水电站建筑学课程设计

1、水电站建筑学课程设计,指导教师：陈婧 王刚,一、原始资料及设计条件,1上游水库水位 （1）校核洪水位（P=0.1%），1621.4 m （2）设计洪水位（P=0.5%）：1620.8 m （3）正常高水位：1619.0m （4）死水位：1618.5m,2下游尾水位： 考虑下游梯级水电站建成后水库淤积和回水的影响 （1）校核洪水尾水位（P=0.1%）：1585.45 m （2）设计洪水尾水位（P=0.5%）：1585.13 m （3）正常尾水位（Q=560m3/s）：1581.2 m （4）最低尾水位（Q=140m3/s）：1579.8 m,3水电站水头及电厂引用流量 （1）最大工作水头：39.

2、5 m （2）最小工作水头：35.5 m （3）平均水头：39.0 m （4）额定水头：38.5 m （5）电站最大引用流量：560 m3/s 4其它 （1）水电站装机容量为17.6104kW （2）电站建成后全部投入110kV电力系统运行 （3）坝内式压力管道长58m ，直径为5.63m,二、水电站建筑学课程设计任务 1根据工程的基本资料选择水轮机型号、直径D、转速n、并绘制水轮机的工作特性曲线及运转特性曲线。,*选择型号：根据工作水头范围，查设计与习题 P7“大中型混流 式水轮机暂行系列型谱” HL240 。,*机组台数： Z = 4（台） （一般选择偶数） ；,（还可采用套用机组的方法，

3、根据工作水头和容量与已建电站很相近时，则可以直接套用）,*发电机单机容量确定：Pg = P装 / Z = 17.6万/4 = 4.4 万KW;,*水轮机额定功率：Pr Pg /f （ f 0.950.98）,*水轮机转轮直径 D：,*计算效率修正值和单位转速修正值n11：,由于转轮直径已标准化，所以按式计算出的值应取与标准直径最接近的值（见设计与习题P10）。,(m),式中：K 为系数，K = 0.50.7（改造机组取小值，新机组取大值）。,*转速 n：,(r/min),选与 n 相近的同期转速作为机组的额定转速（见设计与习题P11） 。,*检验所选D 和n 是否合适：,校核最大单位流量 Q1

4、1max,校核模型最小和最大单位转速n11Mmin和n11Mmax是否包含高效 率区。,* 绘制水轮机工作特性曲线和运转综合特性曲线。,* 画出水轮机的轮廓图（尺寸见 设计与习题P13）。,*吸出高度计算：,式中：H 用最大、最小和额定水头分别代入计算，从中选取 最小值。厂房海拔高程采用下游最低尾水位。,*水轮机安装高程（HL式)：,2计算吸出高度，并结合当地地形、地质等条件，最后确定水轮机的安装高程。,3选择蜗壳的型式。计算水轮机最大过水能力，并按其进行蜗壳水力计算，确定蜗壳轮廓尺寸。,根据最大工作水头（39.5m）小于40m，一般选择混凝土蜗壳，其最大包角在 225 270 度，断面形状采

5、用平顶、下突式。 也可选择金属蜗壳。,具体水力计算见课件。（计算中座环外直径查设计与习题 P12表4）,*画出蜗壳的剖面和平面图。,*型式,*水力计算,Da,Db,混凝土蜗壳平、剖面图, ,4选择尾水管的型式，确定其基本尺寸。,*型式（与水轮机配套，可查课件中表）： 弯肘形，HL240水轮机采用Z6 ( 旧型号为4H )型号。,*尺寸（ 查课件中表） 表中的尺寸是指 D1m 时的数值，确定基本尺寸时还应乘以实际水轮机的D。,*画出尾水管的剖面和平面图。,5根据选定的水轮机的转速和出力选择发电机型号。初估发电机的外形尺寸，并选择发电机的冷却方式。,*型号： 根据单机容量、转速及定子铁芯外径（按设

6、计与习题P22-23公式计算）确定发电机型号。,*外形尺寸： 按设计与习题P22-26所列公式估算。,*冷却方式：采用密闭循环风冷方式。,*画出发电机外形尺寸的剖面图，个别地方不合适时可 在允许范围内作必要的调整、修改。,6进行调节保证计算，确定水击压力和机组转速相对升高值。,*水击压力升高值计算：用简化公式,*机组转速相对升高值计算：,8,：,4,3,阀门关闭时间（s）,式中：Ts1=0.9Ts；N0为额定 功率,7选择调速设备（包括接力器、调速器、油压装置），并根据调速轴和机组关系确定调速器和油压装置的布置。,*查设计与习题表5中相近水轮机，可知： 调速器型号：T100， 油压装置： YS

7、2.5。,*布置：根据需要，可布置在发电机层任一象限内。,*外形尺寸：,油压装置：191619001440mm（长宽高）,压力油筒：直径1132mm，高2732mm,调速器柜：8008001900mm（长宽高）,8初拟主接线的形式，选择主变压器。,*主接线形式采用扩大单元式:,*主变压器： 型号 SF-106000/110 三相、油浸风冷式、双线圈、铜线、 额定容量106000kVA，电压为110kV。,外形尺寸：暂按设计与习题表13中的15，与容量成正比扩大。,（一台发电机的容量是53000kVA),9进行电站厂房枢纽布置，初步确定主厂房、副厂房、主变场、 开关站等的位置。,对外交通在左岸（

8、进厂公路），则均布置在左岸一侧。,10由水轮机、蜗壳开始绘制厂房水下部分结构，并检查是否需 要修改蜗壳或尾水管，以便厂房各部分布置更合理。,根据安装高程及蜗壳和尾水管的尺寸确定水轮机层地面高程、尾水管底板高程及开挖高程； 若厂房开挖过深，或尾水管底板与下游河床高差太大，则可选用尾水管高度较低的型号或将尾水管底板向上翘起一个角度（612度）。,11选择发电机机墩型式，粗估其尺寸。考虑发电机尺寸及引出线，并考虑油、气、水管路的布置及运转要求，确定水轮机层高度。,*选择圆筒形机墩，风罩壁厚度30cm左右，下部壁厚2.5m左右。,12确定厂房发电机层地面高程，吊车轨顶高程，屋顶高程等。考虑发电机和调速

9、设备的布置，照顾到运转方面和结构布置要求以及机组安装、吊运时的需要和吊车跨距，来确定厂房的宽度、高度和机组段长度，并选择起重设备（详见课件）。,*发电机层地面高程：尽量满足高于下游最高尾水位；,*吊车轨顶高程：要满足机组在检修时，能起吊最大部件且能 安全通过其它运行机组的上（或侧）方；,*屋顶高程：吊车顶部距屋面梁底的距离为3050cm；,*根据起吊重量及厂房的宽度，选择吊车的型号和跨度。 吊车的起重量按吊运最重的部件（发电机转子）考虑，并考虑吊具 （平衡梁）的自重。,13考虑检修、安装机组时的需要以及对外交通联系等，合理布 置安装间。,每个机组段之间要分缝，缝宽为2cm。 边机组段要加长L。

10、,14根据厂房跨度及吊车载重量，合理选择厂房结构形式，粗估 其尺寸，进行吊车柱平面布置。,*吊车柱横截面尺寸：200cm100cm；,*吊车柱平面布置：纵向间距610m； 布置成两跨，则上、下游侧各布三个；,15根据机电设备及油气水系统的布置，对与主厂房运转直 接有关的副厂房部分进行布置，要注意各室之间相互 关系以及与主厂房的关系，并要考虑它们的运转方便。,*中控室、与生产运行直接有关的副厂房进行布置 （参考课件中图或设计与习题 中表23和表24）,16合理布置厂房内部通道：主、副厂房各层之间的交通、楼梯、 吊物孔以及蜗壳、尾水管的检修人孔和检修排水措施等。,通道：靠近厂房的上、下游侧均可；,交通：每个机组段都要设楼梯（下水轮机层）、吊物孔、 要考虑去蜗壳、尾水管的检修人孔的通道。,17绘制厂房发电机层平面图及横剖面图，并完成设计计算 说明书一份。计算说明书要求文句通顺，简洁易懂，计算 准确，论据充足，意图明确，并应提出自己