水电站课程设计说明书.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除水电站课程设计说明书题目 水电站地面式厂房布置设计学号 2009302290036 班号 ？班 专业名称 水利工程 姓名 刘思宇 设计日期 ？ 目录一、工程概况及设计参数31.1工程概况31.1.1工程概况31.1.2电站枢纽41.2设计参数41.2.1水库及水电站特征参数41.2.2水电站主要动力设备及辅助设备41.2.3副厂房参考面积6二、主要设备尺寸的确定72.1蜗壳尺寸72.2尾水管尺寸82.3水轮机转轮尺寸92.4发电机尺寸9三、厂房尺寸103.1主厂房的剖面设计103.2主厂房平面尺寸的确定123.2.1厂房长度的确定123.2.2厂房宽度13四、主副厂房的布置144.1主厂房各层布置144.1.1发电机层布置144.1.2水轮机层布置144.1.3蜗壳层布置154.2副厂房的布置15五、厂区枢纽总体布置15六、其他15一、 工程概况及设计参数1.1工程概况1.1.1工程概况湘贺水利枢纽位于向河上游，河流全长270km，流域面积6000km2，属于山区河流。本枢纽控制流域面积1350km2，总库容22.15亿m3，为多年调节水库。本枢纽的目标是防洪和发电。主要建筑物有重力拱坝，坝高77.5m，弧长370m；泄洪建筑物；开敞式溢洪道或泄洪隧洞；发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。水电站总装机60MW，装机4台，单机15MW。电站担任工农业负荷，全部建成后担任系统灌溉负荷。1.1.2电站枢纽电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径5.5米，支洞内径3.4米，厂内装置4台混流式立式机组，出线方向为下游，永久公路通至左岸，开关站布置在左岸的开阔平地上。1.2设计参数1.2.1水库及水电站特征参数1、水库水位水库校核洪水位 140.00m水库设计洪水位 137.00m水库正常高水位 125.00m水库发电死水位 108.00m设计洪水尾水位 77.00m校核洪水尾水位 78.50m2、厂址水位流量关系曲线水位（m）68.5069.2069.7569.7569.9070.20流量（m3/s）0.040.080.0120.0160.0200.0水位（m）70.9571.6072.2074.5076.3078.50流量（m3/s）400.0600.0800.01000.01200.01400.03、 水电站特征水头最大水头 56.00m最小水头 38.00m平均水头 50.84m计算水头 48.30m4、地形地质电站枢纽地形参见地形图。左岸地势较平缓，右岸地势较陡。枢纽基岩系凝灰岩，岩石抗压强度较高，厂区有第四纪沉积层，厚约3米，河床砂卵石覆盖层平均深24m。5、供电方式本电站初期为三台机组，远景为四台机组，投入系统运行，根据系统要求本电站能作调相运行，水电站主接线采用扩大单元接线方式，采用110千伏、35千伏及发动机电压10.5千伏三种电压等级送电；高压侧采用桥型接线方式。6、对外交通下游左岸有永久公路通过。水电站主要动力设备及辅助设备 1.2.2水电站主要动力设备及辅助设备1、水轮机：型号 HL220LJ225额定出力 15.6MW额定转速 214.3r/min单机额定（最大）流量 36.2 m3/s2、 水轮发电机：型号SF1528/550额定功率(kW)功率因数cos额定转速（r/min）额定电压U(kV)转子带轴重G1(t)150000.8214.310.5803、 调速器设备 调速器型号：DT100 机械柜尺寸：长宽高=7509501375（mm） 电气柜尺寸：长宽高5508042360（mm） 油压装置型号：YZ1.0型号油箱长度n(mm)油箱宽度 H(mm)油罐总高H(mm)油罐筒高h(mm)油罐直径D(mm)YZ1.019161900245716949304、 厂房附属设备（l）水轮机前的蝴蝶阀型号和尺寸见下表。型号直径（cm）承受水头(m)装置方式阀重（t）阀体长（m）吊孔尺寸（m）DF340-8534085立轴201.21.84.3（2）桥式吊车起重设备根据机组台数和最大起重量确定：根据机组台数4台4台，故选用一台吊车；根据最大起重量发电机转子带轴重G1=80tD22.34.52.421.21.20.61.621.27标准混凝土肘管轴流式2.64.52.721.351.350.6751.841.22标准混凝土肘管混流式D1D2由于该水轮机是用低水头电站，比转速较高，为了减小转轮出口流速，以减小气蚀系数，所以采用D2大于D1，所以查表格得尾水管尺寸如下：h(m)L（m）B5（m）D4(m）h4（m）h6（m）L1(m)h5(m)5.8510.1256.123.03753.03751.518754.0952.7452.3水轮机转轮尺寸已知转轮直径为D1=2.25m，根据HL220转轮型号查水电站动力设备设计手册表1-12混流式水轮机转轮流道尺寸，可得下列几何关系。并计算出各项几何要素如下表。D2/D1D3/D1D4/D1D5/D1D6/D1b0/D1h1/D1h2/D1h3/D1h4/D11.0820.9280.8700.4780.1160.2500.0540.1650.4820.309D2D3D4D5D6b0h1h2h3h42.4352.0881.9581.0760.2610.5630.1220.3711.0850.6952.4发电机尺寸发电机型号：SF15-28/550查水电站动力设备设计手册可得：上机架高度 1.22m ,下机架最大跨度 3.84m ,水轮机机坑直径 3.35m ,转子外径 4.904m风罩内径 8.40m ,机座外径6.47m ,发电机主轴高度5.02m发电机外形尺寸示意图如下：三、 厂房尺寸 3.1主厂房的剖面设计3. 1.1水轮机安装高程利用公式: 其中 是水轮机安装高程处海拔高程，可取下游平均水位的海拔高程，可在下游水位流量曲线上通过内插可得，当流量为36.2m3/s时，水位为69.1m。为模型气蚀系数，可在水轮机转轮参数表中查得HL220-LJ-225的模型气蚀系数为0.133.为气蚀系数的修正值，可根据设计水头Hr由教材图2-26中查取，当Hr为48.3m时，气蚀系数修正值为0.026.H为水轮机水头，一般取设计水头Hr=48.3m所以，取Hs为2m。为下游设计水位，当电站装机台数为4台时，确定设计尾水位的水轮机过流量为1台水轮机的额定流量36.2m3/s，通过下游水位流量曲线内插得为69.1m。b0为水轮机转轮直径，大小为0.56m则水轮机安装高程为3.1.2 主厂房开挖高程h 尾水管高度； 尾水管厚度。尾水管底板采用整体式底板，厚度取1.5m则3.1.3水轮机层地面高程：蜗壳最大半径，为1.44m；h1：蜗壳顶部混凝土厚度。一般不小于1.0米。 则3.1.4发电机装置高程h2：机墩进人孔高度，一般1.82.0米左右，取2米；h3：进人孔顶部混凝土厚度，一般1米左右；则3.1.5发电机层楼板高程h4：定子高度，如果发电机上机架为埋入式，则还需加入上机架高度。这里发电机采用上机架埋入式，埋入深度为0.3m。则3.1.6吊车轨顶高程h5：吊钩垂直安全距离，垂直净距柔性吊具0.6-1.0 m、钢性吊具0.25-0.5 m，此处用柔性吊具，h5取0.8m；h6：起吊部件高度，为发电机转子带轴、水轮机转轮带轴、主变三个中的最大值。由于发电机转子带轴高4.39m，主变检修起吊高度8.2m，水轮机转子带轴高=发电机层楼板高程-水轮机安装高程-发电机转子带轴高=79.15-71.38-4.39=3.38m。由于主变高度与其他相差太大，考虑在发电机层设置主变坑，检修时不用起吊主变，故最大吊物高取4.39m所以h6取4.39m；h7：吊索或吊具高度，柔性吊具取0;h8：吊钩至轨顶距离，取决于吊车型式及尺寸，由于转子带轴重80t，主变压器身重39.5t，水轮机转轮带轴重约10t，起重设备可取主钩容量为100t的单小车，假设跨度为16m，则吊钩至轨顶距离为1.474m。则3.1.7屋面大梁底部高程h9：桥吊轨顶至小车顶距离，查表可得为3.692m；h10：小车顶部到屋面大梁底部的距离，取0.3m。（一般30cm即可）。则3.1.8屋顶高程h11：屋面大梁（或桁架）+屋面板+保温防水层高度，屋面大梁为（1/81/12）厂房跨度，当厂房跨度为16m时，取1.5m；屋面板厚度取0.2m；保温防水层高度取0.1m；则3.1.9装配场楼板高程由于发电机层高程为79.25m，高于下游最高洪水位78.5m，所以装配厂层可取与发电机层楼板高程同高。3.2主厂房平面尺寸的确定3.2.1厂房长度的确定3.2.1.1机组段长度确定机组段长度L1也就是机组的中心距离，可按L1=L+x+L-x计算。式中：L+x为机组段+x方向的最大长度；L-x为机组段-x方向的最大长度。蜗壳层L+x=R1+1L-x=R2+2式中：R1、R2分别为蜗壳345和165的半径，为4.686m和3.834m；1、2为蜗壳外包混凝土厚度，取1.2m。经计算可得： L=10.92m。发电机层L+x=L-x=32+b2+3式中：3为发电机风罩内径，8.40m；为两机组之间风罩外壁净距，取3m；3为发电机风罩壁厚，取0.3m。经计算可得：L=12m。尾水管层L+x=L-x=B2+4式中：B为尾水管宽度，6.16m；4为尾水管混凝土边墩厚度，本设计中取1.8m。经计算可得：L=9.76m。由以上数据可知，应取发电机层为控制层，L1=12m。3.2.1.2端机组段长度L2=L1+l+式中：L1为机组段长度，12m；l决定于装配场位置、桥吊宽度和工作范围，应保证机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内，在本设计中l=1.0D1=2.25m；为裕度，取0.2m。经计算可得，L2=14.55m。3.2.1.3确定安装场长度安装场长度为15.1m,则主厂房长度为安装场长度和机组段总长度之和。L=3L1+L2+L安装场=65.65m根据以上数据可知，主厂房长度为65.65m。3.2.2厂房宽度厂房宽度B决定于机组尺寸和发电机层设备布置。 以机组中心线为界，厂房宽度B可分为上游侧宽度B上和下游侧宽度B下两部分，即B=B上+B下，其中B上=32+3+A，为风罩外壁至上游墙柱边的净距， B上应满足结构要求和布置要求，且厂房宽度应与所选吊车跨度搭配。该宽度通过对水轮机层和发电机层进行布置，选取较大者为控制宽度。（1）发电机层需布置发电机、回油槽、油罐、机械柜、机旁盘（7块）、蝶阀孔、吊物孔及楼梯。需注意各设备间间距应为0.8到1m，主通道应为23m。发电机沿轴线按计算的机组段长度依次布置，回油槽、油罐、机械柜都布置在发电机第二象限方向区域，机旁盘在上游方向靠近墙平行布置，蝶阀孔按对应蝶阀位置布置在发电机第一象限方向，楼梯每两台机组沿墙布置一个。除了发电机外回油槽、蝶阀孔、吊物孔必须也布置在吊车吊钩限制线之内。（2）水轮机层需布置圆形机墩和蝶阀操作设备。圆形机墩按结构要求取1.2m厚，蝶阀操作设备按蝶阀型号和蝶阀对应位置布置。（3）蜗壳层需布置蜗壳、蝶阀和伸缩节。蜗壳应保证周围保护层厚，蝶阀布置在距蜗壳一定距离处，伸缩节布置在蝶阀上游且靠近蝶阀的位置。详细布置见附图，选取发电机层的宽度为控制宽度，B上=10.8m，B下=8.2m，故厂房宽度B=19.0m。四、 主副厂房的布置 4.1主厂房各层布置4.1.1发电机层布置调速系统设备。调速系统设备在本设计中有油压装置和机械柜，均布置在发电机层的第二象限，且满足其间距在0.8m以上。机旁盘与电气柜。机旁盘与电气柜布置在厂房上游侧，距墙0.8m，且满足其前面留有大于1.5m的距离，以便工作人员观察盘上的仪表。吊阀孔。吊阀孔布置在蝶阀的上方，且保证在吊钩限制线之内。楼梯。发电机层至水轮机层的楼梯布置在厂房的下游侧，两台机组设一个楼梯。起重设备。根据起重设备的有关数据进行布置，保证厂房内所有需要起重机吊运的部件均在其工作范围之内。吊物孔。布置在水轮机层蝶阀油压装置的上方，供吊运油压装置使用。4.1.2水轮机层布置发电机机墩。发电机机墩是支撑水轮发电机定子支座的机座，其内腔为水轮机井。本设计采用圆筒式机墩。机墩厚度为1.5m，并在下游侧留有进人孔。进人孔高度为2.0m。蝶阀油压装置。蝶阀油压装置布置在厂房的上游侧，供操作蝶阀使用。机墩将水轮机层分隔成上下游侧走廊，分别布置油、气、水管道和电气设备，彼此互不干扰。水轮发电机出线经水轮机层到副厂房中的母线廊道，再进入发电机电压配电装置室，再到主变或厂变。4.1.3蜗壳层布置蜗壳层是反击式水轮机的引水设备。蜗壳及其周围钢筋混凝土结构块体的空间部分。在蜗壳的进口处布置有蝶阀和伸缩节。在蜗壳进口处顶面布置有蜗壳进人孔，在尾水管直锥段布置有尾水管进人孔。4.2副厂房的布置副厂房设在主厂房的上游侧，可以使布置紧凑，电缆线短，监视机组方便，主厂房上游侧采光通风良好。副厂房长度见附图，宽度取10m。副厂房总共布置四层。楼板厚均取0.3m。除了中控室4m净高，电缆层净高2.5m，其它层净高3m。故最低层设在74.70m高程处，布置厂用变压器室、开关室、蓄电池室、储酸室、通风机室、充电机室、电工实验室、高压实验室、油化实验室、机修间、工具间等。第二层高程78.00m，全部用于铺设各种电缆以及通往上层的各种表盘，布置电缆室及母线廊道。第三层高程80.8m，布置有两台主变、中控室、继电保护盘室、通讯室、值班室、交接班室等。第四层布置在85.10m高程位置，主要包括工程师站、办公室及会议室。五、 厂区枢纽总体布置湘贺电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径5.5m，