湘贺水电站课程设计

水电站课程设计说明书水电站课程设计说明书 键入文字 水电站课程设计 键入文字 2 目 录 1 1 工程概况及基本资料工程概况及基本资料 2 2 1 1 工程概况 2 1 2 电站枢纽 3 1 3 设计依据及参数 3 2 2 主要设备尺寸的确定主要设备尺寸的确定 4 4 2 1 蜗壳尺寸 4 2 2 尾水管尺寸 6 2 3 水轮机转轮尺寸 7 2 4 发电机尺寸 7 3 3 主厂房剖面设计主厂房剖面设计 8 8 3 1 水轮机安装高程 8 3 2 主厂房开挖高程 9 3 3 水轮机层楼板高程 9 3 4 发电机安装高程 9 3 5 发电机层楼板高程 10 3 6 吊车安装高程 10 3 7 屋顶高程 10 4 4 主厂房平面尺寸确定主厂房平面尺寸确定 1111 4 1 机组段长度 11 4 2 端机组段长度 12 4 3 主厂房宽度 12 4 4 安装场尺寸 13 4 5 主厂房长度 13 5 5 厂区枢纽布置厂区枢纽布置 1313 5 1 主厂房布置 13 5 2 副厂房布置 14 5 3 主变站布置 14 键入文字 水电站课程设计 键入文字 3 1 1 工程概况及基本资料工程概况及基本资料 1 1 工程概况工程概况 湘贺水利枢纽位于向河上游 河流全长 270 公里 流域面积 6000 平方公里 属于山区河流 本枢纽控制流域面积 1350 平方公里 总库容 22 15 亿立方米 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 5 米 弧长 370 米 泄洪建筑物 开敞式溢洪道或泄洪隧道 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 2 电站枢纽电站枢纽 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 出线方向为上游 永久公路 通至左岸的开阔平地上 1 3 设计依据及参数设计依据及参数 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 50m 2 厂址水位流量关系曲线 键入文字 水电站课程设计 键入文字 4 表 1 1 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 0 3 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 30m 4 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 2 4m 5 供电方式 本电站初期为 3 台机组 远景为 4 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 键入文字 水电站课程设计 键入文字 5 2 主要设备尺寸的确定主要设备尺寸的确定 2 1 蜗壳尺寸蜗壳尺寸 由设计基本资料可知 计算水头为 48 3m 水轮机型号为 HL220 LJ 225 查 水电站机电设计手册 水力机械 可得 标称直径 D1 2250mm 座环外径 Da 3850mm 座环内径 Db 3250mm 取 0 25 蜗壳断面为圆形断面 包角为 345 由计算水头 1 Db H 48 3m 查蜗壳进口断面平均流速曲线得 5 76m s 由下列公式计算蜗壳 c v 的断面尺寸 断面半径 c i c i i V Q V Q 0 max 360 断面中心距 iai ra 断面外半径 iai rR 2 式中为单机额定流量 值为 36 2 m3 s ra Da 2 计算过程如表 2 1 计算 max Q 出的蜗壳如图 2 1 所示 表表 2 1 蜗壳断面尺寸计算表蜗壳断面尺寸计算表 i m i m i a m i R 30o0 412 332 75 75o0 652 583 23 120o0 822 753 57 键入文字 水电站课程设计 键入文字 6 165o0 962 883 85 210o1 083 014 09 255o1 193 124 31 300o1 293 224 51 345o1 383 314 69 图 2 1 蜗壳示意图 2 2 尾水管尺寸尾水管尺寸 水轮机为混流式 D1 2 25 m 且 D1 D2 查 水电站 表 2 1 计算可得 尾水管的主要尺寸如表 2 2 所示 其中 5 11 表表 2 2 尾水管尺寸计算表尾水管尺寸计算表 m 1 Dh 1 DL 15 D B 14 D D 14 D h 16 D h 11 D L 15 D h 2 64 52 7201 351 350 6751 821 22 hL 5 B 4 D 4 h 6 h 1 L 5 h 5 8510 1256 123 03753 03751 518754 0952 745 键入文字 水电站课程设计 键入文字 7 图 2 2 尾水管示意图 2 3 水轮机转轮尺寸水轮机转轮尺寸 水轮机的型号为 HL220 LJ 225 相关参数如下 额定出力 15 6MW 额定转速 214 3r min 查 水电站动力设备设计手册 表 1 12 列表计算得到转轮主要尺寸如表 2 3 所示 表表 2 3 水轮机转轮尺寸计算表水轮机转轮尺寸计算表 m 1 2 D D 1 3 D D 1 4 D D 1 5 D D 1 6 D D 1 0 D b 1 1 D h 1 2 D h 1 3 D h 1 4 D h 1 0820 9280 870 4780 1160 250 0540 1650 4820 309 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 0 b 1 h 2 h 3 h 4 h 2 43452 0881 95751 07550 2610 56250 12150 371251 08450 695 键入文字 水电站课程设计 键入文字 8 图 2 3 水轮机转轮示意图 2 4 发电机尺寸发电机尺寸 水轮发电机型号为是 F15 28 550 如图 2 4 所示 其相关参数如表 2 4 所示 表表 2 3 水轮发电机参数表水轮发电机参数表 额定功率 kW 功率因数 cos 额定转 r min 额定电 U kV 转子带轴 G1 t 150000 8214 310 580 图 2 4 水轮发电机示意图 查 水电站机电设计手册 水力机械 可得该水轮发电机的主要尺寸如 下 键入文字 水电站课程设计 键入文字 9 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 3 主厂房剖面设计主厂房剖面设计 3 1 水轮机安装高程水轮机安装高程 水轮机的安装高程是一个控制性指标 按下式计算 安 2 0 bHs w 安 10 0 900 sm HH 式中 下游最低尾水位 由水轮机的额定流量为 36 2m3 s 由给定的水位 w 流量关系曲线 可确定为 69 13m b0 导叶高度 0 25 求得 1 Db b0 0 5625 水轮机安装位置的海拔高程 可取为 69 84m 气蚀系数 K 的安全系数 取 1 2 模型气蚀系数 m 水轮机的工作效率 9 81 103 90 95 最大单位流量 1 9 81 12 15 6 103 9 81 0 91 2 252 48 3 48 3 1 016 3 与特征水头对应的单位转速 1 1 214 3 2 25 48 3 69 38 由水轮机的设计工况 可查的相应的气蚀系 1 69 38 1 1 061 3 键入文字 水电站课程设计 键入文字 10 数约为 并在图 2 26 上查的气蚀系数修正值 由此可0 115 m 0 023 求出水轮机的吸出高度为 则水轮机安装高程 计算可得 3 257m 72 67m s H 安 3 2 主厂房开挖高程主厂房开挖高程 主厂房开挖高程按下式确定 hb2 0安挖 式中 h 尾水管高度 值为 5 85m 尾水管底板垫层厚度 取 1 2m 计算可得 65 34m 挖 3 3 水轮机层楼板高程水轮机层楼板高程 水轮机层楼板高程按下式计算 1max h 安水 式中 蜗壳最大半径 值为 1 38m 蜗壳顶部混凝土厚度 取 max 1 h 1 1m 计算可得 75 15m 水 3 4 发电机安装高程发电机安装高程 发电机安装高程按下式计算 32 hh 水装 式中 机墩进人孔高度 取 2 1m 进人孔顶部混凝土厚度 取 2 h 3 h 1 5m 计算可得 78 75m 装 键入文字 水电站课程设计 键入文字 11 3 5 发电机层楼板高程发电机层楼板高程 发电机层楼板高程按下式计算 4 h 装发 式中 定子高度 值 2 43m 4 h 计算可得 81 18m 发 在本高程布置时 满足发电机出线安全 且比下游最高洪水位 78 5m 高出 装 2 68m 故运行时安全合理 3 6 吊车安装高程吊车安装高程 吊车安装高程按下式计算 8765 hhhh 发吊 式中 吊钩垂直安全高度 取 0 5m 起吊部件高度 取发电机转 5 h 6 h 子带轴的高度 值为 4 39m 吊索或吊具高度 取 1 5m 吊吊运部件 7 h 8 h 到轨顶距离 极限尺寸为 1 476m 吊车安装高程应满足在检修时吊运最大部件 故 计算可得 81 18 0 5 4 39 1 5 1 476 89 046m 吊 3 7 屋顶高程屋顶高程 屋面大梁底板高程按下式计算 11109 hhh 吊梁 式中 桥吊轨顶至小车顶距离 取 3 692m 小车顶部到屋面大梁底 9 h 10 h 部的距离 检修吊车时需在小车上留有 0 5m 高度 取 0 5m 屋面大梁 11 h 或桁架 屋面板 保温防水层高度 屋面大梁高 1 2m 外加屋面板厚度 屋 面保温防水层的厚度 0 5m 取 1 7m 计算可得 89 046 3 692 0 5 1 7 94 938m 取 95m 梁 键入文字 水电站课程设计 键入文字 12 3 8 尾水管底板高程尾水管底板高程 4 主厂房平面尺寸确定主厂房平面尺寸确定 4 1 机组段长度机组段长度 机组段长度的基本计算公式如下所示 xx LLL 1 分别按上式计算发电机层 蜗壳层以及尾水管层长度 取其大值即为机组段长 度 1 发电机层 按下式分别计算 求其和即为发电机层机组段长度 x L x L 3 3 22 b LL xx 式中 发电机风罩内径 值为 8 4m 发电机风罩壁厚 取 0 4m b 3 3 两机组之间风罩外壁净距 取 3m 计算得 12 2m 1 L 2 蜗壳层 按下式分别计算 求其和即为蜗壳层机组段长度 x L x L 11 RL x 22 RL x 式中 蜗壳包角为 345 的半径 值为 4 69m 蜗壳包角为 165 的 1 R 2 R 半径 值为 3 85m 蜗壳外包混凝土厚度 取 1 5m 1 2 计算得 11 54m 1 L 3 尾水管层 键入文字 水电站课程设计 键入文字 13 尾水管层采用对称布置 按下式分别计算 x L x L 2 5 B LL xx 式中 尾水管宽度 值为 6 12m 混凝土边墩厚度 取 1 8m 5 B 计算得 9 72m 1 L 取三者之中最大值作为机组段长度 故的值为 12 2 m 1 L 4 2 端机组段长度端机组段长度 端机组段长度按下式计算 LLL 12 式中 端机组段加长 决定于安装场位置 桥吊宽度和工作范围 应保证L 机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内 并留有 0 2 0 3m 的裕度 依 据经验 靠近安装场一端 0 2D1 0 45m 远离安装场的一端 L 0 8D1 1 8m 取大值 计算得靠近安装场端机组段长度 L 12 2 0 45 0 3 12 95m 远离安装场端机组长度 2 L 12 2 1 8 0 3 14 3m 2 L 4 3 主厂房宽度主厂房宽度 主厂房的宽度为厂房上游侧宽度和厂房下游侧宽度之和 上 B 下 B 1 上游侧宽度 上 B 主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求 风罩内径 上 B B 8 4m 厚度 3 0 4m 通道宽 1 5m 机械柜与周围的部件取为 1m 的检修场 地 机旁盘厚度 0 55m 盘前留有 1 5m 工作场地 盘后 0 8m 宽的检修场地 吊阀孔通过计算定出孔中心离发电机组中心水平向为 3 29m 纵向为 7m 另考 虑发电机风道尺寸 0 7m 通过布置 最后确定上游侧 8 4 2 1 5 0 4 0 55 0 8 1 5 0 7 9 65m 上 B 键入文字 水电站课程设计 键入文字 14 2 下游侧宽度 下 B 主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求 通道宽 1 5m 则 下 B 8 4 2 1 5 0 4 6 1m 下 B 由上可知 9 65 6 1 15 75m 下上 BBB 4 4 安装场尺寸安装场尺寸 安装场的高程主要取决于对外道路及发电机楼板高程 因此 确定安装场 高程与发电机楼板同高 为 81 18m 且进场公路与安装场同高 安装场面积取决于一台机组扩大性检修 同时放下发电机转子 发电机上 机架 发电机下机架直径 水轮机顶盖直径以及水轮机转轮五大件 发电机转子周围需留 2m 的检修空间 其它则需 1m 即可 且四大件必须在 吊钩限制线以内 最终可取安装场宽度与主厂房同宽为 15 75m 考虑吊车安装 要求 吊钩限制线离安装场边墙距离为m 通过五大件的布置 8 45 0 2 bL 可得到安装场长度为 15 1m 4 5 主厂房长度主厂房长度 主厂房的长度为安装场的长度与机组段长度之和 通过安装场和机组段的 布置可知安装场长度为 15 1m 机组段长度等于 51 65m 从而可得主厂房的长 度为 m75 66 1 153 028 145 0 4 2 12 机安 LLL 5 厂区枢纽布置厂区枢纽布置 5 1 主厂房