水电站课程设计1

1、贞眉内容水电站课程设计计算水轮机安装髙程参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Zs的讣算方法如下:Z严J + 7+%/2式中为设计尾水位,取正常高尾水位1581.20m； 。为导叶高度，1.5m：为吸出高度，m。其中一矿（6+Ab）/式中，卞为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位 的海拔髙程，设计取1580m；%为模型气蚀系数,从该型号水轮机模型综合特性曲线(教材P69)查得二020,为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得2=0.029：H为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38mo水头Hnm及其对应工 况的进行校核计算。H =10.0- -(cr, +

2、Acr)H = 10.0- -(0.2+0.029) x 38=-0.458、900 w900Zv = % + 0+/2=1581.20-0.458+1.5/2= 1581.49m。绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图21水轮机的计算页脚内容11贞眉内容图11转轮布置图如图所示，可得HL240具体尺寸:表1.11转轮参数表Ad2Dsd4Dsd6bohih2hsh(1.01.0780. 9280. 7250. 4830. 1280. 3650. 0540. 160. 5930. 2834. 14. 4203. 8052. 9731.9800. 5251.4970. 2210. 6562. 4311

3、. 1602. 2蜗壳计算进口断面尺寸计算(1) 进口断面流量的确定III资料，该水电站初步设计时确定该电站装机17.6X104kW,电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6X 104kW4-4=4.4X 104kWo山水轮机岀力公式：Ne = yQH=9.81QH=4.4X 1(/kW式中：Q为水轮机设计流量(亦/$)；H为设计水头，m；山设计资料得H=38.0mo所以，Q = N0/9.81H = 4.4x104 /(9. 81 x38. 0)=118.03 ( m5 /s )11贞眉内容进口断面流量计算公式：Q0 = Q3oO（2 =-（2 = xll &03 二 113.

4、11 （F/s）0360360式中：久一蜗壳包角，通常均采用345Q水轮机设计流量，Q二118.03m%（2）进口断面流速的确定蜗壳进口断面平均流速可由教材P36 （图2-8a,已知设计水头38.0m,本设计为金属蜗壳可取为上限值）查得：vo =5.8m/s o（3）进口断面半径Q由公式00 =113.11Q叭 360V(5.8x3.14=2.492m（4）进口断面中心距 ill 公式 5 =乙+ PQ =2.492+3.15=5.642式中 r（=Da/2（5）断面外半径心由公式：&）=爲 + 2炖=35+2 X 2.492=8.134m绘制蜗壳单线图时，在蜗壳上共取oo77共八个蜗壳断面（

5、从00开 始每隔45取一个断面），利用下列公式进行断面计算，得各断面的参数。任一断面ii的流量：Q产备Q断面半徃兀鬆（断面上沿径向各点的水流圆周分速度等于一个常数,即%=匕）断面中心距：i = q+p断面外半径：& =ra + 2 Pi11贞眉内容各断面参数讣算列表如下:蜗壳计算列表（圆形断而）断面号% ()Qi ( nr /s)Pi (m)% (m)R, (m)0345113.112.4925.6428.134130098.362.3245.4747.798225583.602.1435.2937.435321068.851.9445.0947.039416554.101.7234.8736

6、.597512039.341.4704.6206.09067524.591.1624.3125.4747309.840.7353.8854.6202.3尾水管计算山水轮机型号可知转轮直径D,=410cm转轮出 口直径 D2= 1.078D1=1.078X410=441.98 cm。满足条件采用标准混凝土肘管，故可用推荐的尾水管尺寸表（教材第二章 P42 表 2-1）参数h/DiL/DiB5/D1DVDih4/DiWDiLi/DiI15/D1比例2.64.52.7201.351.350.6751.821.22尾水管各参数尺寸表参数hLBsd4h4h6Lihs长度（m）10.661&4511.15

7、25.5355.5352.76757.4625.0022.3.1直锥段各尺寸的确定（1）导叶底环至转轮出口高度勺h =0. 221+0. 656=0. 877m（2）转轮出口至尾水管直锥段进口高度他对于混流式水轮机组，人为保证水轮机组正常运行的安装缝的高度，一般可忽略页脚内容11贞眉内容不计，此设计取力2=0. 05m。（3）尾水管进口直锥段高度人h, = h-h-h2 -h4= 0.66-0.877-0.05-5.535=4.198m （4）尾水管直锥段进口直径卩2=441.98 cm23.2中间弯肘段尺寸的确定弯肘段尺寸可由教材推荐使用的标准混凝土肘管的尺寸图（教材P43图2- 18和表2

8、2）,其中所列的数据对应/i4 = Z）4= 1000mm,应用时乘以选定的他（或 与之相等的6）即可得到弯肘段各参数值。2.3.3出口扩散段尺寸的确定由尾水管参数尺寸表可得:/?5 =5.002m； h6 =2.7675m；厶二 18.45m； Li =7.462mo山数据用此公式可算得, 人一人 5.002-2.7675tan a = = 0.203L_L 18.45-7.462尾水管顶板仰角a = 11.5。三：确定主厂房轮廓尺寸3.1主厂房长度的确定3丄1主厂房的长度主厂房的长度可由公式L = nL. + L.:. + AL式中：n机组台数厶一机组段长度。本机组段间距由蜗壳尺寸控制，按

9、公式厶二蜗壳平面尺寸+2/计算。（/ 蜗壳外的混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取0.81.0m,金属蜗壳一般可取 l2m,边机组段一般取l3m。）。经综合考虑，中间机组段按厶= 15.42+2x1.5= 18.42m 计算,边机组按厶）二 15.42+2x2=19.42m 计算。页脚内容11贞眉内容4安装间长度。按公式4= (1.01.5)厶计算，此处按L=1.2L0处理。AL边机组段加长。按公式AL= (O.l-l.O) D,计算，此处按AL =0.5D,主厂房长度厶= 3x(6.69 + 8.73 + 2x1.5) + (6.69 + 8.73 + 2x2) + 1.2x18.42 + 0.

10、5x4. l=98.834m。 3.2主厂房宽度的确定以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度B,和下游侧宽度氏，则厂 房总宽度为B二乞+瓦。B,、瓦应分别考虑各层的布置要求确定，一般需考虑发 电机层，水轮机层和蜗壳层的布置要求。各层的B,、耳确定后，厂房的上、下 游侧宽度应取各层上、下游侧宽度的最大值，即B, =max( BJBx =max( Bx)B= max( Bt )+max( B、)3.2.1蜗壳层B、B的确定B,的确定上游侧宽度B,为机组中心至上游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土用度/ ,再加 上蝴蝶阀室的宽度(参照教材湖南镇水电站主厂房蝴蝶阀设讣，取为5m)。=5.3927+1.5

11、+5= 11.8927m。Bx的确定下游侧宽度耳为机组中心至下游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土厚度。=7.78+1.5=9.280103.2.2发电机层耳、氏的确定B,的确定页曲内容11贞眉内容b5 = dk+as（4为发电机层风罩外缘至上游侧墙的宽度，一般由主要及次要交通通道、附属设备的布置、吊运方式以及运行管理方便等因素确定） 由设计资料， = +4 =4.5+2.5+l.5+1 +1 = 10.5mo考虑到发电机转子的吊运及附属设备的布置，取 B, = 12moBx的确定Bx = D + Ax （Ax为发电机层风罩外缘至下游侧墙的宽度，一般111主要及次要交通通道、附属设备的布置、吊运方式

12、以及运行管理方便等因素确定）Bx = D 风 + Ax =4.5+1.5+1+1 =8m。3.2.3水轮机层耳、耳的确定一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备（即油气水管路等）和发电机辅助设 备（电流电压互感器，电缆等）。这些设备一般靠墙、风罩壁布置或在顶板布， 不影响水轮机层交通，因此对厂房的宽度影响不大，此处不予计算。3.2.4主厂房宽度的最终确定=max（ B5 ）=12mBx =max（ Bx ）=9.28mB= max（ Bs ）+max（ Bx ）= 12+9.28=21.28m。3.3主厂房高度及各层高程的确定33.1水轮机安装高程（第一节已经确定）乙=/ + Z?n / 2 = 1

13、581.20-0.458+1.5/2= 1581.49m33.2主厂房基础开挖高程齐.主厂房基础开挖高程可山公式： F = Vy （力3 +仏+力）确定。式中：（仏+心）一尾水管的尺寸；九一尾水管底板混凝土厚度（根据地基性质和尾水管结构形式而定，岩基上的尾水管底板片一般取l2m）页脚内容11贞眉内容f = Vy _ （力3 + 力2 + h ）=1581.49- （4.198+5.535+1.5） =1570.257mo3.3.3水轮机层地面高程H水轮机层地面高程口可由公式： 人（他二蜗壳进口半径+蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部 混凝土一般不低于1.0m,混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。

14、）口=弓+力4=1581.49+ （5.53/2+1.2） =1585.455m。3.34发电机装置高程发电机装置高程可山公式：= Vj + h5 + % 求出。式中：心一发电机机墩进入孔高度（一般取1.82.0m）, 2.0m：还须满足水轮 机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度。）%进入孔顶部片度混凝土片度（一般为1.0m左右）1.0m。= V1 4-/is +/=1585.455+2.0+1.0=1588.455m o33.5发电机层楼板高程已发电机层地面高程除应满足发电机层布置要求外，还应考虑水轮机层设备布 置及母线电缆的敷设和下游尾水位的影响。一般惜况下，发电机层楼板高程应

15、 满足以下条件：（1）保证水轮机层的净高不少于3.54.0m,否则发电机出线和油气水管道 布置困难。（2）保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场 楼板面高程齐平。由于单机容量数万千瓦的发电机组多采用定子埋入式布置，故本设计也采 用定子埋入式布置，其上部机架埋入深根据发电机尺寸取为3moV2 = Vc +3= 1588.455+3= 1591.455m 1585.13m （设计洪水水位）。11贞眉内容且 1591.455-1585.455=64.0,故满足设讣要求。3.3.6起重机（吊车）的安装高程0 （起重机的安装高程是指吊车轨顶高程） 计算公式：Vc = V, +/?7

16、 +/如 + ht） +/?10 +/珀%发电机定子高度和上机架高度之和（埋入式布置為就仅为上机架的高度） 心一吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；固定的机组、设备、墙、柱、 地面之间保持水平净距0.3m,垂直净距0.6-1.0m （如采用刚性夹具，垂直净距 可减小为0.250.5m）他一最大吊运部件的高度。饥一吊运部件与吊钩间的距离（一般在1.01.5m左右），取决与发电机起吊方 式和挂锁，卡具。珞一主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离，可从起重机参数表查出。V7 =+ 為 + /、+ /片0 + /片 |=1591.455+0.4922+0.8+7.25+1.2+1.2=1602.3

17、92m33.7屋顶高程Vr计算公式：V/e=Vc + /712+/?13幅一小车高度；论为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取0.5mo% = % + % + 如=1602.3922+1.5+0.5=1604.392m。四. 根据起重量和宽度，确定吊桥型号重量取决于需要山它吊运的最重的部件，本设讣的最重部件为发电机转子的 重量，重206to当起重量大于75t,且台数不大于6台时，可考虑釆用双小车桥 吊，本设计采用双小车桥吊。五. 划分一，二期混凝土水电站厂房的施工是分期完成的，第一期浇筑的叫一期混凝土。首先浇筑一 期混凝土的LI的是为了形成封闭的挡水周界。包括尾水管扩散段、肘管断及主厂 房的

18、外墙、构架、吊车梁、屋顶等。页脚内容11页眉内容二期混凝土一般包括尾水管的直锥段、座环、蜗壳、发电机机座、及各层楼 板。发电机支承结构本设计采用圆筒式机座，圆筒壁厚取1.8m。为了使机座荷载的一部分经水 轮机座环传至下部块体结构，该内径要略小于座环的外径，一般取转轮直径的 1.3-1.4倍左右，本设计取为1.35倍转轮直径。六.主厂房的结构布置设计及厂房内各种设备的布:6.1主厂房上部结构(1) 屋面结构主厂房的屋面一般采用钢筋混凝土预制构件，以节省模板。常用的是薄腹屋 面梁，其上部为大型预制屋面板。屋面梁尺寸可从下面屋面梁尺寸表中查得。屋面的防水层和保温层可采用图示的结构，保温材料可用炉渣或

19、珍珠岩粉 等，厚度111当地气温条件决定。(2) 构架采用整体式构架，每一机组段设置3个构架。构架间距取为18.424-3=6.14mo 为简化设计施工，采用等跨布置。(3) 吊车梁及吊车柱为节约钢材，我国多采用钢筋混凝土吊车梁，支承在构架立柱的牛腿上。(4) 外墙(5) 楼板七.副厂房的布置设计(1) 副厂房的组成大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房中央控制室，继电保护盘，电缆室，蓄电池室，酸室和套间，蓄电池的通风 机室，机械修理间，电器工具间，油化验室，水化验室等。检修试验副厂房继电保护试验室，精密仪器试验室，测量表计试验室，高压试验室，电工修 理间，机械修理间，电气工具间，油化验室，水化验室等。工作生活副厂房交接班室，运行分场，检修分场，水工分场，总工程师室，厂长室，生产技 术科，会议室，资料室，测所、盥洗室。(2) 副厂房的位置副厂房布置于主厂房的上游。副厂房的宽度山于缺乏相应的数据，这里根据页脚内容11贞眉内容书本的相关资料确定宽度为5m墙宽为0.75mo八.厂内交通设计(1) 安装间的位置 安装间的位置安装间一般均布置爱主厂房对外有道路的一端，对外交通通道必须直达安装间， 车辆直接开入安装间以便桥吊卸货，所以安装间布置在主厂房的左侧。 安装间的髙程安装间的高程主要取决于对外道路的高程及