课程设计计算书

1 1 绘制蜗壳单线图绘制蜗壳单线图 一 蜗壳的型式 一 蜗壳的型式 由水轮机的型式为 HL220 LJ 120 可知本水电站采用金属蜗壳 2 蜗壳主要参数的选择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 断面形状采用圆形断面 为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取 0 345 计算 max Q KW N N f f r 6632 95 0 6300 95 098 0 95 0 此处取一发电机效率 f 查附表 1 得 单位流量smQ 15 1 3 1 则smHDQQ r 09 13 5 622 115 1 322 1max1max 则可求得蜗壳进口断面流量 max 0 360 c Q Q sm54 1209 13 360 345 3 c Q 蜗壳进口断面平均流速由图 4 30 查得 c VsmVc 7 6 由于水轮机转轮直径小于 1800mm 则座环尺寸 1 64 1 55 1 DDa 1 37 1 33 1 DDb 取 mmDDa19206 1 1 mmDDb162035 1 1 则 mmra960 mmrb810 其中 座环内径 座环外径 座环内半径 座环外半径 b D a D b r a r 座环示意图如下图所示 三 蜗壳的水力计算三 蜗壳的水力计算 1 对于蜗壳进口断面 断面面积 2 c 0max 87 1 7 6360 34509 13 360 m V Q V Q F c c c 断面的半径 m V QFc 17 5 7 6360 34509 13 360 c 0max max 从轴中心线到蜗壳外缘的半径 mrR a 3 1117 5 296 0 2 maxmax 2 对于中间任一断面 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 i i max 360 i i QQ max 360 i i c Q V 2 iai Rr 其中 mmrsmVsmQ ac 960 7 6 09 13 3 max 表 1 i 3 max 360 i i QQms 2 c Fm max 360 i i c Q m V 2 iai Rrm 00 0 0 0 960 150 545 0 081 0 161 1 282 301 091 0 163 0 228 1 415 451 636 0 244 0 279 1 518 R810 R960 座环尺寸 mm 602 182 0 326 0 322 1 604 752 727 0 407 0 360 1 680 903 273 0 488 0 394 1 749 1053 818 0 570 0 426 1 812 1204 363 0 651 0 455 1 871 1354 909 0 733 0 483 1 926 1505 454 0 814 0 509 1 978 1656 000 0 895 0 534 2 028 1806 545 0 977 0 558 2 076 1957 090 1 058 0 581 2 121 2107 636 1 140 0 602 2 165 2258 181 1 221 0 624 2 207 2408 727 1 302 0 644 2 248 2559 272 1 384 0 664 2 288 2709 818 1 465 0 683 2 326 28510 363 1 547 0 702 2 364 30010 908 1 628 0 720 2 400 31511 454 1 710 0 738 2 436 33011 999 1 791 0 755 2 470 34512 545 1 872 0 772 2 504 根据计算结果表 画蜗壳单线图 如下图所示 2 2 尾水管单线图的绘制尾水管单线图的绘制 根据已知的资料 得此水电站尾水管对应的尺寸如下 单位 m 型式 1 Dh L5 B 4 D 4 h 6 h 1 L 5 h 参数 12 64 52 7201 351 350 6751 821 22 尺寸 1 23 125 43 2641 621 620 812 1841 464 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 1 进口直锥段 直锥圆管高度mhhhh28 1 62 1 217 0 12 3 413 进口锥管上下直径 mD26 1 3 mD62 1 4 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90 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 4 0 6 1 0 RD 6 R 7 R mDR62 1 0 1 46 mDR972 0 6 0 47 3 出口扩散段 m216 3 184 2 4 512 12 LLL 长度取 尾水管单线图如下图所示 3 3 拟定转轮流道尺寸拟定转轮流道尺寸 根据 水电站机电设计手册 水力机械分册 已知时 1 1 0Dm 型的尺寸可以时的转轮流道尺寸 如图 220HLmD2 1 1 4 4 厂房起重设备的设计厂房起重设备的设计 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 发电机的型号是 SF630 12 2600 额定电压 为 6300 千伏 磁极对数为 6 发电机的极距cm p S K f f 08 43 62 6300 9 2 4 4 其中 发电机的额定容量 f S P 磁极对数 系数 一般为 8 10 这里取 9 f K 定子内径cm p Di64 16408 43 14 3 622 定子铁芯长度cm nCD S l ei f i 95 154 50064 164103 6300 262 其中 C 系数 取 6 103 额定转数 e n 造型采用悬式 035 0 002 0 50095 154 64 164 ei i nl D 发电机总重量t n S KG f f 7 48 500 6300 9 3 23 2 1 式中 发电机额定容量 额定转速 系数 对悬式 f S n 1 K 发电机取 8 10 对伞式发电机取 7 9 对水内冷式发电机取 6 7 发电机转子重量按总重量一半估算即 并且机组台数为 3 台 ttGf10035 242 所以选择一台单小车桥式起重机 型号为 100 20TT 其具体数据如下 取跨度 起重机最大轮压 16Lm 35 9T 起重机总重 小车轨距 77 3T4400 T Lmm 小车轮距 大车轮距 2900 T Kmm 6250Kmm 大梁底面至轨道面距离 起重机最大宽度 130Fmm 8616Bmm 轨道中心至起重机外端距离 1 400Bmm 轨道中心至起重机顶端距离 3692Hmm 主钩至轨面距离 1474hmm 吊钩至轨道中心距离 主 12 2655 1900Lmm Lmm 副吊钩至轨道中心距离 34 1300 2355Lmm Lmm 轨道型号 100QU 5 5 厂房轮廓尺寸厂房轮廓尺寸 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 一 主厂房总长度的确定一 主厂房总长度的确定 1 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LLnLL a 1 其中 n 为机组台数 为机组段长度 为安装间长度 为端机组段 1 L a LL 附加长度 1 机组段长度的确定 机组段的长度按下式计算 应是蜗壳层 尾水管层 1 L 1xx LLL 1 L 发电机层中的最大值 蜗壳层 mRmmR028 2 5 1 504 2 211 mRL x 004 4 5 1504 2 11 mRL x 528 35 1028 2 12 则 mLLL xx 532 7528 3004 4 1 尾水管层 mmB5 1 264 3 2 m B LL xx 132 3 5 1 2 264 3 2 2 则 mLLL xx 264 6 132 3 132 3 1 发电机层 因在两台机组之间设楼梯时取mbmm3 3 0 2 3 33 此处取 34m 3m m b L x 4 33 0 2 3 2 2 3 22 3 3 m b L x 4 33 0 2 3 2 2 3 22 3 3 则mLLL xx 8 64 34 3 1 由以上计算的各层 其中蜗壳层最大为 7 532m 故取 1 L 1 LmL5 7 1 其中 蜗壳方向最大平面尺寸 1 Rx 蜗壳方向最大平面尺寸 2 Rx 蜗壳层外部混凝土厚度 初步设计时取 此处取 1 1 2 1 5m1 5m 尾水管宽度 已知资料 B 尾水管边墩混凝土厚度 一般取 2 1 5 2 0m 发电机风罩内径 3 发电机风罩壁厚 一般取 3 0 3 0 4m 两台机组之间风罩外壁静距 一般取 1 5 2 0m 如设楼梯取 3 b 4m 2 端机组段长度的确定 取 其中 安全裕量 采用一台起重mDL24 0 2 12 02 0 1 L 机吊装发电机转子时取 0 2 0 3 mLLL74 7 24 0 5 7 12 3 装配场尺寸确定 装配场与主机室宽度相等 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 因 1 L1 0 1 5 此取 1 2 mLL95 72 12 1 13 因此 可得主厂房总长度为 取mLLLL74 31974 7 5 722 321 32m 2 2 主厂房宽度的确定主厂房宽度的确定 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 B s B x B 其中 xs BBB 3 3 2 s BA mAmm4 3 0 2 3 33 A 风罩外壁至上游内侧的静距 所以 mABs9 543 0 2 2 3 2 3 3 除满足发电机层要求 还要满足蜗壳方向和混凝土厚要求 x By 对于发电机层 其中 风罩外壁至下游墙内侧的静 3 3 2 x BA A 距 主要用于主通道取 2m 所以 mABx9 323 0 2 2 3 2 3 3 对于蜗壳层方向为 y xyx BmLB 588 23 0288 2 3 故取mBX9 3 因此 取 10m mBBB xs 8 99 39 5 3 3 厂房各层高程的确定厂房各层高程的确定 1 水轮机组安装高程 T 立轴混流式水轮机安装高程由下式计算 0 min 2 TTs b H 其中 水轮机导叶高度mDb24 0 2 12 02 0 10 查附表 1 得 查图 2 16 得133 0 027 0 由得 10 3 1 900 s HH mHs145 0 1 900 6 251 5 62 027 0 115 0 3 10 则m b Hs TT 465 244 2 24 0 145 0 2 244 2 0 min 其中 吸出高度 导叶高度 下游设计最低水位 由 s H 0 b minT 于 故取 1 台机组流量相应的尾水位 由已知资料 取 3 nm T 6 251 min 气蚀系数 为气蚀系数修正值 设计水头 水电站 H 900 厂房所在地点海拔高程的校正值 2 尾水管底板高程 1 其中 底环顶面至尾水管的距离 机组 0 1 2 Tw b h w hmhw9 2 T 安装高程 导叶高度 0 b 所以 mh b wT 445 2419 2 2 24 0 465 244 2 0 1 3 主厂房基础开挖高程 F mhhh TF 045 237 5 1464 1 436 1 445 241 123 水轮机安装高程到尾水管出口顶面的距离 3 h 尾水管出口高度 2 h 尾水管底板混凝土厚度 取 1 5m 1 h 4 进水阀地面高程 213 hr J 其中 钢管中心线高程 引水钢管半径 钢管底部至 3 3T 1 r 2 h 主阀室地面的高度 钢管底部作通道 应大于 此处取 2 h1 8m 2 2hm 所以 mhr J 695 2362 2 5 5 445 241 213 5 水轮机层地面高程 4 423T rh mmhr T 2 246237 2461772 0465 244 324 其中 蜗壳进水段半径 蜗壳上部混凝土厚度可取 2 rmr772 0 2 3 h1 0m 6 发电机安装高程 G 456G hh 其中 进人孔高度 一般取 此处取 进人孔顶部厚 5 h1 8 2 0m1 8m 6 h 度 一般为左右 此处取 1 0m1 0m 则 mhh G 037 24918 1237 246 654 7 发电机层楼板面高程 52 h G 取 则mh2 5 mh G 037 2512037 249 52 满足要求 mm 4837 4 2 246037 251 42 8 起重机的安装高程 轨顶高程 10987625 hhhhh 其中 吊运设备时需跨越的固定设备或建筑物的高度 发电机上 6 h 机架高度 mDh i 412 06464 1 25 0 25 0 6 吊运部件与固定物之间的垂直安全距离在 0 6 1 0m 7 h 取 7 0 6hm 发电机主轴高度 8 hmHh534 6 1673 8 8 08 0 8 吊运部件与吊钩之间的距离 一般在 1 0 1 5m 之间 取 9 h 9 1 2hm 主钩最高位置 上极限位置 至轨顶面距离 10 h 10 1 474hm 则m257 261474 1 2 1534 6 6 0412 0 037 251 5 四 安装间的位置选择及设计四 安装间的位置选择及设计 因为进厂的公路在主厂房的下游侧 为了运输方便 把安装间布置在厂房 的下游侧 安装间的长度为机组段的 1 1 5 倍 对混流式采用偏小值 即 1 L 9m 安装间宽度与主机室相等 即 10m 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46mm 的发电机转子检修坑 方便发电机转子检修 55mm 厂房的大门尺寸取决于运入厂房内最大部件的尺寸 因为上机架为 0 41m 因此选用门宽为 6m 高 7m 为安全起见 门向外开 对安装间的具体说明如下 1 发电机转子直径周围应留 2 0m 的空隙 以供安装磁极之用 2 发电机上机架周围留有 1 0m 的间隙 供作通道用 3 水轮机顶盖及转轮周围留有 1 0m 间隙 供作通道之用 6 6 厂区布置厂区布置 7 7 副厂房的设计副厂房的设计 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 1 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 4 0 4 5m 取 4m 2 继电保护室布置在中控室 在靠近主机组的副厂房内 配电装置长度在 7m 以内时 只布置一个出口 门应向外开 3 集缆室位于中控室和继电保护室的下面 净高在 2m 3m 之间 取 2m 4 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 0 8m 5 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 700mm 两侧宽度至少加 800mm 门高为变压器的高至少加 300mm 门宽至 少加 400mm 6 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 7 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 应注意 控制温度 防止潮湿 防止火源 8 电气试验室 电气高压实验室 油化实验室 水处理室 都顺序布置在副厂 房上游侧 向下游侧开门 8 8 主厂房的内部布置主厂房的内部布置 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 在发电层上游侧 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 对应蝶阀中心 均留有蝴蝶阀吊孔 1 3 号机组段上 布置水轮机 层的楼盖 在 3 号机组上游侧布置在去副厂房的楼梯 水轮机层 3 号机组段上布置去蝴蝶阀层的楼梯 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 两台高压空气压缩机布置在 3 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 3 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 2 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降 在主副厂房之间用沉降伸缩缝分开 缝宽 2cm 9 9 结构布置结构布置 主厂房水轮机层以上部分 除了机座之外 主要为梁板 柱的结构 发电机层楼板厚度为 0 30m 支承在通风罩和上下游混凝土墙的牛腿上 由于分期施工要求 在机组间加设了刚架柱 不仅用来支承发电机层楼板的荷 载 而且具有加强构架的作用 刚架大梁的断面为 50cm 100cm 立柱的断面是 50cm 50cm 构架柱的下断面为 1 0m 1 50m 的矩形断面 上断面则为 1 0cm 0 50cm 牛腿高为 1 20m 倾角为 45 度 直角边长为 0 50 米 构架的间 距为 6 00 米 副厂房选用的结构形式是钢筋混凝土钢架 副厂房的一部分荷载传递到主 厂房构架上 因而其分缝与主厂房分缝相一致 构架立柱断面为 0 5m 0 5m 中央控制室主梁断面为 0 5m 1 0 m 其余各层的主梁断面为 0 40m 0 60m 次梁断面为 0 20m 0 4m 0 20m 0 5m 和 0 25m 0 50m 三种 楼板厚度为 7 10cm 10 10 厂房混凝土的浇筑分期厂房混凝土的浇筑分期 厂房混凝土由于机组安装的要求 一般分成两期浇筑 其中尾水管 上下 游墙 吊车梁以及部分楼板层梁 在施工中先行浇筑 称为一期混凝土 而为 了机组的安装和埋件 需要预留空位 要等机组部分的设备到货后 尾水管圆 锥段钢板内衬和金属蜗壳安装好后再行浇筑的混凝土 称为二期混凝土 1111 成果成果 设计成果绘制成两张 A1 的图纸 其中厂房横剖面图一张 手绘 包括主要设备技术指标表 比例 1 100 厂房发电机层平面图一张 打印 包括厂房发电机层 水轮机层 蜗 壳层 尾水管层 包括副厂房各层 比例为 1 200 水电站厂房课程设计评分标准水电站厂房课程设计评分标准 优秀 100 X 9 0 良好 90 X 80 中等 80 X 7 0 及格 70 X 60 不及格 X 60 项 目 权重 分 值 参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准 评 分 设计 方法 与设 计成 果 0 2 5 100 设计内容完 整 设计步 骤正确 设 计成果合理 可行 理论 分析与计算 正确 数据 准确可靠 对研究的问 题能较深刻 分析或有独 到之处 成 果突出 反 映出作者很 好地掌握了 有关基础理 论与专业知 识 设计内容完 整 设计步 骤正确 设 计成果合理 理论分析与 计算正确 数据比较准 确 对研究 的问题能正 确分析或有 新见解 成 果比较突出 反映出作者 较好地掌握 了有关基础 理论与专业 知识 设计内容完 整 设计步 骤基本正确 设计成果比 较合理 理 论分析与计 算基本正确 数据基本准 确 对研究 的问题能提 出自己的见 解 成果有 一定意义 反映出作者 基本掌握了 有关基础与 专业知识 设计内容 完整 设 计步骤基 本正确 设计成果 基本合理 理论分析 与计算无 差错 对 某些问题 提出个人 见解 并 得出研究 结果 作 者对基础 理论和专 业知识基 本掌握 设计内容 不够完整 设计步骤 不够正确 设计成果 不合理 理论分析 与计算有 原则错误 缺乏研究 能力 未 取得任何 成果 反 映出作者 基础理论 和专业知 识很不扎 实 文字 表达 0 1 0 100 论文结构严 谨 逻辑性 强 论述层 次清晰 语 言准确 文 字流畅 论文结构合 理 符合逻 辑 文章层 次分明 语 言准确 文 字流畅 达 到规范化要 求 论文结构基 本合理 层 次较为分明 文理通顺 基本达到规 范化要