水电站厂房设计..

1、水电站厂房设计姓名班级学号老师I1=1么A一）工程概况图1为某水电站的厂房布置图，它是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m,坝址以上控制流域面积564km?,占全流域面积的75.3%,多年平均流量为17.6m3/s水库总库容为2.783x108m3,属多年调节。大坝区卅水泉房升压站北引水管卜JSiH观測井（0儼场超审:;房二;；安装场主变压器L2主变压器尸口室I图1厂房为坝后式，安装3台8000KW机组，总装机容量2.4x104KW，保证出力5500KW,多年平均发电量7260x104KW-h，年利用小时3025h,在系统中（地

2、方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。隧洞直径为5.2m。隧洞出口设有放空水库用的闸门。在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m，然后以三根2m的钢支管与机组相连。本工程规模

3、属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。二、水电站厂房主要设备1、水轮机和发电机亠斗曰丄i、H=64.3m斗丄e十丄-i、H=59.63m电站最大水头max，加权平均水头cp，最小水头Hmin=38.02m。按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。水轮机型号为HL220-LJ-140，单机额定出力为8333KW该机组适用H=65mmaxHmin二38mHp=58m，额定流量165m3/s,和电站水头范围比较匹配。发电机型号为SF800016/3300，单机额定出力8000KW（悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。b水轮机导叶0为0.35m。水轮机带轴长3.74m,发电机转子带轴

4、长4.785m.。一台机组在设计水头、额定出力下运行的尾水位为100.1m。2、调速器：选用YDT-3500型电气液压式3、主阀：采用卧式液压型摇摆式接力器双平板偏心蝴蝶阀4、桥式起重机：本电站的最重部件为发电机转子带轴重37.51,结合厂房布置要求。L12m选用起重机跨度k，主副钩最大起升高度分别为20m和22m，主钩最高位置至轨顶距离为0.911m，小车高度2.723m。厂房屋顶结构厚度为2.456m。三、设计技术要求厂房课程设计重点是主厂房内部主要设备和结构的布置，以及轮廓尺寸的决定。设计图应符合工程图纸的要求，说明书应能说明设计内容，文字通顺、整洁。二、水电站厂房布置说明书、辅助设备系

5、统(1) 、油系统：根据设备用油量选用6m3净油桶1只、6m3污油桶1只，净油设备压力滤油机2台，真空滤油机1台，共有设备齿轮油泵1台。绝缘油系统，选用8m3净油桶2只、8m3的污油桶2只。油净化系统与透平油共用，变压油的充油和排油均在安装场内。两类油的事故排油均由管道排往集水井，然后用油泵把事故油抽出来。(2) 、供水系统： 、技术供水，由于本电站水头范围为38.0264.31m,且水质、水温均满足要求，所以采用自流供水方式。取水口设在每台机组蝴蝶阀前的压力钢管上，并与全场技术供水总管连通，互为备用。每台机组供水管上均设电磁液压阀。以保证自动投入或切除。 、消防用水，全长设一消防用水总管与技

6、术供水总管联通。油库、油处理和变压器上安装消防喷雾头。一般情况下，采用自流供水就可满足全厂消防用水对水压的要求。但，为以防出现水电站最小水头运行情况，另设2台水泵(1台备用)从下游抽水送至消防总管，同时也作为技术供水的备用水源。(3) 、排水系统：分为机组检修排水、厂房渗漏排水和厂区排水。 、检修排水，采用廊道间接排水方式，即检修机组时，蜗壳和尾水管重的积水通过盘形阀的控制，先经廊道排往集水井，然后再由水泵抽排到尾水渠。集水井上设2台检修排水深井泵。2台深井泵同时运行，待积水抽空后，再由另一台抽排闸门的漏水。 、渗漏排水，与检修排水共用一集水井，设一台深井泵。检修排水泵可作为渗漏排水泵的备用泵

7、。渗漏排水泵的启动和关闭，由液压信号器根据集水井的水位变化控制。集水井的有效容积为40m3，可利用廊道容积为58.7m3。厂房沉陷、温度缝的渗漏排水、坝体渗漏水、机组盖与主轴密封渗漏排水、压力钢管伸缩节漏水等，经厂区内的排水沟、管引到集水井，然后再由渗漏排水泵排至尾水渠。 、厂区排水，选用4台单级双吸卧式水泵，厂区排水4台排水泵逐步启动，以减小常用变压器的压降。厂区的排水集水井的有效容积为94.13m3。 、压缩空气系统：高压其系统选用1.5m3贮气罐1只，高压空压机2台，其中1台备用，低压系统选用容积为3m3的制动和调相用的贮气罐各一只，低压空压机2台(互为备用)。为确保制动用气的可靠性，在

8、制动用气贮气罐的进气侧设置止逆阀，当2台贮气罐压力不平衡时，只允许调相用的贮气罐的气压进入制动贮气罐。风动工具和吹扫用气均从调相供气管引出。 、直流系统：由一组铅酸蓄电池(GGF-300型130个)2套充电装置组成，供全厂正常和事故情况下控制、保护、信号和自动装置的直流电源。蓄电池按浮充电方式运行。 、通风、采光：电站为地面式厂房，主厂房采用自然通风方式。中控室、载波室设空调机。蓄电池室和酸室设轴流风机，通过管道将酸气排至厂区外。对位于水轮机层的副厂房重的母线道，采用轴流风机通风散热。主机房采光采用自然光和人工照明相结合的方式。人工照明的正常电源采用常用电源系统。当厂用电故障时，利用蓄电池的直

9、流电供电。 、尾水闸门：电站3台机组共用一扇4X2m的平板滑动钢闸门，由1台5t的电动葫芦启闭。二、厂区布置主厂房位于坝后河床右岸位置，安装场布置在与右岸进场公路相连接。充分利用厂区与坝体之间的空间，这将有利于主厂房的通风、采光。将副厂房分为两部分，一部分在主厂房的上游，另一部分在主厂房的左端。变电站设置在左端的副厂房与溢洪道之间的一块平地上，占地面积约为200m2。.主变压器靠近左端的副厂房，设置两台主变压器并错开布置，且变电站与安装场同一高程。近变区布置在左端厂房的下游侧，设置围栏。35kv配电装置采用室内型设备。在此基础上，将35kv开关室布置在变电站下游侧。开关室面积约为8X20m2，

10、设两个出口，110kv的开关站高压设备均采用中型设备，110kv母线避雷器选用体积较小的氧化锌避雷器，并安装在构架上。在户外开关站下游布置厂区排水泵房。溢洪道布置在作案的一鼻形山脊上，用钢筋混泥土挡土墙与堆石坝相接，出口效能采用挑流消能形式。过木筏道布置在左岸山坡上。塔式进水口布置在右岸山体中。三、主厂房场内布置（1）、发电机及安装场发电机与安装场地面线在同一高程，布置3台SF8000-16/3300型发电机组。在机组上游区，布置YDT-3500型电气液压式调速器。每台机组均设6块机房盘（机组测温盘，自动盘，励磁调节盘，灭磁开关盘，动力盘，发电机组保护盘），均布置在大坝坝体上游挡水侧的挡墙上。

11、机组中心线上游侧布置蝴蝶阀吊孔（3.4X2.2米），在中心线下有设置吊物孔（2.5X2.5m），用以吊装水轮机层及层下的其他重金属设备。在发电机层右侧布置楼梯。在安装场内，设置（2.4X2.4m）的吊物孔以及与桥吊操作室相连通的楼梯。在安装场露面上布置转子轴空、，在轴空下设置转子墩，以便支撑转子。（2）、水轮机层在水轮机层上游布置蝴蝶阀液压控制装置、蝴蝶阀控制机柜以及蝶阀孔。在调速器与水轮机层上布置调速轴及其推拉杆。水轮机下游布置油、气、水道管以及机组检修排水用盘型阀和尾水管平圧操作阀门。竖井机墩进入孔布置在机墩下游侧。水轮机层右端安装场下层布置油库、油处理室、空气压缩装置室以及通往发电机和蝴

12、蝶阀室层的楼梯。发电机引线出线布置在水轮机上游侧第二象限+Y偏-X32.5。方向发电机风罩上，中性点引线布置在-X轴方向上的风罩上。在机墩旁水轮机层地面上布置复励磁变压器及其保护网。发电机出口电流互感器及中性点电流互感器布置在发电机机墩风罩上。（3）、蜗壳，尾水管层在蝴蝶阀室中布置有蝴蝶阀及其伸缩节、蝴蝶阀接力器漏油装置等。尾水管进人孔通道也设置在蝴蝶阀室中。四、主厂房结构布置1、上部结构1）、构架，主机室布置三台机组，在安装场与1#机组间，2#、3#机组间各设一沉降缝，将主厂房分为三个独立的单元。主厂房与副厂房之也设置一沉降缝，主厂房共设10个横向构架（温度沉降缝与构架并列）构架为“口”型整

13、体现浇钢架。构架横梁（屋顶大梁）为双坡。主厂房上游侧和下游侧立柱分别固结在水轮机层一下和发电机层一下的混凝土墙上。构架纵向设有多道连续梁、过梁。2）、屋顶。采用钢筋混凝土现浇屋顶，屋顶面板10cm厚，并用2cm水泥砂浆抹平，用1cm水泥砂浆面层、加二毡三油，在铺上屋面防水层。采用天沟排水。3）、吊车梁：采用T型钢筋混泥土梁。吊车梁由构架上的牛腿支撑。安装场的吊车梁为二等跨连续梁，1#、2#机组段为三跨不等连系梁。4）、发电机层楼板梁系。楼板下的主梁布置在上、下游构架立主间与发电机风罩间。主梁之间布置次梁，发电机楼板厚度为20cm。发电机层楼板为二期混凝土。主梁简支在构架的牛腿上。安装场楼板则与

14、构架同时整体浇注，主梁固结在构架立柱上。2、下部结构下部结构中，机墩和钢蜗壳外围结构为厂房二期混凝土。机墩采用圆筒形。机墩下侧开一进人孔。钢蜗壳上半圆形与其外围混泥土结构之间用沥青油麻垫层。尾水管为弯曲型，地板与机墩整体浇注，底板厚度为81.5cm，浇注尾水管顶板时在99.015m高程处设置一分缝。五、主厂房轮廓尺寸主要参数表项目名称高程（m）水轮机安装咼程100.275尾水管底板高程96.415厂房基础开挖高程95.6蝴蝶阀室地面咼程97.275水轮机层地面咼程101.877发电机层地面咼程107.255安装场地面咼程107.255吊车轨顶咼程116.255天花板高程119.478屋顶咼程1

15、21.934厂房总高度26.234主厂房长度46.82主厂房宽度25六、副厂房布置1、上游厂房：两层结构，第一层与水轮机通高程，上游侧布置母线廊道，下游侧布置电缆廊道和走廊。母线廊道布置1#、2#机组的引线，下游侧布置3#机组的引出线。均设保护网。安装场下布置油库，油处理室。油库上游侧布置有空压机室及楼梯间，第二层与发电机同高程，设有发电机出口电流互感器柜、励磁电压互感器柜以及放置励磁变压器的房间。在安装场上有布置工具间、高压实验室及楼梯间。2、左端厂房：分六层。第一次与水轮机层同高程，布置母线道、电缆道和水泵房。第二层与发电机同高程，布置开关室、蓄电池室、厂用变压器室、厂用配电装置室和电缆竖

16、井。第三层到第六层，布置电缆室、油化实验室等，第四层布置中控室、值班休息室和交接班室，中控室设置保护屏、直流屏、公用设备屏等。第六层布置会议室、阅览室、资料室及自动办公室等。第二层以上均设楼梯间、卫生间和洗澡间。35kv开关室布置在变电站中。副厂房主要房间面积表副厂房房间名称面积副厂房房间名称面积副厂房房间名称面积中央控制室124蓄电池室55自动化实验室20载波电话室40酸室与套间18工具间20厂用动力盘室38开关室154油化实验室42厂用变压室31油库109交接班室24仪表修理室24油处理室41夜班休息室20电工实验室49水泵室63会议室124高压试验室41空气压缩机室57阅览室21续电保护

17、实验室2135kv开关室154资料室21三、设计计算说明书一、设计水头确定水电站加权平均水头Hcp=59.63mHr=0.95Hcp则Hr=58.63X0.95=56.65，取设计水头Hr=57m二、压力管道直径及蝶阀的确定按经济流速确定压力管道直径，压力管道经济流速Ve一般为46m，取为4m/s管道直径计算公式：D=1.13管道内流速4QV=3.14D2对于主管，Q=49.5m3/sD=1.13Y49.54=3.976mV=4.00m/s对于支管，Q=16.5m3/sD=1.13P16.54=2.3mV=4.00m/s查水电站建筑物设计参考资料，蝶阀直径2.2米三、蜗壳尺寸的确定对蜗壳任一断

18、面wQimax360。:Q卩-maxi耳360vnR=r+2piai式中：Qi该断面流量pi该断面半径Qmax水轮机最大流量vc进口断面流速包角屮蜗壳进口断面Q断面半径p断面蜗壳半径R34515.811.123.1430013.751.052.9925511.690.962.832159.850.892.671657.560.782.451255.730.682.25753.440.521.95相关数据表四、尾水管尺寸计算图2混流式水轮机尾水管水电站所用尾水管为弯肘型，查水电站机电设计手册及水电站，图中相应尺寸如下：L1=2.417m，L=7.15m，H5=3.032m，B5=3.836m。五

19、、水电站厂房尺寸设计主厂房高程的确定电站机组在设计水头工作时，额定出力情况下运行的下游水位100.1m，以此作为设计低水位，水轮机安装高程按下式计算：水轮机安装高程T=W+Hs+B0/2式中：W水电站正常运行时可能出现的下游水位，一般取一台机组的过流量相应的尾水位。Hs水轮机允许吸出高VH=10-KgHS900Hs=10-(1.2X0.128X58)-100.1/900=0.98m导叶高度b0=0.35m。在基础资料里得下游平均水位为100.1m,开一台机时，下游水深为100.1m。考虑一定的安全裕量，Hs取0m,则水轮机安装高程T=W+Hs+B0/2=100.1+0+0.5X0.35=100

20、.275m尾水管底板高程尾尾=100.275-0.5B0-h式中：h尾水管高度(h=3.685m)尾=100.275-0.5X0.35-3.685=96.415m主厂房基础开挖高程 =-hF尾1式中：h1尾水管底部浇注混凝土厚度，0.815mF=96.415-0.815=95.6m水轮机机层地面高程 =+p+h1Tc4式中：pc蜗壳进口断面半径(0.902m)h4蜗壳混凝土保护厚度，0.7m1=100.275+0.902+0.7=101.877m发电机层地面高程=1+h式中:h发电机层与水轮机层高差=101.877+5.378=107.255m吊车安装咼程查水利机械表可知发电机转子带轴长为4.

21、785m，比水轮机转轮带带轴3.74m还要长，所以以调运发电机转子带轴为控制长度之一。调运时，转子的距地面的安全距离控制在0.6m、吊索长lm,再由电车资料可知吊钩只吊车轨道的距离为0.911m，则发电机层地面至吊车轨的咼度为：=0.6+4.785+1.0+0.911=7.296考虑主变压器的调运，要求吊钩与地面的距离为7.4m，则发电机层距地面的高度为：=7.4+0.911=8.311m电站采用9m,所以吊车轨道高程：C=107.255+9=116.255m天花板高程R=C+h12+h13式中：h12轨顶到吊车小车距离，可从起重机主要参数表查出h13吊车检修预留空间，0.5m所以，屋顶高程：R=116.255+2.723+0.5=119.478m厂房结构厚度为2.456m，则屋顶高程为121.934m厂房总高度为26,234m主机房净高12.223m上部结构14.679m。主厂房长度L的确定L=nL+L+A.L0安式中：L主厂房长度n机组台数L0机组段长度L安一安装间长度L边