩側(cè)寬度至少加800mm，門高為變壓器的高至少加300mm，門寬至少加400mm。</p><p>　　廠用動力室分散布置在負荷點附近（安裝間、水輪機層、水泵室、機修間，油處理室等處）。</p><p>　　為輔助設(shè)備系統(tǒng)配置的一些房間：空氣壓縮室，絕緣油庫、透平油庫，水泵室

37、；應(yīng)注意，控制溫度、防止潮濕、防止火源。</p><p>　　電氣試驗室，電氣高壓實驗室，油化實驗室，水處理室，都順序布置在副廠房上游側(cè)，向下游側(cè)開門。</p><p><b>　　§9主廠房內(nèi)部布置</b></p><p>　　蝸殼之間布置蝴蝶閥，在事故停機或檢修時，關(guān)斷水流，在尾水管出口處備有檢修閘門，當尾水管或水輪機檢修時，用來

38、擋住尾水進入。</p><p>　　當發(fā)電層上游側(cè)，布置每臺機組的調(diào)速器和機旁盤，各布置油壓裝置一臺，每個機組段(對應(yīng)蝴蝶閥中心)均留有蝴蝶閥吊孔。1、3號機組段上，布置水輪機層的樓蓋，在4號機組上游側(cè)布置去副廠房的樓梯。</p><p>　　水輪機層4號機組段上布置著去蝴蝶閥層的樓梯。作用筒布置在機座的上游側(cè)，調(diào)速器恢復機構(gòu)（杠桿）在右側(cè)作用筒上，并與位于發(fā)電機層的調(diào)壓器的有關(guān)機構(gòu)相對應(yīng)

39、。</p><p>　　兩臺高壓空氣壓縮機布置在3號機組作用筒的右側(cè)，為油壓裝置充氣之用。每一機組段上都布置著勵磁室。</p><p>　　低壓配電裝置室和離子勵磁室布置在水輪機層的左端。</p><p>　　每條壓力管道上均安裝有蝴蝶閥，在其前為伸縮節(jié)。每個機組段都設(shè)有漏油裝置，在3號機組段上設(shè)有集水井。排水溝布置在上游墻側(cè)，在集水井兩側(cè)布置尾水管排水泵兩臺，集水

40、井排水泵兩臺，在2號機組上，布置消防水泵一臺，每個機組段上均設(shè)有進入尾水管的進水廊道。</p><p>　　為了避免地基不均勻沉降，在主副廠房之間用沉降伸縮縫分開，縫寬2cm。</p><p><b>　　§10結(jié)構(gòu)布置</b></p><p>　　主廠房水輪機層以上部分,除了機座之外，主要為梁板，柱的結(jié)構(gòu)。</p>&

41、lt;p>　　發(fā)電機層樓板厚度為0.30m，支承在通風罩和上下游混凝土墻的牛腿上，由于分期施工要求，在機組間加設(shè)了剛架柱，不僅用來支承發(fā)電機層樓板的荷載，而且具有加強構(gòu)架的作用，剛架大梁的斷面為50cm×100cm,立柱的斷面是50cm×50cm。</p><p>　　構(gòu)架柱的下斷面為1.0m×1.50m的矩形斷面，上斷面則為1. 0cm×0.50cm，牛腿高為1.2

42、0m，傾角為45度，直角邊長為0.50米，構(gòu)架的間距為6.00米。</p><p>　　副廠房選用的結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土鋼架。副廠房的一部分荷載傳遞到主廠房構(gòu)架上，因而其分縫與主廠房分縫相一致。構(gòu)架立柱斷面為0.5m×0.5m。中央控制室主梁斷面為0.5m×1.0 m。其余各層的主梁斷面為0.40m×0.60m。次梁斷面為0.20m×0.4m、0.20m×0.5m

43、和0.25m×0.50m三種。樓板厚度為7~10cm。</p><p><b>　　§9、成果</b></p><p>　　把設(shè)計成果繪制成兩張A1的圖紙，其中廠房橫剖面圖一張，包括主要設(shè)備技術(shù)指標表，比例1：100。</p><p>　　廠房平面圖一張，比例1：200，包括發(fā)電機層、水輪機層和尾水管層。</p>