水电站厂房毕业设计

PAGEPAGE86摘要瀑布沟水电站位位位于长江江流域域岷江水水系的的大渡河河中游游，地处处四川川省西部部汉源源和甘洛洛两省省境内。电电站站采用堤堤坝式式开发，是是一一座以发发电为为主，兼兼有防防洪、拦拦沙等等综合利利用效效益的大大型水水电工程程。瀑瀑布沟电电站系系从下游游算起起的第5级，装装机规模3330万KW，保保证出力922.6万KWW，多年平平均均发电量1445.8亿KKW/h。电电站额定定水头头148m，单单机引用用流量量417mm33/s。电站站拦河大大坝为为砾石土土直心心墙堆石石坝，水水库正常常蓄水水位850..00m，汛汛期运行行限制制水位8411.000m，死死水位7900.000m，水水库库容533.9亿m33，其中调调洪洪库容10..56亿m33、调节库库容容38.8822亿m3，为季调调节节水库。这次我的毕业设设设计是瀑瀑布沟沟水电站站厂房房的初步步设计计，其主主要内内容由以以下五五大块组组成：：1.水电站主要要设设备的选择择择：包括括水轮轮机、蜗蜗壳、尾尾水管、发发电电机、调调速器器、厂房房起重重设备及及主变变压器等等；2.水电站引水水系系统的设计计计：包括括厂房房枢纽型型式的的选择、引引水水建筑物物的组组成、尾尾水系系统的布布置等等；3.调节保证计计算算：包括调调调压室的的设计计、机组组关闭闭时间的的确定定等；4.厂房设计：：包包括厂房尺尺尺寸的确确定、厂厂内设备备及其其布置、副副厂厂房的结结构布布置；5.压力管道的的结结构设计：：：包括压力力管管道钢衬衬厚度度的计算算、钢钢衬的抗抗外压压失稳计计算。该说明书是毕业业业设计的的一部部分，主主要用用来说明明设计计依据，具具体体的设计计结果果详见设设计计计算书。主要参考文献：：：《水力机械》，水水利电力出版版社，金钟元元主编《水电站建筑物物物》，武武汉水水利水电电学院院主编《水电站机电设设设计手册册》（水水力机械械、电电气一次次），水水电站机机电设设计手册册编写写组主编编《水电站厂房设设设计》，水水利利电力出出版社社，顾鹏鹏飞、喻喻远光主主编《水电站动力设设设备设计计手册册》，河河海大大学骆如如蕴主主编《水轮机设计手手手册》，哈哈机机研主编编《水电站》，黄黄黄河水利利委员员会主编编《水电站建筑物物物设计图图册》，清清清华大学学主编编《水工建筑物》，武武汉水利水电电学院主编《地下厂房设计计计规范》，武武汉水利水电电学院主编《水电站工程图图图集》，武武汉汉水利水水电学学院水电电站教教研室主主编关键词：电站厂房设计目录前言…………………………33内容提要………………4第一章.瀑布沟沟沟水电站站工程程概况……………………5一．概述……………………55二.瀑布沟水电电站站的作用…………………5三.基本工程资资料料………………………5第二章.水电站站站主要设设备的的选择……………………6一.轮机的选择择………………6二.发电机的选选择择………………………9三.调速器的选选择择………………………11四.吊车的选择择………………13五.变压器的选选择择………………………13第三章.厂房的的的布置设设计………………13一.确定厂房的的平平面尺寸…………………13二.确定厂房各各高高程……………………17第四章．电站枢枢枢纽布置置设计计…………17第五章．引水系系系统设计计…………………18一.进水口的设设计计…………………………18二.引水道的设设计计…………………………19三.尾水洞断面面尺尺寸设计…………………19四．调压室的结结结构尺寸寸计算算…………19五.无压尾水隧隧洞洞的结构尺尺尺寸计算………………19第六章．压力管管管道的结结构计计算………………………21第七章．主厂房房房内部的的设备备及其布布置……………21第八章．副厂房房房的布置置…………………22第九章．参考文文文献…………………………24第十章．致谢……………………25附件1瀑布布沟沟水电站厂厂厂房设计计计算算书附件2瀑布布沟沟水电站厂厂厂房设计计图纸纸前言本次毕业设计开开开始于4月224号，到110月30号号结束，历历时时半年。，指指导老师为梁梁通老师。本本组的设计任任务主要为地地下式电站厂厂房的设计，其其中包括水电电站主要设备备的选择、电电站枢纽布置置设计、厂房房布置设计、引引水系统设计计以及地下厂厂房开挖稳定定分析的简单单计算。通过过本次设计，培培养了我们综综合利用所学学理论知识和和设计技能解解决实际问题题的能力，是是对我们所学学知识的一次次全面训练和和提高。在设计过程中，梁梁通老师给了了我们很大的的帮助，尽管管他自己的工工作很忙，总总是尽可能的的抽出时间来来悉心指导我我们，帮我们们解决了许多多设计难题，我我在此表示万万分感谢。同同时，其他组组的指导老师师以及同学也也给了我们很很多的帮助。我我们在设计中中，也充分发发挥了自己的的所学，期间间查阅了许多多工程书籍，以以及参照了许许多国内已建建水电工程，这这大大开阔了了我们的设计计视野，有效效的提高了我我们独立分析析问题和解决决问题的能力力。本次毕业设计成成成果为：：设计计说明书书一份份、设计计计算算书一份份、设设计CAD大大图*张。由由于是初初次设设计实际际工程程，有些些地方方思路不不是很很清晰，出出错错是在所所难免免的，请请老师师批评指指正，谢谢谢！内容提要这次我的毕业设设设计是瀑瀑布沟沟水电站站厂房房的初步步设计计，其主主要内内容由以以下五五大块组组成：：1.水电站主要要设设备的选择择择：包括括水轮轮机、蜗蜗壳、尾尾水管、发发电电机、调调速器器、厂房房起重重设备及及主变变压器等等；2.水电站引水水系系统的设计计计：包括括厂房房枢纽型型式的的选择、引引水水建筑物物的组组成、尾尾水系系统的布布置等等；3.调节保证计计算算：包括调调调压室的的设计计、机组组关闭闭时间的的确定定等；4.厂房设计：：包包括厂房尺尺尺寸的确确定、厂厂内设备备及其其布置、副副厂厂房的结结构布布置；5.压力管道的的结结构设计：：：包括压力力管管道钢衬衬厚度度的计算算、钢钢衬的抗抗外压压失稳计计算。该说明书是毕业业业设计的的一部部分，主主要用用来说明明设计计依据，具具体体的设计计结果果详见设设计计计算书。第一章.瀑布沟沟沟水电站站工程程概况概述瀑布沟水电站位位位于长江江流域域岷江水水系的的大渡河河中游游，地处处四川川省西部部汉源源和甘洛洛两省省境内。电电站站采用堤堤坝式式开发，是是一一座以发发电为为主，兼兼有防防洪、拦拦沙等等综合利利用效效益的大大型水水电工程程。瀑瀑布沟电电站系系从下游游算起起的第5级，装装机规模3330万KW，保保证出力922.6万KWW，多年平平均均发电量1445.8亿KKW/h。电电站额定定水头头148m，单单机引用用流量量417mm33/s。电站站拦河大大坝为为砾石土土直心心墙堆石石坝，水水库正常常蓄水水位850..00m，汛汛期运行行限制制水位8411.000m，死死水位7900.000m，水水库库容533.9亿m33，其中调调洪洪库容10..56亿m33、调节库库容容38.8822亿m3，为季调调节节水库。瀑布沟水电站的的的作用1．综合作用：：：本电站是是以以发电为为主，兼兼有防洪洪、拦拦沙等综综合利利用任务务的工工程。由由于具具有较大大库容容，可调调节流流量，拦拦截泥泥沙，对对下游游水电站站有较较大效益益。2．发电：本电电电站装机容容量量330万KKW，保证出出力92.66万KW，多多年平均均发电电量145..8亿KW//h。由于水水库调节节，提提高枯水水期下下泄流量量，下下游龚嘴嘴和铜铜街子两两电站站将增加加保证证出力21..5万KW，枯枯水期电电量77.8亿KWW/h。3．漂木：利用用用河道漂木木送送木材是是大渡渡河流域域木材材运输的的主要要形式。水水库库形成后后，将将木材在在库内内收漂，拖拖运运至坝前前，从从木材联联合运运输机过过坝，年年过木量1000万m3。4．防洪：水库库库预留一定定的的防洪库库容，通通过洪水水期水水库调节节，可可削减下下泄洪洪峰流量量，使使下游乐乐山市市沙湾区400余个江心心洲洲（居民3万万多人）的的防防洪标准准从不不足2年一遇遇提高到5年年一遇，同同时时提高了了下游游2个已建电电站的防防洪标标准。5．拦沙：瀑布布布沟坝址悬悬移移质年输输沙量量占龚嘴嘴水库库年输沙沙量的的85.33%%，瀑布沟沟水水库运行500年，泥沙沙出出库率仅122.3%，能能有效的的解决决龚嘴和和铜街街子两电电站因因水库泥泥沙淤淤积对电电站安安全运行行的影影响，缓缓解龚龚嘴水库库淤积积对成昆昆铁路路安全运运营的的威胁。6．航运：大渡渡渡河下段沙沙湾湾以下为为通航航河段。瀑瀑布布沟水库库调节节后，汛汛期下下泄流量量减少少，枯水水期下下泄流量量增加加250～3300m33/s，改善善下游航航运条条件。三．基本工程资资资料1．水库水位：：：校核洪水位―――――851..32m33/s设计洪洪水位――――847..663mm3/s正常蓄水位―――――850..00m33/s汛期限限制水位―――841..000mm3/s死水位―――――――790..00m33/s2．下游尾水位位位：校核洪水尾水位位位－679..84m33/s设计洪洪水尾水水位－－678..990mm3/s正常尾水位―――――669..80m33/s最低尾尾水位――――667..660mm3/s3．机组工作水水水头：最大工作水头――――181..70m33/s最小工工作水头―――114..330mm3/s额定工作水头――――148..00m33/s第二章水电站主主主要设备备的选选择一.水轮机的选选择择1．水轮机型号号号的选择由设计资料可以以以知道，该该水水轮机最最大工工作水头Hmmax=11881.77m，最最小工作作水头头Hmin=11114.33m，额额定工作作水头头Hr=1488mm。混流式式水水轮机结结构简简单，运运行稳稳定，效效率高高，应运运广泛泛，切适适用水水头在30～～700m，故优先先选选择混流流式水水轮机。查《混流式水轮轮轮机模型型转轮轮主要参参数表表》，初初步选选定HL2000，HL1180两种型型号。在在最优优工况下下效率率分别为为：ηη200=9900.7%、ηη180=9922.0%；汽汽蚀系数数：σσ200==00.0888、σ180=00.0755。所以选选用HL1880水轮机。2．转轮直径的的的计算其中：——水轮机的额额定定出力，可可可由发电电机的的额定出出力（即即机组容容量）求求得。即即为发发电机效效率，对对于大中中型发发电机取取=996～98%%。——水轮机的单单位位流量，在在在水轮机机以额额定出力力工作作时，应应选用用在限制制工况况下的值进进行行计算，可可以以由《水水轮机机模型转转轮主主要参数数表》中中查得。——水轮机的设设计计水头。——原型水轮机机在在限制工况况况下的效效率，由由于转轮轮直径径尚未求求得，效效率修正正值也也不能计计算，所所以得不不出确确切的值。计计算时可可根据据经验初初步假假定（一一般为为限制工工况下下的增加2%%~3%），待待求得后再再作作校核。将以上各值代入入入(2-1))式中便可可计计算出转转轮直直径，该直直径径尚须按按规定定的系列列尺寸寸选用相相近而而偏大的的标准准直径，选选用用与之接接近而而偏大的的标准准直径D1=6.55mm。水轮机转速的计计计算在原型水轮机的的的最高效效率的的情况下下：考虑到制造工艺艺艺水平的的情况况，取ε1=1%；由由于水轮轮机所所应用的的蜗壳壳和尾水水管的的型式与与模型型基本相相似，故故认为ε2=0，则效效率修正正值：：式中——考虑虑工艺水平影影影响的效率率修修正值；；——考虑异形部部件件影响的效效效率修正正值。由此便可得出水水水轮机在在限制制工况下下的效效率为（222-3）式中——模型水水水轮机在在限制制工况下下的效效率，可可查《水水轮机模模型转转轮主要要参数数表》得得到。由由上式计计算出出的效率率应和和前面式2--1假定的效效率相同同否则则应将该该值带带入计算算。为了使水轮机在在在加权平平均水水头下有有最高高的效率率，上上式中的的单位位转速应应采用用最优单单位转转速；水头头应应采用加加权平平均水头头。由由此可将将上式式改写为为式中——原型型水轮机的最最最优单位转转速速，同样，计算得的的的转速亦亦需按按规定选选用相相近的发发电机机标准同同步转转速，并并使其其略大于于计算算得的转转速，这这样可使使发电电机具有有较小小的尺寸寸和重重量。最最终选选用与之之接近近的标准准同步步转速4．工作范围的的的验算在选定，的情况况况下，=00..86mm3/s。水轮轮机的和各各种种特征水水头下下相应的的值分分别由计计算得得出：则水轮机的最大大大引用流流量QQmax为：：对值在各水头下下下的计算公公式式如下：：按水轮机的最大大大水头、最最小小水头，以以及及所选定定的直直径、转速速计算出出单位转转速和和；按设计计水水头和所选选定定的直径径计算算出水轮轮机以以额定出出力工工作时的的最大大单位流流量。然然后在水水轮机机主要综综合特特性曲线线图上上分别作作以、和为常数的的直直线，这这些直直线所包包括的的范围即即给出出了水轮轮机的的相似工工作范范围，若若此范范围包括括了主主要综合合特性性曲线的的高效效率区时时并在在5%出力限限制线以以左时时，则认认为所所选定的的和是满意的的，否否则应适适当调调整或的数值。在HL180水水水轮机的模模型型综合特特性曲曲线图上上，分分别画出出=8820L//mmin、=60..33、=76..00的直线，在在在图上我我们可可以看到到这些些直线所所标出出的水轮轮机相相似工作作范围围基本上上包括括了特性性曲线线的高效效率区区，所以以对所所选定的的直径径D1=6.55m，n=1255还是比比较满意意的。5．水轮机的吸吸吸出高Hs的的计算由水轮机的设计计计工况查HLL180水轮轮机的模模型综综合特性性曲线线，查的的相应应的汽蚀蚀系数数σ=0.0088；由设计计水水头Hr=1488mm，查汽蚀蚀系系数修正正曲线线图可的的σ=0.00118，则可求求的水轮轮机的的吸出高Hss为：为水轮机安装处处处的海拔拔高程程,w为下游最最低低水位6688.688m。则水轮机的安装装装高程为为：6．绘制运转特特特性曲线，并并校核论证机机组的工作稳稳定性水轮机型号：HHHL1880--LJ--6550；特征水头：Hmmmax=11881.77m，HHmin=11114.33m，HHr=1488mm；水轮机的额定出出出力：==556万KW；；水轮机安装高程程程：T=6644m。当水头一定时，对对应于模型水水轮机的为一一常数，在相相应的主要综综合特性曲线线上作为常数数的平线，它它与个等效率率曲线相交于于许多点，记记取各点上的的和值,便可求求得各点相应应的7．计算设备重重重量估算水轮机总重：K、b是与水头头有关关的系数数，a是与转转轮直径径有关关的系数数，转轮重量：金属蜗壳重量：：：，为一个只与符符符号有关关的系系数。以上估算公式都都都是经验验公式式，于实实际情情况还是是有很很大的出出入，故故需要多多参照照类似工工程，以以得到较较为精精确的值值。发电机的选择1．发电机的技技技术特征：：由初始资料可知知知发电机机的额额定容量量为661200000KVAA/555万KW，功功率因数数为00.9，电压压等级推推荐使使用18KWW，定额频频率率为50HZZ，额定转转速速n=12255<150初步步选选定伞式式发电电机。该型型式式的发电电机机机组高度度小，重重量较轻轻。材材料消耗耗较少少；但其其运行行稳定型型较差差，推力力轴承承损耗较较大，安安装维修修较困困难。磁极对数：极距距距：Sf为发电机的的额额定容量（KKVA）Kj系数，一般般为为8～100，容量大大取取上限，则则取取Kj=10。定子内径：定子子子铁芯长长度：：C机械常数，对对对大容量发发电电机可取C==20**1004N发电机容量量（MW）定子铁芯外径：：：当n≤166..77时，飞逸转速：k对混流式水轮轮轮机取1.88～2.3，则则取1.8。故最终选定半伞伞伞式发电电机SSF5550－－48/117760，采用用全空冷冷的冷冷却方式式。额定电压的选定定定：一般情况下，从从从发电机机的经经济指标标来看看，希望望采用用额定电电压较较低的方方案，这这样可使使发电电机消耗耗的绝绝缘材料料和有有效材料料相应应减少，但但这这样又会会使绕绕组接线线和母母线用铜铜量相相应增加加，因因此一般般希望望采用较较高一一级的电电压。由由发电机机的额额定容量N==5600MWW，选择推推荐荐额定电电压为为=18KKVV。额定功率因数cccos的选选定：发电机额定功率率率系数的的大小小影响发发电机机的尺寸寸和可可能提高高的电电势数值值。发发电机的的额定定功率因因数减减小，无无功电电流增大大，发发电机的的电势势相应提提高，发发电机的的功率率极限就就相应应提高，也也就就提高了了发电电机的稳稳定运运行水平平，同同时在水水轮机机超过设设计水水头运行行时可可获得多多发电电能的效效益。但另另一方面，在在发电机的的额定有功功功率一定定时，减小小功率系数数就增大了了发电机的的容量，因因而增大了了发电机的的尺寸和材材料消耗，发发电机的总总重量也相相应增加。由机组的容量，选选择发电机机的额定功功率系数为为cos=00.92．发电机尺寸寸寸估算：1)定子机座外外径径D1由于取2)风洞内径DD22时3)转子直径DD33在初步设计阶段段段，转子子直径径可近似似等于于定子铁铁芯内内径，忽忽略气气隙宽4)下机架跨距距DD4由为水轮机坑内内内径，与水水轮轮机转轮轮直径径有关，推推力力轴承装装置直直径D6：40000～50000之间，励励磁磁机外径D7：36000～48000之间。7)定子机座高高度度h1时8)上机架高度度hh2对伞式不承载机机机架9）推力轴承高高高度h310)定子机座座座支承面面到下下机架支支承面面或到下下挡风风板的距距离hh8对于伞式承载机机机架11)下机架支支支承面到到大轴轴法兰盘盘面的的距离h912)定子支承承承面到大大轴法法兰盘面面的距距离h1013)定子子子机座支支承面面到发电电机顶顶部高度h14414)发电电电机大轴轴高15）发电机总总高高H详细计算结果见见见设计计计算书书。发电机外形尺寸寸寸图3．设备重量估估估算：发电机总重：为发电机重量系系系数，取取=27。发电机转子连轴轴轴重：上支架重：下支架重：发电机定子重：：：以上估算公式都都都是经验验公式式，于实实际情情况还是是有很很大的出出入，故故需要多多参照照类似工工程，以以得到较较为准准确的值值。三．调速器的选选选择1．调速功的计计计算水轮机的调速功功功为：式中：A—————调速功（JJJ）；——最大水头（mmm）；Q—最大水头下下额额定出力时时时的流量量（）；——水轮机转轮轮直直径（m）。2．接力器的选选选择对大型调速器优优优先采用用两个个接力器器来操操作导水水机构构，每个个接力力器的直直径可可按下列列经验验公式计计算：：式中——计算系系系数，可可由《水水力机械械》表表5-3查得得；——调速系统的的额额定油压（kkg/cm22）；通过计算取取为4.0MMPa——导叶高度（mmm）；——水轮机转轮轮直直径（m）；由上式计算得到到到值，便可可在在标准接接力器器系列表表中选选择相邻邻较大大的直径径。接力器最大行程程程（mm）可可由下列列经验验公式求求得：：=（1.4～11..8）（mmm）式中——导叶最最最大开度度（mmm）。可由模模型水轮轮机的的导叶最最大开开度依下式式换算求求得：、——分别为原原型和和模型水水轮机导导叶轴轴心圆的的直径径；、——分别为原原型和和模型水水轮机的的导叶叶数目。将所求得到的的的的单位转转化为为m，则可求求得两个个接力力器的总总容积积为：（m3）3．调速器的选选选择：大型调速器的型型型号是以以主配配压阀的的直径径来表征征的，主主配压阀阀的直直径可由由下式式计算：：导叶从全开到全全全关的直直线关关闭时间间管内油的流速由此选择与之相相相邻的DT－－200－440型号的电电器液压压型调调速器。油压装置的选择择择：此处油压装置不不不考空放放阀和和进水阀阀的用用油，则则压力力油罐的的容积积按下式式估算算：由此选定与之相相相邻的YZ－－20/2－40型型分离式式油压压装置。四．吊车的选择择择起重机允许起吊吊吊的最大大重量量（包括括平衡衡梁和吊吊具）称称为额定定起重重量。起起重机机的额定定起重重量，应应根据据最重吊吊运件件的重量量（一一般为发发电机机转子带带轴）加加起吊工工具的的重量（包包括括平衡梁梁和专专用吊具具）。具有上部结构的的的厂房一一般选选用桥式式起重重机。在在水电电站中，双双小小车桥式式起重重机比单单小车车桥式起起重机机耗钢量量小，能能降低厂厂房上上部高度度，对对地下式式或坝坝内式厂厂房比比较有利利，故故选用双双小车车桥式起起重机机。初步估计厂内最最最大和最最重的的部件为为发电电机转子子连轴轴发电机转子连轴轴轴重：故选用与之接近近近而偏大大的22*4000双双小车桥桥式起起重机。五．变压器的选选选择主变压器的容量量量一般取取发电电机容量量的330％，参照照类似工工程经经验，采采用DDPS－2004000/500型号号的主变变压器器。（单单相，强强迫油循循环水水冷，三三卷，额额定容量20040000KKVA和升压压电压5000KV的变压压器），尺尺寸寸：长*宽**高（mm）＝＝85200**46550**71550，吊吊出铁芯芯高1110000mmm。第三章．厂房的的的布置设设计一．确定厂房的的的平面尺尺1．计算尾水管管管和蜗壳的的形形式及尺尺寸①当水轮机的最最最大工作水水头头在40m以以上时，蜗蜗壳壳通常采采用金金属蜗壳,这种蜗壳壳多多适用于于中高高水头的的混流流式水轮轮机。为为改善蜗蜗壳的的受力条条件及及过流条条件，采采用圆形形断面面。⑴蜗壳主要参数数数的选择：：蜗壳的包角:::对圆断面面的的金属蜗蜗壳，由由于它过过流量量较小，蜗蜗壳壳采用的的外形形尺寸对对水电电站的尺尺寸和和造价影影响不不大，应应此为为获得良良好的的水力性性能，大都都采用＝3450。蜗壳座环的形式式式的各尺尺寸可可以查《金金属属蜗壳座座环尺尺寸系列列表》。在在蜗壳末端端由于断面面过小而不不能和蝶形形边相切，因因此采用椭椭圆断面。一般希望将蜗壳壳壳进口断断面平平均流速速取的的大些，这这样样可以得得到较较小的蜗蜗壳尺尺寸，但但这样样却使水水力损损失增大大，因因此合理理的选选择进口口平均均流速是是很重重要的。蜗蜗壳壳进口断断面平平均流速速查蜗蜗壳进口口断面面的平均均流速速曲线图图可得得到。⑵蜗壳得水力计计计算：a．蜗壳的进口口口断面：断面的面积：断面的半径：从轴中心线到蜗蜗蜗壳外缘缘的半半径：b．对于蜗壳中中中间任意断断面面：式中——座环外外外半径——从蜗壳鼻端端起起算至计算算算断面的的角度度——分别为计算算断断面处的流流量、断断面半径径及边边缘半径径。]]蜗壳外形尺寸图图图（单位位：米米）蜗壳中间任意断断断面水力力计算算表345400.23.4512.00300348.03.2211.54255295.82.9711.04210243.62.7010.49165191.42.399.88120139.22.049.187587.01.618.323034.81.027.141517.40.726.54②尾水管的主要要要形式及其其主主要尺寸寸的确确定：对大型水轮机，为为了减少尾尾水管的开开挖深度，均均都采用弯弯肘形尾水水管。初步步选定标准准混凝土肘肘管。其尺尺寸如下表表所示：12.64.52.721.351.350.6751.821.226.516.929.2517.688.7758.7754.387511.837.93锥管的单边扩散散散角，对混混流式水水轮机可可取=。为减小小厂房房基础的的岩石石开挖，可可将将尾水管管的出出口扩散散段向向上倾斜斜。中间支支墩。尾水管尺寸示意意意图（单单位：：米）2.确定机组的的宽宽度和厂房房房的宽度度①机组段宽度的的的确定：机组段+X方向向向的最大大长度度；机组段-X方向向向的最大大长度度.下面分别计算蜗蜗蜗壳层、尾尾水水管层、发发电电机层，最最后后取三者者间的的最大值值。蜗壳层：，--蜗壳外部部混凝凝土厚度度尾水管层：====B—尾水管的宽宽度度－尾水管的混凝凝凝土边墩墩厚度度发电机层：＝＝＝＝－发电机风罩内内内径－发电机风罩壁壁壁厚－两台机组之间间间风罩外外壁净净距故初步确定机组组组段长度L1＝30m。②端机组长度的的的确定：为附加长度＝③主厂房宽度的的的确定：mA－风罩外壁至至至上游墙内内侧侧的净距距－发电机风罩壁壁壁厚－发电机风罩内内内径－蜗壳外部混凝凝凝土厚度度3．确定安装厂厂厂的平面尺尺寸寸安装厂的宽度与与与主机室室宽度度相等；；安装装厂的长长度一一般为机机组段段长度的1～～1.5倍，考虑虑安装厂要要布置上机机架，发电电机转子带带轴，水轮轮机转子带带轴和水轮轮机顶盖。故故初步设计计取。二．确定厂房各各各高程1．水轮机安装装装高程：水水轮轮机安装装高程程是一个个控制制性的高高程，它它取决于于水轮轮机的机机型、允允许吸出出高度度和电站站建成成后厂房房的下下游最低低水位位。前面面计算算得2．主厂房基础础础开挖高程程：：h2，h3见尾尾水管尺寸表表表；h1为尾水管管底部部混凝土土衬砌砌3．水轮机层地地地面高程：：，其中δ为蜗壳壳壳外包混混凝土土4．发电机装置置置高程：h5－发发发电机机机墩进进人孔高高度h6－进进进人孔顶顶部混混凝土厚厚度（考考虑发电电机的的安装）。5．发电机楼板板板高程：h－发电电电机安装装坑深深度6．起重机的安安安装高程：：h7－上机架的的高高度h8－吊运部件件与与固定的机机机组或设设备的的垂直净净距h10－吊运部部部件与吊钩钩间间的距离离h11－主钩最最最高位置到到轨轨顶距离离h9－最大吊运运部部件得高度度度7．屋顶高程（顶顶顶拱之下下）：：h12－小车车车高度h13－检修修空间第四章．电站枢枢枢纽布置置设计计枢纽的初步设计计计布置：：挡水水建筑物物为直直心墙土土石坝坝，布置置在主主河道上上，轴轴线方向向；地下厂厂房深深埋于左左岸山山体内，埋埋深深220～3360m，距距河边约4000m，厂区区围岩多多数为为质量好好的ⅠⅠ，Ⅱ类花岗岩岩体，厂厂房纵轴轴方向向；进厂交交通通采用公公路隧隧洞，直直接于于乌斯河河镇相相接；在在主厂厂房的下下游平平行布置置主变变和尾水水闸门门室，开开关站站设于地地下厂厂房顶部部的山山坡上，高高程程约910mm。在尾水水闸闸门室后后面设设2条无压尾尾水隧洞洞，其其轴线于于厂房房纵轴方方向垂垂直；岸岸边溢溢洪道布布置在在左岸较较平缓缓的地方方，大大致平行行于河河道，在在河道道于厂房房中间间位置。详详细细布置见见大图图。第五章．引水系系系统设计计引水建筑物的功功功用是集集中落落差，形形成水水头，并并将符符合水质质要求求的以及及有一一定数量量的水水引向水水力发发电机组组，还还将发电电后的的水流排排向下下游。引引水建建筑物可可分为为无压引引水及及有压引引水两两大类。这这里里采用有有压引引水建筑筑物，采采用压力力钢管管。一．进水口的设设设计：选择和设计进水水水口的形形式，确确定尺寸寸及高高程，并并选择择启闭设设备。在坝坝址左岸山山体雄厚，自自然边坡坡坡形较为完完整，参照照溪落渡工工程，采用用岸塔式进进水口。1.估算不出现现吸吸气漩涡的的的临界淹淹没深深度：H－闸门孔口净净净高V－闸门断面水水水流速度C－经验系数S－闸门顶低于于于最低水位位的的临界淹淹没深深度2.估算有压进进水水口的轮廓廓廓尺寸：：a．进口段：连连连接拦污栅栅与与闸门段段，隧隧洞为平平底，两两侧收缩缩曲线线为四分分之一一圆弧，上上唇唇收缩曲曲线为为四分之之一椭椭圆，椭椭圆的的曲线方方程为为：式中a可取闸门门处的的孔口高高度H，b可可以取H∕3b．闸门段：闸闸闸门段设计计成成矩形，设设置置检修闸闸门和和快速事事故闸闸门各一一道，尺尺寸相等等。其其中门宽B等等于隧洞洞直径径，门高H略略大于门门宽。c．渐变段：采采采用圆角过过渡渡，圆角角半径径可按直直线规规律变为为隧洞洞半径R。渐渐变段的的长度度取隧洞洞直径径的2倍，侧侧面扩散散角取取。3.有压进水口口的的主要设备备备的选择择：a．拦污栅的布布布置：为便便于于过水和和清污污，采用用垂直直的立面面布置置和平面面的形形状。拦拦污栅栅与进水水口的的距离不不小于于洞径，则则初初步设计计时取取10m。b．闸门及启闭闭闭设备的选选定定：主要要参照照一些类类似工工程，以以及一一些工程程经验验，初步步估计计闸门重重量，以以及尺寸寸，尽尽量要求求型号号种类少少，一一机多用用。C．通气孔：其其其作用主要要是是，当引引水道道充水时时用以以排气，当当事事故闸门门关闭闭放空引引水道道时用以以进气气以防出出现有有害的真真空。由由于这里里闸门门设置为为后止止水，必必须设设置专用用的通通气孔。通通气气孔的面面积取取决于事事故闸闸门紧急急事故故关闭时时的进进气量，此此进进气量一一般取取此进水水口的的最大引引用量量。设在在有压压进水口口的事事故闸门门之后后，其面面积为为：－空气进气量，采采用引水道道最大引用用流量－允许进气流量量量，隧洞洞中一一般取70～～80m//ss。二．引水道的设设设计①发电机为单机机机单管供水水，选选其中最最长的的一条引引水管管道计算算。管管道直径径可靠靠下式初初步估估算：恒定流计算主要要要为了确确定管管道的水水头损损失。管管道的的水头损损失对对于水电电站装装机容量量的选选择、电电能的的计算、管管径径的确定定等都都是必不不可少少的。水水头损损失包括括摩阻阻损失和和局部部损失两两种。1）沿程损失管道中的沿程损损损失与水水流形形态有关关。对对于水电电站的的压力水水管，水水流一般般处于于紊流状状态，沿程程损失利用用曼宁公式式计算。2）局部水头损损损失局部水头损失发发发生在进进口、门门槽、弯弯段、变径径段、分岔岔等处，具具体的计算算公式参见见《水力学学》。沿程损失和局部部部水头损损失之和就就是总水水头损失失。在本设计恒定流流流计算中中以调调压室为为界，分分别计算算调压压室以前前引水水道的水水头损损失和调调压室室以后尾尾水道道的水头头损失失。计算算过程程见计算算书。计算书分别计算算算在设计计水头头H0下，、、时在丢弃弃全负负荷和增增加全全负荷两两种工工况下的的最大大转速升升高，最最大压力力升高高和尾水水管最最大真空空度。在在计算中中选择择了最长长管线线进行计计算。详详细计算算过程程见计算算书。三.尾水洞断面面尺尺寸设计：：：尾水洞断面采用用用圆形断断面，根根据规范范取尾尾水隧洞洞经济济流速为为。尾水洞洞采用用三机一一洞，对对于三机机一洞洞的尾水水隧洞洞其经济济直径径为：四．调压室的结结结构尺寸寸计算算对于尾水调压室室室,调压室水水位波动动稳定定的条件件是：：——尾水隧洞的的长长度——尾水隧洞的的断断面积——尾水隧洞的的阻阻力系数——最小静水头头；；——最小工作水水头头按工程经验，一一一般取调压室的涌浪计计计算a.调压室最低低水水位计算：：：采用圆筒式调压压压室，则则认为为阻抗系系数，公式式简化为为：,其中，。调压室最低涌浪浪浪水位为为：。b．丢弃全负荷荷荷后波动第第二二振幅计计算c．调压室最高高高水位计算算：：对的圆筒式调压压压室，按照照VVogt公式式计算：：当增加全负荷时时时，则公式式简化化为：，其中由初步设计可以以以知道，尾尾水水管的底底板高高程为6455.1m，而而调压室室的底底面高程程至少少在639..02m以下下，况且且调压压室下面面还要要布置一一个管管径20m尾尾水隧洞洞，说说明该水水电站站不适合合设调调压室。故故修修改初步步设计计，参照照类似似工程，采采用用无压尾尾水隧隧洞。五.无压尾水隧隧洞洞的结构尺尺尺寸计算算尾水洞断面采用用用城门洞洞形断断面，根根据规规范取尾尾水隧隧洞经济济流速速为。尾水水洞采用用三机一一洞，则则。主要设设计依依据是任任何时时候要保保持其其水流为为无压压的，故故其洞洞高一定定要大大于下游游校核核洪水位位。具具体尺寸寸详见见计算书书。第六章．压力管管管道的结结构计计算在设计中进行压压压力管道道的结结构计算算。在在计算中中取压压力钢管管与蜗蜗壳连接接开始始渐变前前的断断面进行行计算算，因为为此处处为全管管压力力变化最最大的的地方，按按照照地下埋埋管来来计算。压力钢管的结构构构计算包包括：：地下埋埋管承承受内压压分析析：主要要确定定压力钢钢管的的钢衬厚厚度；；和地下下埋管管的抗外外压失失稳：计计算压压力钢管管的临临界压力力。计计算过程程见计计算书。第七章．主厂房房房内部的的设备备及其布布置1.发电机层层层的布置置1）发电机布置置置为上机架架埋埋入式，这这样样使发电电机层层宽敞，同同时时由于提提高了了发电机机层高高程而增增加了了水轮机机层高高度。2）发电机布置置置在发电机机层层中心线线上，机机组左边边布置置机旁盘盘，调调速器以以及油油压装置置。3）机旁盘包括括括机组自动动操操作盘、机机组组继电保保护盘盘、机组组测温温盘、机机组动动力盘等等，每每台机组组的机机旁盘布布置为为6块。布置置在发电电机层层左边，盘盘后后离墙壁壁留有有2米的检修修过道，盘盘前前留有足足够大大的空地地便于于运行人人员巡巡视操作作。4）发电机层平平平面布置在在吊吊钩工作作范围围线内设设供安安装检修修必需需的吊物物孔，以以沟通上上下层层之间的的运输输。这里里每台台机组设设一个个吊物孔孔，这这样当一一台机机组检修修时不不致影响响相邻邻机组的的正常常运行。吊吊物物孔布置置在发发电机层层上游游面一侧侧，平平时用铁铁盖板板盖住。2.安装间的布布置置1）安装间是主主主厂房的一一部部分，位位置设设在主厂厂房的的右端。安安装装间与对对外交交通洞相相连，交交通洞尺尺寸为为：高15米米，宽15米米。2）安装间除要要要考虑检修修发发电机以以外，还还要考虑虑检修修变压器器以及及安放平平衡梁梁的位置置，安安装间宽宽度与与主厂房房相同同为28.66米，长度度确确定为55米米。3.安装间底层层的的布置安装间的下面有有有一层空空间利利用可作作为辅辅助生产产房间间即：油油罐室室、油处处理室室、空压压机室室、气罐罐室。辅辅助生产产房间间的面积积取决决于电站站规模模以及电电站在在系统中中的作作用。布布置应应尽量集集中紧紧凑，靠靠近主主机，缩缩短管管道，减减少损损失，做做到系系统性强强，便便于集中中操作作、管理理和维维修，并并能适适应分期期安装装、分批批投产产的要求求。1）油罐室和油油油处理室水电站的用油包包包括主变变压器器的绝缘缘油和和机组的的透平平油。油油库和和油处理理室应应考虑防防火防防爆的要要求。一一个油系系统从从进油、贮贮油油、用油油到废废油的回回收贮贮存处理理，其其设备包包括有有油泵、油油管管、压滤滤机、分离离机、补给给油罐和污污油罐等。这这些设备的的布置要紧紧凑，便于于管理并安安全可靠。油油处理室的的位置应布布置靠近油油库及用油油对象、尽尽量缩短距距离，并能能设计成自自流排油方方式。根据据以上原则则油处理室室和油罐室室布置在一一起，尺寸寸设定为：：20×224米。2）气罐室和空空空压机室水电站的压气机机机室供给给的压压缩空气气主要要用于机机组制制动、空空气开开关、设设备吹吹扫、风风割风风焊、风风动工工具等。主主要要用气对对象距距离在2500米以内，所所所以压气气机室室布置在在厂内内。空压压机房房设有压压气机机，由于于压气气机有较较大的的躁声和和振动动，空压压机房房避开怕怕震的的设备和和怕噪噪音的房房间。气气罐室是是用来来存放供供气所所用气罐罐的，贮贮气罐应应与厂厂内其他他设备备隔离，与与墙墙壁的间间距应应不小于0..5～1.00米。根据据以以上原则则气罐罐室和空空压机机室布置置在一一起，尺尺寸设设定为：200×20米。4.水轮机层的的布布置发电机机墩是在在在机组部部位支支承水轮轮发电电机定子子支座座的发电电机机机座，内内腔称称为机坑坑、定定子坑或或水轮轮机井。对对于于大型机机组机机墩采用用圆筒筒式机墩墩，机机墩内布布置接接力器坑坑用来来布置接接力器器。机墩墩留有有进人孔孔高度度为2米，宽宽度为2米。5.蜗壳层的布布置置1）蜗壳层除去去去蜗壳过水水部部分外，均均为为大体积积的混混凝土，布布置置较为简简单。该该水电站站采用用单机单单管供供水，所所以不不须布置置闸阀阀。2）蜗壳层混凝凝凝土内布置置尾尾水管的的进人人孔，用用以检检修尾水水管用用，尺寸寸设定定为：宽2米米，高2米。3）尾水管周围围围混凝土内内设设置操作作廊道道和排水水廊道道，廊道道尺寸寸为2米高33米宽，采采用用城门洞洞形。6.伸缩缝布置置水电站厂房为防防防止地基基不均均匀沉降降，以以及减少少下部部结构受受基础础约束产产生的的温度和和干缩缩应力，必必须须沿厂房房长度度方向（纵纵向向）设置置永久久的温度度伸缩缩缝。由由于这这里厂房房基础础为岩基基，由由于基础础约束束应力较较大，这这里采用用每台台机组设设一条条永久伸伸缩缝缝，缝自自基础础通到厂厂顶，布布置在两两台机机组之间间，永永久缝宽宽取为为2厘米。7.楼梯的设置置各层间的楼梯布布布置相同同，单单层楼梯梯长11.2m、宽宽0.3m、高高0.2m，倾倾角为25o～30o之间。8.吊物孔及吊吊阀阀孔的设置置置对于发电机层每每每台机组组设一一个吊物物孔，这这样当一一台机机组检修修时不不致影响响相邻邻机组的的正常常运行，平平时时用铁盖盖板盖盖住。。吊吊物物孔布置置在发发电机层层上游游面一侧侧，尺尺寸为3.00×3..0m2；吊阀孔孔布置置在发电电机层层下游面面一侧侧，尺寸寸为11.8××1.8m2。第八章．副厂房房房的布置置1.中央控制室室中控室是电站的的的神经中中枢，是是整个电电站运运行、控控制、监护护的中心。中中控室布置置在副厂房房内高度定定为4～5米，最终终确定为5m。中控室室面积作如如下估算：：大体上等等于（20～35）m2×机组台数数，初步设设计面积为为180mm2。中控室室要求尽量量与发电机机层接近以以节省电缆缆，故布置置在于发电电机同高程程的位置。2.集缆室集缆室就是中控控控室下层层，又又称电缆缆夹层层，面积积大于于或等于于中控控室面积积，直直接位于于中控控室之下下，净净高等于2..5～3米，面面积初步步估计计为216m2。其他用房面积见见见大图。参考文献:《水力机械》，水水利电力出出版社，金金钟元主编编《水电站建筑物物物》，武武汉水水利水电电学院院主编《水电站机电设设设计手册册》（水水力机械械、电电气一次次），水电电站机电设设计手册编编写组主编编《水电站厂房设设设计》，水水利利电力出出版社社，顾鹏鹏飞、喻喻远光主主编《水电站动力设设设备设计计手册册》，河河海大大学骆如如蕴主主编《水轮机设计手手手册》，哈哈机机研主编编《水电站》，黄黄黄河水利利委员员会主编编《水电站建筑物物物设计图图册》，清清华大学主主编《水工建筑物》，武武汉水利水电电学院主编《地下厂房设计计计规范》，武武汉水利水电电学院主编《水电站工程图图图集》，武武汉汉水利水水电学学院水电电站教教研室主主编目录第一章.水电站站站主要设设备的的选择……………………2一.轮机的选择择…………………2二.发电机的选选择择…………………………5三.调速器的选选择择…………………………8四.吊车的选择择…………………9五.变压器的选选择择…………………………10第二章.厂房的的的布置设设计……………10一.确定厂房的的平平面尺寸…………………10二.确定厂房各各高高程……………………14第三章．电站枢枢枢纽布置置设计计…………14第四章．引水系系系统设计计………………15一.进水口的设设计计…………………………15二.引水道的设设计计…………………………16三.机组的水击击调调保计算……………16四．尾水洞断面面面尺寸设设计……………23五．调压室的结结结构尺寸寸计算算…………23六.无压尾水隧隧洞洞的结构尺尺尺寸计算………………26七．尾水洞闸门门门室及其其设备备的布置……………26第五章．压力管管管道的结结构计计算……………………27第一章．水电站站站主要设设备的的选择一.水轮机的选选择择1．水轮机型号号号的选择由设计资料可以以以知道，该该水水轮机最最大工工作水头Hmaax=1881.77m，最小工工作水头Hmin=1114.333m，额定工工作水头Hr=1488m。混混流式水水轮机机结构简简单，运运行稳定定，效效率高，应应运运广泛，切切适适用水头头在330～7000m，故优先先选择择混流式式水轮轮机。查《混流式水轮轮轮机模型型转轮轮主要参参数表表》，初初步选选定HL2000，HL1180两种型型号。在在最优优工况下下效率率分别为为：η200=990.7%%%、η180=992.0%%%；汽蚀系系数数：σ200==0.08888、σ180=00.07555。所以选选用用HL18800水轮机。2．转轮直径的的的计算选用与之接近而而而偏大的的标准准直径D1=6.55m。机转速的计算在原型水轮机的的的最高效效率的的情况下下：考虑到制造工艺艺艺水平的的情况况，取ε1=1%；由由于水轮轮机所所应用的的蜗壳壳和尾水水管的的型式与与模型型基本相相似，故故认为ε2=0，则效效率修正正值：：由此求得水轮机机机在限制制工况况下的效效率为为：，与原来假定数数数值比较较符合合。引水发电站Haaa=Hr=1488m，下下式中查表得最优工况况况下的，同同时由于：：：所以，则可以===6可忽略不不计7代入上上式。选用与之接近的的的标准同同步转转速4．工作范围的的的验算在选定，的情况况况下，=00.86mmm3/s。水轮轮机的和各各种特征水水水头下相相应的的值分别为为：则水轮机的最大大大引用流流量Qmax为：：对值在设计水头头头=1488m时时在最大水头Hmmmax=1181.777m时在最小水头Hmmmin=1114.333m时在HL180水水水轮机的模模型型综合特特性曲曲线图上上，分分别画出出=8200L/miin、=60..3、=76..0的直线线，在图图上我们们可以以看到这这些直直线所标标出的的水轮机机相似似工作范范围基基本上包包括了了特性曲曲线的的高效率率区，所所以对所所选定定的直径D1=6.55m，n=1255还是比较较满意意的。5．水轮机的吸吸吸出高Hs的的计算由水轮机的设计计计工况查HLL180水轮轮机的模模型综综合特性性曲线线，查的的相应应的汽蚀蚀系数数σ=0.008；；由设计计水头头Hr=1488m，查查汽蚀系系数修修正曲线线图可可的σ=0.00188，则可求求的的水轮机机的吸吸出高Hs为为：为水轮机安装处处处的海拔拔高程程,w为下游最最低水水位668..68m。则水轮机的安装装装高程为为：6．绘制运转特特特性曲线，并并校核论证机机组的工作稳稳定性水轮机型号：HHHL1880--LJ--6550；特征水头：Hmmmax=1181.777m，Hmiin=1114.33m，Hr=1488m；；水轮机的额定出出出力：==56万KKW；水轮机安装高程程程：T=6644m。当水头一定时，对对应于模型型水轮机的的为一常数数，在相应应的主要综综合特性曲曲线上作为为常数的平平线，它与与个等效率率曲线相交交于许多点点，记取各各点上的和和值,便可求得得各点相应应的HL180水轮轮轮机等效效率曲曲线计算算表H=160.000m=64.2=8.388333820.4284.3359.4820.4384.3304.1840.4686.3403.0840.4686.3333.0860.588.3448.2860.588.3370.3880.5390.3485.8880.5590.3416.6900.5892.3543.5900.5892.3449.1910.6293.3587.2910.6293.3485.2910.7993.3748.2910.893.3626.1900.8192.3759.0900.8392.3642.6880.8690.3788.3880.8890.3666.6860.8988.3797.8860.9188.3674.0840.9286.3806.0840.9486.3680.5820.9584.3813.0820.9784.3685.9800.9882.3818.8800.9982.3683.5780.9980.3807.0781.0180.3680.35%出力限制线线上上的点890.8491.3778.589.10.8591.4651.7Hr=148..0mm=66.8=7.462666Hmin=11114.3mm=76.0=5.064888820.4384.3270.5820.5184.3217.8840.4786.3302.7840.5786.3249.1860.5188.3336.1860.688.3268.3880.5690.3377.4880.6690.3301.9900.692.3413.3900.7492.3345.9910.6393.3438.69193.30.0910.8193.3564.09193.30.0900.8492.3578.6900.8392.3388.0880.8890.3593.0880.8990.3407.0860.9388.3612.8860.9388.3415.9840.9586.3611.8840.9686.3419.6820.9784.3610.2820.9884.3418.480182.3614.2801.0182.3421.0781.0280.3611.2781.0380.3418.95%出力限制线线上上的点89.20.8591.5580.488.90.8691.2397.27．计算设备重重重量估算水轮机总重：K、b是与水头头有关关的系数数，a是与转转轮直径径有关关的系数数，其其中K=8..1、b=00.16、，转轮轮直径D1=6.55m，额额定工作作水头头Hr=1488m。转轮重量：金属蜗壳重量：：：，为一个只与符符符号有关关的系系数。发电机的选择1．发电机的技技技术特征：：由初始资料可知知知发电机机的额额定容量量为661200000KVAA/555万KW，功功率因数数为00.9，电压压等级推推荐使使用18KWW，定额频频率率为50HZZ，额定转转速速n=12255<150初步步选定伞式式式发电机机。磁极对数：极距：Sf为发电机的的额额定容量（KKVA）Kj系数，一般般为为8～100，容量大大取取上限，则则取取Kj=10。定子内径：定子铁芯长度：：：C机械常数，对大大容量发电电机可取C=200*1044N发电机容量量（MW）定子铁芯外径：：：当n≤166..7时，则飞逸转速：k对混流式水轮轮轮机取1.88～2.3，则则取1.8。故最终选定半伞伞伞式发电电机SSF5550－－48/117760，采用用全空冷冷的冷冷却方式式。2．发电机尺寸寸寸估算：1)定子机座外外径径D1由于取则取值范围为：：：()(mmm)由于该发电机属属属低速大大容量量发电机机取=119.33m2)风洞内径DD22时取值范围为对于于于低速大大容量量发电机机取为222.00m3)转子直径DD33在初步设计阶段段段，转子子直径径可近似似等于于定子铁铁芯内内径，忽忽略气气隙宽4)下机架跨距距DD4由为水轮机坑内内内径，与水水轮轮机转轮轮直径径有关，取取为为9.0mm，取为10..0m推力轴承装置直直直径D6：40000～50000之间，初初步步设计取4..0m励磁机外径D777：36000～48000之间，初初步步设计取3..6m7)定子机座高高度度h1时=5.42++22.5×11.06==8.077m取8)上机架高度度hh2对伞式不承载机机机架发电机外形尺寸寸寸图9）推力轴承高高高度h3，初步设计取222.0mm10)定子机座座座支承面面到下下机架支支承面面或到下下挡风风板的距距离hh8对于伞式承载机机机架11)下机架支支支承面到到大轴轴法兰盘盘面的的距离h9取12)定子支承承承面到大大轴法法兰盘面面的距距离h10，取6.4m13)定子子子机座支支承面面到发电电机顶顶部高度h14414)发电电电机大轴轴高，初步设计取1112m。15）发电机总总高高H3．设备重量估估估算：发电机总重：为发电机重量系系系数，取取=27。发电机转子连轴轴轴重：上支架重：下支架重：发电机定子重：：：三．调速器的选选选择1．调速功的计计计算水轮机的调速功功功为：其中Q为水轮机机在最最大水头头下以额额定出出力工作作时的的最大流流量，其其工作时时的效效率为属于大型调速器器器，则接接力器器、调速速柜和和油压装装置要要分别进进行计计算和选选择。2．接力器的选选选择①接力器直径的的的选择采用2个接力器器来操操作水轮轮机的导导叶机机构，初初步选选定额定定油压压为2.5MMpa，则每每个接力力器的的直径ds为：已知导叶数为2224，为标准准正曲率率导叶叶，取λ＝0.033；导叶的的相相对高度度。由以上上的计计算得出出的dds值可在标标准接接力器系系列表表中选择择相邻邻偏大的的直径径。若油油压装装置的额额定油油压为40MMpa时，则则，由此选选定与与之接近近的dds＝950mmm的标准接接力器。②接力器最大行行行程的计算算导叶最大开度可可可由模型型求得：式中可由设计工工工况点在在模型型综合特特性曲曲线上查查得为为30mmm；；同时在在图上上还可以以查得得＝534mmm，＝24；；选用水水轮机机的＝1.117，＝24。将将各参数数代入入上式。当选用计算系数数数为1.8时时，则：：③接力器容积的的的计算：两个接力器的容容容积可由由下式式求得：：3．调速器的选选选择：大型调速器的型型型号是以以主配配压阀的的直径径来表征征的，主主配压阀阀的直直径可由由下式式计算：：导叶从全开到全全全关的直直线关关闭时间间，初初步选定8ss；管内油的的流速，取取55m/s。由此选择与之相相相邻的DT－－200－440型号的电电器液压压型调调速器。油压装置的选择择择：此处油压装置不不不考空放放阀和和进水阀阀的用用油，则则压力力油罐的的容积积按下式式估算算：由此选定与之相相相邻的YZ－－20/2－40型型分离式式油压压装置。四．吊车的选择择择具有上部结构的的的厂房一一般选选用桥式式起重重机。在在水电电站中，双双小小车桥式式起重重机比单单小车车桥式起起重机机耗钢量量小，能能降低厂厂房上上部高度度，对对地下式式或坝坝内式厂厂房比比较有利利，故故选用双双小车车桥式起起重机机。初步估计厂内最最最大和最最重的的部件为为发电电机转子子连轴轴发电机转子连轴轴轴重：故选用与之接近近近而偏大大的22*4000双双小车桥桥式起起重机。五．变压器的选选选择主变压器的容量量量一般取取发电电机容量量的330％，参照照类似工工程经经验，采采用DDPS－2004000/500型号号的主变变压器器。（单单相，强强迫油循循环水水冷，三三卷，额额定容量20040000KKVA和升压压电压5000KV的变压压器），尺尺寸寸：长*宽**高（mm）＝＝85200**46550**71550，吊吊出铁芯芯高1110000mmm。第二章．厂房的的的布置设设计一．确定厂房的的的平面尺尺1．计算尾水管管管和蜗壳的的形形式及尺尺寸①当水轮机的最最最大工作水水头头在40m以以上时，蜗蜗壳壳通常采采用金金属蜗壳壳。为为改善蜗蜗壳的的受力条条件及及过流条条件，采采用圆形形断面面。⑴蜗壳主要参数数数的选择：：蜗壳的包角:::对圆断面面的的金属蜗蜗壳，由由于它过过流量量较小，蜗蜗壳壳采用的的外形形尺寸对对水电电站的尺尺寸和和造价影影响不不大，应应此为为获得良良好的的水力性性能，大都都采用＝3450。蜗壳进口断面的的的流量Q:，为水轮机机的最最大引用用流量量417mm3/s。蜗壳断面的形式式式：根据据水轮轮机转轮轮直径径D1＝65000mm，查《金金属蜗壳壳座环环尺寸系系列表表》，可可得导导叶高度度，座环内内径DDb＝85500mm，座环环外径Da＝102000mm。座座环蝶形形边切切线的夹夹角α＝550。在蜗壳壳末端端由于断断面过过小而不不能和和蝶形边边相切切，因此此采用用椭圆断断面。蜗壳进口断面平平平均流速速：查查蜗壳进进口断断面的平平均流流速曲线线图，可可得Vc＝10.77m/s。⑵蜗壳得水力计计计算：a．蜗壳的进口口口断面：断面的面积：断面的半径：从轴中心线到蜗蜗蜗壳外缘缘的半半径：b．对于蜗壳中中中间任意断断面面：蜗壳中间任意断断断面水力力计算算表345400.23.4512.00300348.03.2211.54255295.82.9711.04210243.62.7010.49165191.42.399.88120139.22.049.187587.01.618.323034.81.027.141517.40.726.54蜗壳外形尺寸图图图（单位位：米米）②尾水管的主要要要形式及其其主主要尺寸寸的确确定：对大型水轮机，为为了减少尾尾水管的开开挖深度，均均都采用弯弯肘形尾水水管。初步步选定标准准混凝土肘肘管。其尺尺寸如下表表所示：12.64.52.721.351.350.6751.821.226.516.929.2517.688.7758.7754.387511.837.93锥管的单边扩散散散角，对混混流式水水轮机可可取=。为减小小厂房房基础的的岩石石开挖，可可将将尾水管管的出出口扩散散段向向上倾斜斜初步步设计时时取。中间间支墩。尾水管尺寸示意意意图（单单位：：米）③压力管道进水水水口直径的的估估算：则故初步设计时取取取D=9..55m。2.确定机组的的宽宽度和厂房房房的宽度度①机组段宽度的的的确定：机组段+X方向向向的最大大长度度；机组段-X方向向向的最大大长度度.蜗壳层：，--蜗壳外部部混凝凝土厚度度，初步步设计计时取1.55m；。则=（12+11.55）+（99.888+11.5）=224.888mm尾水管层：====B—尾水管的宽宽度度，为177.688m－尾水管管的混混凝土边边墩厚厚度，初初步设设计取2.00m。则＝发电机层：＝＝＝＝－发电机风罩内内内径，初初步设设计取25mm－发发电电机风罩罩壁厚厚，取0.44m－两台机组之间间间风罩外外壁净净距，取3mm。则＝m故初步确定机组组组段长度L1＝30m。②端机组长度的的的确定：为附加长度＝，即即＝③主厂房宽度的的的确定：mA－风罩外壁至至至上游墙内内侧侧的净距距，初初步设计计取44m；－发电机风罩壁壁壁厚，取0..3m；－发电机风罩内内内径，取200m；－蜗壳包角为222550时从轴中中心线线到蜗壳壳外缘缘的半径径，取取11.0044m；－蜗壳外部混凝凝凝土厚度度，初初步设计计时取取1.5mm故取所以主厂房宽度度度＝14.33+144.33＝28.66m3．确定安装厂厂厂的平面尺尺寸寸安装厂的宽度与与与主机室室宽度度相等，即即安装厂的长度一一一般为机机组段段长度的1～～1.5倍，则，考虑安装厂厂厂要布置上上机机架，发发电机机转子带带轴，水水轮机转转子带带轴和水水轮机机顶盖。故故初初步设计计取。二．确定厂房各各各高程水轮机安装高程程程：按初步设计主厂房基础开挖挖挖高程：：h2，h3见尾尾水管尺寸表表表；h1为尾水管管底部部混凝土土衬砌砌，初步步设计计取2m。3．水轮机层地地地面高程：：，其中δ为蜗壳壳壳外包混混凝土土，初步步设计计取2m。4．发电机装置置置高程：h5－发发发电机机机墩进进人孔高高度，取取2.0mm；；h6－进进进人孔顶顶部混混凝土厚厚度，初初步设计计取33.0m（考考虑发电电机的的安装）。5．发电机楼板板板高程：h－发电电电机安装装坑深深度，为100m。6．起重机的安安安装高程：：h7－上机架架架的高度度，因因该发电电机是是埋入式式，则则取0；h8－吊运部部部件与固固定的的机组或或设备备的垂直直净距距，取1.00m；h10－吊运运运部件与与吊钩钩间的距距离，取取1.5mm；；h11－主钩钩钩最高位位置到到轨顶距距离，查查表得1.33m；h9－最大吊吊吊运部件件得高高度，初初步设设计取发发电机机转子带带轴112m。7．屋顶高程（顶顶顶拱之下下）：：h12－小车车车高度，取取55.0m；h13－检修修修空间，取取11.5m。第三章．电站枢枢枢纽布置置设计计枢纽的初步设计计计布置：：挡水水建筑物物为直直心墙土土石坝坝，布置置在主主河道上上，轴轴线方向向；地下厂厂房深深埋于左左岸山山体内，埋埋深深220～3360m，距距河边约4000m，厂区区围岩多多数为为质量好好的ⅠⅠ，Ⅱ类花岗岩岩体，厂厂房纵轴轴方向向；进厂交交通通采用公公路隧隧洞，直直接于于乌斯河河镇相相接；在在主厂厂房的下下游平平行布置置主变变和尾水水闸门门室，开开关站站设于地地下厂厂房顶部部的山山坡上，高高程程约910mm。在尾水水闸闸门室后后面设设2条无压尾尾水隧洞洞，其其轴线于于厂房房纵轴方方向垂垂直；岸岸边溢溢洪道布布置在在左岸较较平缓缓的地方方，大大致平行行于河河道，在在河道道于厂房房中间间位置。详详细细布置见见大图图。第四章．引水系系系统设计计一.进水口的设设计计在坝址左岸山体体体雄厚，自自然然边坡坡坡形较较为完整整，参参照溪落落渡工工程，采采用岸岸塔式进进水口口。1.估算不出现现吸吸气漩涡的的的临界淹淹没深深度：H－闸门孔口净净净高，取9..5m；V－闸门断面水水水流速度，取取5.88mm/s；C－经验系数，取取取0.555；；S－闸门顶低于于于最低水位位的的临界淹淹没深深度，水水库最最低水位位为7790m。则进水口的高程程程：水库校核洪水位位位高程为8551.332mm初步设计时取进进进水口的的塔顶顶高程为8556.00m。2.估算有压进进水水口的轮廓廓廓尺寸：：a．进口段：连连连接拦污栅栅与与闸门段段，隧隧洞为平平底，两两侧收缩缩曲线线为四分分之一一圆弧，上上唇唇收缩曲曲线为为四分之之一椭椭圆，椭椭圆的的曲线方方程为为：，式中a可取闸门门处的的孔口高高度H，b可可以取H∕3b．闸门段：闸闸闸门段设计计成成矩形，设设置置检修闸闸门和和快速事事故闸闸门各一一道，尺尺寸相等等。其其中门宽B等等于隧洞洞直径径9.5m，门门高H略大于于门宽，初初步步设计时时取110m。c．渐变段：采采采用圆角过过渡渡，圆角角半径径可按直直线规规律变为为隧洞洞半径R。渐渐变段的的长度度取隧洞洞直径径的2倍，即即L＝9.55*2＝199m，侧面扩扩散角取取。③有压进水口的的的主要设备备的的选择：：a．拦污栅的布布布置：为便便于于过水和和清污污，采用用垂直直的立面面布置置和平面面的形形状。拦拦污栅栅与进水水口的的距离不不小于于洞径，则则初初步设计计时取取10m。b．闸门及启闭闭闭设备的选选定定：事故闸门（高***宽*厚）：：10*99..5*11.88；检修闸门（高***宽*厚）：：10**99.5**1..6；拦污栅及检修闸闸闸门的启启闭设设备采用40000//5000门式启闭闭机；事故闸门的启闭闭闭设备采采用440000/99000液压压启闭机机。c．通气孔：设设设在有压进进水水口的事事故闸闸门之后后，内内设爬梯梯，兼兼作进人人孔，其其面积为为：－空气进气量，采采用引水道道最大引用用流量417；－允许进气流量量量，取80mm/s。二.引水道的设设计计1.发电机为单单机机单管供水水水，选其其中最最长的一一条引引水管道道计算算。其L＝5519..711m，管中最最大引用用流量量417，相相应流速5..88mm/ss，管道直直径径可靠下下式初初步估算算：，初步设计时取取取9.5m。三.机组的水击击调调保计算由曼宁公式可得得得：＝117..87n－粗糙系数，查查查表得n＝00.0111；；R－引水管的水水水力半径，取取管径的一半半，即4.775m；则沿程损失：进水口的局部水水水头损失失：－局部水头损失失失系数，取取00.5。管道中有2个圆圆圆断面缓缓弯管管，其局局部水水头损失失为：：其中局部水头损损损失系数数R－管道弯转半半半径，为3000m；－管管道弯转转角度度，为。闸门段局部水头头头损失:门槽损失系数：：：则总水头损失：：：hw总＝0.227+00.888+00.335+00.335＝1.885m考虑在渐变段的的的水头损损失，最最后取水水头损损失为2m。则下面将分别计算算算在设计计水头头H0下，、、时在丢弃弃全负负荷和增增加全全负荷两两种工工况下的的水击击压力及及机组组的转速速变化化：水击波传播速度度度a按经验，在在在混凝土土管中中为12000m/s，>,>为间接接水击，则则末末相水击击压强强最大。ⅰ.在设计水头头下下丢弃全负负负荷，时：：水击常数：则得末相水击压强强强：在设计水头下增增增加全负负荷，时时：得末相水击压强强强：计算蜗壳和尾水水水管的水水击压压力：设压力引水管，蜗蜗壳及尾水水管的长度度、平均流流速分别为为、、、、、，则：压力引水管：＝519.7111m，＝5..88mm/s；蜗壳:，=10.7mmm/s；尾水管：则设，为压力引水水管管，蜗壳及及及尾水管管的总总水击压压力变变化相对对值，则则:压力管道末端最最最大水击击压力力变化相相对值值：,可以得到：：可以得到：得末相水击压强强强：蜗壳末端最大水水水击压力力变化化相对值值：,可以得到：：可以得到：得末相水击压强强强：尾水管最大水击击击压力变变化相相对值：：,可以得到：：可以得到：得末相水击压强强强：校核尾水管进口口口处的真真空度度：所以不会出现水水水流中断断的现现象。机组转速变化计计计算：此处用列宁格勒勒勒金属工工厂公公式来检检验机机组的转转速变变化是否否满足足要求。公式中：－导叶叶叶关闭至至空转转的时间间