水电站厂房课程设计计算书.doc

计算书姓 名 *学 号 *班 级 *专 业 水利水电工程网选班级 网选三班指导老师 *答辩老师 *目录1 绘制蜗壳单线图31.1、蜗壳的型式31.2、蜗壳主要参数的选择31.3、蜗壳的水力计算41.3.1、对于蜗壳进口断面41.3.2、对于断面形状为圆形的任一断面的计算42 拟定转轮流道尺寸53 尾水管单线图的绘制63.1、进口直锥段63.2肘管73.3出口扩散段：取仰角。73.4.尾水管单线图74 厂房起重设备的设计85 厂房轮廓尺寸95.1主厂房总长度的确定：95.1.1、机组段的长度的确定95.1.2、端机组段长度的确定105.1.3、安装厂尺寸确定105.2、主厂房宽度的确定115.3、厂房各层高程的确定115.3.1、水轮机组安装高程115.3.2、尾水管底板高程115.3.3、主厂房基础开挖高程115.3.4、进水阀地面高程115.3.5、水轮机层地面高程125.3.6、发电机安装高程125.3.7、发电机层楼板高程125.3.8、起重机（吊车）的安装高程125.3.9、屋顶高程（屋面板厚度）135.4、安装间的位置选择及设计136 厂区布置137副厂房的设计148主厂房内部布置159结构布置161.绘制蜗壳单线图1.1、蜗壳的型式：由于水轮机的设计水头，故采用金属蜗壳。另外，水轮机的型式为HL220LJ120，可知本水电站应采用金属蜗壳。1.2、蜗壳主要参数的选择（参考水力机械第二版，水利水电出版社）金属蜗壳的断面形状为圆形，为了同时满足厂房尺寸要求和良好的水力性能，一般蜗壳的包角取：（P98）。已知，蜗壳进口断面流量，可得 ：。蜗壳进口断面平均流速由图430(P99)查得：。由附录二表5(P162)内插查得：，则。其中：座环内径；座环外径；座环内半径；座环外半径。座环示意图1.3、蜗壳的水力计算1.3.1、对于蜗壳进口断面（P100）断面面积断面的半径。从轴中心线到蜗壳外缘的半径：。1.3.2、对于断面形状为圆形的任一断面的计算设为从蜗壳鼻端起算至计算面处的包角，则该计算断面处的，。其中：， 。表0.0000.0000.0000.0001.02515.0000.5010.0750.1551.33430.0001.0030.1500.2191.46245.0001.5040.2250.2681.56160.0002.0050.3010.3091.64475.0002.5060.3760.3461.71790.0003.0080.4510.3791.783105.0003.5090.5260.4091.843120.0004.0100.6010.4371.900135.0004.5110.6760.4641.953150.0005.0130.7510.4892.003165.0005.5140.8270.5132.051180.0006.0150.9020.5362.097195.0006.5160.9770.5582.140210.0007.0181.0520.5792.182225.0007.5191.1270.5992.223240.0008.0201.2020.6192.262255.0008.5211.2780.6382.300270.0009.0231.3530.6562.337285.0009.5241.4280.6742.373300.00010.0251.5030.6922.408315.00010.5261.5780.7092.443330.00011.0281.6530.7252.476345.00011.5291.7280.7422.508根据计算结果表，画蜗壳单线图，如下图所示，比例为，单位为。2 拟定转轮流道尺寸 根据水电站机电设计手册水力机械分册，已知时，型的尺寸放大1.2倍可以绘出HL220LJ120的转轮流道尺寸，如图：3 尾水管单线图的绘制已知水轮机转速，出力，设计水头，可得比转速，所以该水轮机为中比转速水轮机，由于更接近于高比转速，所以由表417得如下尾水管尺寸参数：hL肘管形式2.64.52.7201.351.350.6751.821.22标准混凝土肘管表4-17中的尺寸是对于转轮直径而言，由于实际，计算得：肘管形式3.1205.4003.2641.6201.6200.8102.1841.464标准混凝土肘管为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘形尾水管，由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。3.1、进口直锥段由转轮结构拟定，所以进口锥管高度：；转轮出口直径，取进口锥管上直径：。由得单边扩散角，满足，上述结果符合要求。3.2肘管：肘管是一变截面弯管,其进口为圆断面，出口为矩形断面。水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，而在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。一般推荐使用的合理半径，外壁用上限，内壁用下限。，。3.3出口扩散段：取仰角，长度。3.4.尾水管单线图根据以上的数据绘制单线图4 厂房起重设备的设计水轮机SF630-12/2600为：立式空冷水轮机，额定容量为6300千瓦，12个磁极，定子铁芯外径为2600mm。已知转速n=500r/min150r/min，所以选择悬式结构。由经验公式得发电机总重量（为系数，悬式发电机取810；为额定容积，为额定转速）。转子重量按发电机总重量的一半计算为24.4t。水电站厂房内桥式起重机的容量大小通常取决于起吊最重件(发电机转子带轴重)的重量，其跨度决定于桥式起重机标准系列尺寸，起重机台数取决于机组台数的多少，大小和机组安装检修方式。本水电站吊运构件中最重的为发电机转子带轴重为，且机组台数为34台，故选用一台单小车桥式起重机，型号为：。具体参数如下：起重量：主钩，副钩取跨度：起升高度：主钩，副钩小车重：起重机最大轮压：起重机总重：电动机总容量：小车轨距：小车轮距：大车轮距；大梁底面至轨道面距离：起重机最大宽度：轨道中心至起重机外端距离：轨道中心至起重机顶端距离：主钩至轨面距离：副钩至轨面距离：主钩至轨中心距离：副钩至轨中心距离：推荐用大车轨道：数据来自水电站机电设计手册水力机械分册。5 厂房轮廓尺寸主要参考水电站机电设计手册水力机械分册和水电站厂房设计水利水电出版社。5.1主厂房总长度的确定： 厂房总长度取决于机组段的长度、机组台数和装配场长度。于是总长。其中n为机组台数，为机组段长度，为端机组段长度， 为安装间长度。5.1.1、机组段的长度的确定 机组段的长度按下式计算：。应是蜗壳层、尾水管层、发电机层中的最大值。 (1)蜗壳层： 则。 （2）尾水管层： 则。 （3）发电机层：发电机定子铁芯外径，定子机座外径，发电机风罩外径，。 则。 由以上计算的各层，其中发电机层最大为，故取。 其中:蜗壳方向最大平面尺寸；蜗壳方向最大平面尺寸；蜗壳层外部混凝土厚度，初步设计时取，此处取；尾水管宽度（已知资料）；尾水管边墩混凝土厚度，一般取，此处取；发电机风罩壁厚，一般取，此处取；两台机组之间风罩外壁静距，一般取，如设楼梯取m，此处取。5.1.2、端机组段长度的确定取，其中：安全裕量，采用一台起重机吊装发电机转子时取倍的。5.1.3、安装厂尺寸确定装配厂与主机室宽度相等，以便利用起重机沿主厂房纵向运行。装配厂长度一般约为机组段的倍。对于混流式和悬式发电机采用偏小值，此处取1.1倍。因此，可得主厂房总长度为：，为了方便计算和施工，取整。5.2、主厂房宽度的确定以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。在初步设计阶段可以采用经验公式，即，(当时，这里取5.8)，最后得，取。5.3、厂房各层高程的确定5.3.1、水轮机组安装高程立轴混流式水轮机安装高程由下式计算，。其中： 吸出高程，水轮机导叶高度，下游设计最低水位，查表得气蚀系数，气蚀系数修正值， 所以5.3.2、尾水管底板高程： 其中：底环顶面至尾水管的距离； 所以，5.3.3、主厂房基础开挖高程其中为底板厚度，取5.3.4、进水阀地面高程其中：钢管中心线高程，； 钢管底部至主阀室地面的高度，钢管底部作通道，应大于，此处取。所以， 5.3.5、水轮机层地面高程：其中：蜗壳进水段半径；蜗壳上部混凝土厚度可取。5.3.6、发电机安装高程： 。其中：进人孔高度，一般取，此处取；进人孔顶部厚度，一般为左右，此处取。则： 5.3.7、发电机层楼板高程：为定子机座高度，计算过程如下：系数,发电机额定容量,磁极对数，极距，定子内径，系数，定子铁芯长度，定子机座高度。则，水轮机的净高度为，满足发电机下层设备的布置要求。虽然低于设计洪水位，但对于这样的小型水电站可通过做好可行的防范措施避免淹没。5.3.8、起重机（吊车）的安装高程 其中：发电机定子机座高度和上机架高度之和。定子机座高为，发电机上机架高度为，故； 吊运部件与固定物之间的垂直净距离，应不小于，取； 最大吊运部件高度，这里为发电机转子带轴高度； 吊运部件与吊钩之间的距离，一般在左右，取； 主钩最高位置至轨顶面距离则，。5.3.9、屋顶高程 （屋面板厚度） 其中轨道面至起重机顶部距离；检修吊车在车上留有高度，；则 。5.4、安装间的位置选择及设计因为进厂的公路在主厂房的左侧，为了运输方便，把安装间布置在厂房的左侧。由前面已知安装间的长度7.87m，宽与主厂房同宽为12m。同时，为了满足主变能推入安装间进行维修，在安装间下游侧设置了尺寸为的变压器坑；在安装内设有的发电机转子检修坑，方便发电机转子检修。厂房的大门尺寸取决于运入厂房内最大部件的尺寸。因为转子直径为，因此选用门宽为，高。安装间地面高程取决于对外交通道路高程和发电机楼板高程。这里取与发电机楼板高程等高的高程，这样可以利用紧邻的机组段场地进行安装、检修。为安全起见，门向外开。6 厂区布置该水利工程由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、左岸泄洪兼导流隧洞，左岸发电兼倒流、放空隧洞和发电站等五大建筑物组成。混凝土面板堆石坝坝高95米，水库总库容2.1亿立方米，电站总装机1.89万千瓦。右岸溢洪道座落在右岸山体上，由进水口、闸室、明渠陡槽和鼻坎四部分组成。闸室宽24米，装有两扇1214m弧形库门，最大泄量4466m3/s。泄洪洞布置在左岸，为表孔堰流结合施工导流的“龙抬头”型式无压隧洞，洞长502m，城门型断面，洞宽8.8m，洞高13.1m，底部纵坡1/35，进口装有一扇1012m弧形钢闸门，最大泄量1594 m3/s。洞长490m，圆形断面，洞泾5m，进口为深式进水口，分上、下两层（即“龙抬头”型式）进水，下层为导流泻汇流量360 m3/s。厂房为地面引水式厂房，安装3台单机容量为6300KW立式混流式水轮机组，设计水头62.5m，单机发电流量12 m3/s。多年平均发电量5510万度。该工程具有灌溉、发电、养殖、防洪、拦沙等综合效益。其枢纽布置总图如下：7副厂房的设计副厂房由辅助生产车间，某些辅助设备的房间和必要的技术所组成，它是各种辅助设备布置和运行人员工作的场所。它的布置原则是运行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空间，尽量减少不必要的间室面积，以减少投资。中央控制室布置在发电机层，且位于发电机层的中部，尽量窗户朝南开，以及加强通风或空调，室内净高一般为，取。面积取。继电保护室布置在中控室附近，在靠近主机组的副厂房内，配电装置长度在以内时，只布置一个出口，门应向外开。面积取。集缆室位于中控室和继电保护室的下面，净高在，取。母线廊道连接水电站发电机和主变压器，道内布母线，母线距楼板底的净距离不小于。厂用变压器，尽可能靠近发电机电压配电装置。厂变压间高度按卢蕊高度再加上，两侧宽度至少加，门高为变压器的高至少加，门宽至少加。面积取。厂用动力室分散布置在负荷点附近（安装间、水轮机层、水泵室、机修间，油处理室等处），面积取。为辅助设备系统配置的一些房间：空气压缩室（），绝缘油库（）、透平油库（），水泵室（），低压配电装置室（），离子励磁室（），蓄电池室（），贮酸室（），前室（），通风机室（），充电机室（），载波通讯室（）。应注意，控制温度、防止潮湿、防止火源。电气试验室（），电气高压实验室（），油化实验室（），水处理室（），工具间（）都顺序布置在副厂房上游侧，向下游侧开门。8主厂房内部布置蜗壳之间布置蝴蝶阀，在事故停机或检修时，关断水流，在尾水管出口处备有检修闸门，当尾水管或水轮机检修时，用来挡住尾水进入。当发电层上游侧，布置每台机组的调速器和机旁盘，各布置油压装置一台，每个机组段(对应蝴蝶阀中心)均留有蝴蝶阀吊孔。1、2号机组段上，布置水轮机层的楼盖，在3号机组上游侧布置去副厂房的楼梯。水轮机层3号机组段上布置着去蝴蝶阀层的楼梯。作用筒布置在机座的上游侧，调速器恢复机构（杠杆）在右侧作用筒上，并与位于发电机层的调压器的有关机构相对应。高压空气压缩机布置在2号机组作用筒的右侧，为油压装置充气之用。每一机组段上都布置着励磁室。低压配电装置室和离子励磁室布置在水轮机层的左端。每条压力管道上均安装有蝴蝶阀，在其前为伸缩节。每个机组段都设有漏油装置，在2号机组段上设有集水井。排水沟布置在上游墙侧，在集水井两侧布置尾水管排水泵两台，集水井排水泵两台，在1号机组上，布置消防水泵一台，每个机组段上均设有进入尾水管的进水廊道。为了避免地基不均匀沉