水電站廠房課程設(shè)計計算書

1、<p>　　水電站廠房課程設(shè)計計算書</p><p>　　學(xué)　　院：水利與環(huán)境學(xué)院</p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　姓　　名： </b></p><p><b>　　學(xué)　　號： </b></p><p&

2、gt;　　§1 繪制蝸殼單線圖</p><p><b>　　一、蝸殼的型式：</b></p><p>　　水輪機(jī)的設(shè)計頭頭，采用金屬蝸殼。另外，由水輪機(jī)的型式為HL220—LJ—225，可知本水電站采用金屬蝸殼。</p><p>　　二、蝸殼主要參數(shù)的選擇（參考《水力機(jī)械》）</p><p>　　金屬蝸殼的斷

3、面形狀為圓形</p><p>　　為了良好的水力性能一般蝸殼的包角取</p><p>　　查表得(P160)：</p><p><b>　　蝸殼進(jìn)口斷面流量</b></p><p>　　,蝸殼進(jìn)口斷面平均流速由圖4—30查得，。</p><p>　　由附錄二表5(P162)查得：</p>

4、;<p><b>　　，則</b></p><p>　　其中：—座環(huán)內(nèi)徑；—座環(huán)外徑；—座環(huán)內(nèi)半徑；—座環(huán)外半徑。</p><p>　　座環(huán)示意圖如下圖所示</p><p><b>　　三、蝸殼的水力計算</b></p><p>　　1、對于蝸殼進(jìn)口斷面（P100）</p>

5、<p><b>　　斷面面積</b></p><p><b>　　斷面的半徑。</b></p><p>　　從軸中心線到蝸殼外緣的半徑：。</p><p>　　2、對于斷面形狀為圓形的任一斷面的計算</p><p>　　設(shè)為從蝸殼鼻端起算至計算面處的包角，則該計算斷面處的，，。<

6、/p><p><b>　　其中：，， 。</b></p><p><b>　　表?。薄?lt;/b></p><p>　　根據(jù)計算結(jié)果表１－１，畫蝸殼單線圖，如下圖所示，比例為，單位為。</p><p>　　§2 尾水管單線圖的繪制</p><p>　　根據(jù)已知的資料，得

7、此水電站尾水管對應(yīng)的尺寸如下：</p><p>　　為了減少尾水管的開挖深度，采用彎肘形尾水管，由進(jìn)口直錐段、肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成。</p><p><b>　　1、進(jìn)口直錐段</b></p><p><b>　　進(jìn)口錐管高度：；</b></p><p>　　進(jìn)口錐管上下直徑：。</p&

8、gt;<p><b>　　肘管：</b></p><p>　　肘管是一變截面彎管,其進(jìn)口為圓斷面，出口為矩形斷面。水流在肘管中由于轉(zhuǎn)彎受到離心力的作用，使得壓力和流速的分布很不均勻，而在轉(zhuǎn)彎后流向水平段時又形成了擴(kuò)散，因而在肘管中產(chǎn)生了較大的水力損失。一般推薦使用的合理半徑，外壁用上限，內(nèi)壁用下限。</p><p><b>　　。</b&

9、gt;</p><p><b>　　出口擴(kuò)散段：</b></p><p><b>　　尾水段的高度</b></p><p>　　總高度h是由導(dǎo)葉底環(huán)平面到尾水管之間的垂直高度。對于HL水輪機(jī)由于直錐管環(huán)相連接，可取。，故屬于高比速混流式水輪機(jī)。</p><p>　　增大尾水管的高度，對減小水力損失和

10、提高是有利的。但對混流式水輪機(jī)尾水管中產(chǎn)生的真空渦帶在嚴(yán)重的情況下不僅影響機(jī)組的運(yùn)行而且還會延伸到尾水管地板引起機(jī)組和廠房的振動。為了改善這一情況，常采取增大尾水管高度的辦法，但將會增大開挖量，從而引起工程投資的增加，經(jīng)過試驗(yàn)，一般對于高比速取。</p><p><b>　　，故滿足要求。</b></p><p><b>　　5.尾水管單線圖</b&g

11、t;</p><p>　　根據(jù)以上的數(shù)據(jù)繪制單線圖</p><p>　　§3 擬定轉(zhuǎn)輪流道尺寸</p><p>　　根據(jù)《水電站機(jī)電設(shè)計手冊》——水力機(jī)械分冊，已知時，型的尺寸可以時的轉(zhuǎn)輪流道尺寸，如圖：</p><p>　　§4 廠房起重設(shè)備的設(shè)計</p><p>　　水電站廠房內(nèi)橋式起重機(jī)的

12、容量大小通常取決于起吊最重件(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸重)的重量，其跨度決定于橋式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，起重機(jī)臺數(shù)取決于機(jī)組臺數(shù)的多少，大小和機(jī)組安裝檢修方式。本水電站吊運(yùn)構(gòu)件中最重的為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸重為，且機(jī)組臺數(shù)。故選1臺單小車橋式起重機(jī)，型號為。</p><p><b>　　其具體數(shù)據(jù)如下：</b></p><p>　　取跨度：； 起重機(jī)最大輪壓：；</p>

13、<p>　　起重機(jī)總重：； 小車軌距：；</p><p>　　小車輪距：； 大車輪距；；</p><p>　　大梁底面至軌道面距離：； 起重機(jī)最大寬度：；</p><p>　　軌道中心至起重機(jī)外端距離：；</p><p>　　軌道中心至起重機(jī)頂端距離：；</p><p><b>　　主鉤

14、至軌面距離：；</b></p><p>　　吊鉤至軌道中心距離（主）：；</p><p>　　副吊鉤至軌道中心距離：；</p><p><b>　　軌道型號：。</b></p><p>　　§5 廠房輪廓尺寸</p><p>　　主要參考《水電站機(jī)電設(shè)計手冊》——水力機(jī)械分

15、冊和《水電站廠房設(shè)計》——水利水電出版社。</p><p>　　主廠房總長度的確定：</p><p>　　廠房總長度取決于機(jī)組段的長度、機(jī)組臺數(shù)和裝配場長度。</p><p><b>　　于是總長。</b></p><p>　　其中n為機(jī)組臺數(shù)，為機(jī)組段長度， 為安裝間長度，為端機(jī)組段附加長度。</p>&

16、lt;p>　　1、機(jī)組段的長度的確定</p><p>　　機(jī)組段的長度按下式計算：。應(yīng)是蝸殼層、尾水管層、發(fā)電機(jī)層中的最大值。</p><p><b>　?。ǎ保┪仛樱?</b></p><p><b>　　則。</b></p><p><b>　　（2）尾水管層：</b&

17、gt;</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　（3）發(fā)電機(jī)層：（因在兩臺機(jī)組之間設(shè)樓梯時取，此處?。?。</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　由以上計算的各層，其中發(fā)電機(jī)層最大為，故取。</p><p>　　其中:——蝸殼方向最

18、大平面尺寸；</p><p>　　——蝸殼方向最大平面尺寸；</p><p>　　——蝸殼層外部混凝土厚度，初步設(shè)計時取，此處?。?lt;/p><p>　　——尾水管寬度（已知資料）；</p><p>　　——尾水管邊墩混凝土厚度，一般?。?lt;/p><p>　　——發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑；</p><p>

19、　　——發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，一般取；</p><p>　　——兩臺機(jī)組之間風(fēng)罩外壁靜距，一般取1.5~2.0m，如設(shè)樓梯取3.4m。</p><p>　　2、端機(jī)組段長度的確定</p><p>　　取，其中：——安全裕量，采用一臺起重機(jī)吊裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子時取。</p><p><b>　　3、安裝廠尺寸確定</b></p&

20、gt;<p>　　裝配廠與主機(jī)室寬度相等，以便利用起重機(jī)沿主廠房縱向運(yùn)行。裝配廠長度一般約為機(jī)組段的倍。對于混流式和懸式發(fā)電機(jī)采用偏小值，因此取1.2。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　因此，可得主廠房總長度為：</p><p>　　二、主廠房寬度的確定</p><p>　　以機(jī)

21、組中心線為界，廠房寬度可分為上游側(cè)寬度和下游側(cè)寬度兩部分。</p><p>　　，。其中，，——風(fēng)罩外壁至上游內(nèi)側(cè)的靜距。</p><p><b>　　所以，。</b></p><p>　　除滿足發(fā)電機(jī)層要求，還要滿足蝸殼方向和混凝土厚要求。</p><p>　　對于發(fā)電機(jī)層：。其中，——風(fēng)罩外壁至下游墻內(nèi)側(cè)的靜距，主要

22、用于主通道取。</p><p><b>　　所以，。</b></p><p>　　對于蝸殼層方向?yàn)椋?。其中：?lt;/p><p><b>　　故取。</b></p><p><b>　　因此，。</b></p><p>　　三、廠房各層高程的確定</

23、p><p>　　1、水輪機(jī)組安裝高程</p><p>　　立軸混流式水輪機(jī)安裝高程由下式計算，。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　其中：水輪機(jī)導(dǎo)葉高度，</p><p><b>　　已知</b></p><p><b>

24、;　　所以 ，</b></p><p><b>　　則：。</b></p><p>　　其中：——吸出高度；——導(dǎo)葉高度；——下游設(shè)計最低水位。由于，故取1臺機(jī)組流量相應(yīng)的尾水位；由已知資料，??；為氣蝕系數(shù)；為氣蝕系數(shù)修正值；為計算水頭；——水電站廠房所在地點(diǎn)海拔高程的校正值。</p><p>　　２、尾水管底板高程：</p&

25、gt;<p>　　其中：—底環(huán)頂面至尾水管的距離；—機(jī)組安裝高程；—導(dǎo)葉高度。</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　3、主廠房基礎(chǔ)開挖高程其中為底板厚度，取1.5m</p><p><b>　　4、進(jìn)水閥地面高程</b></p><p>　　其中：—鋼管中心

26、線高程，；—引水鋼管半徑；—鋼管底部至主閥室地面的高度，鋼管底部作通道，應(yīng)大于，此處取。</p><p><b>　　所以， </b></p><p>　　5、水輪機(jī)層地面高程：</p><p>　　其中：—蝸殼進(jìn)水段半徑；—蝸殼上部混凝土厚度可取。</p><p>　　6、發(fā)電機(jī)安裝高程： 。</p>&

27、lt;p>　　其中：—進(jìn)人孔高度，一般取，此處??；—進(jìn)人孔頂部厚度，一般為左右，此處取。</p><p><b>　　則： </b></p><p>　　7、發(fā)電機(jī)層樓板面高程</p><p><b>　　已知，則</b></p><p>　　并且，滿足要求。最高尾水位為，不會淹沒廠房。<

28、;/p><p>　　8、起重機(jī)（吊車）的安裝高程 </p><p>　　其中：——發(fā)電機(jī)定子高度和上機(jī)架高度之和。發(fā)電機(jī)上機(jī)架高度為1.22m，定子機(jī)座高為1.8m，故；</p><p>　　——吊運(yùn)部件與固定物之間的垂直凈距離，應(yīng)不小于，??；</p><p>　　——最大吊運(yùn)部件高度，由資料知；</p><p>　　——

29、吊運(yùn)部件與吊鉤之間的距離，一般在1.01.5左右，取；</p><p>　　——主鉤最高位置至軌頂面距離</p><p><b>　　則，。</b></p><p>　　9、屋頂高程 （屋面板厚度）</p><p>　　其中——軌道面至起重機(jī)頂部距離；——檢修吊車在車上留有高度，；</p><p>

30、;<b>　　則 </b></p><p>　　四、安裝間的位置選擇及設(shè)計</p><p>　　因?yàn)檫M(jìn)廠的公路在主廠房的右側(cè)，為了運(yùn)輸方便，把安裝間布置在廠房的右側(cè)。由前面已知安裝間的長度14.4m，寬與主廠房同寬為15m。同時，為了滿足主變能推入安裝間進(jìn)行維修，在安裝間下游側(cè)設(shè)置了尺寸為的變壓器坑；在安裝內(nèi)設(shè)有的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢修坑，方便發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢修。</p&g

31、t;<p>　　廠房的大門尺寸取決于運(yùn)入廠房內(nèi)最大部件的尺寸。因?yàn)檗D(zhuǎn)子直徑為，因此選用門寬為，高4.5m。安裝間地面高程為99.8m與發(fā)電機(jī)層同高，這樣可以利用緊鄰的機(jī)組段場地進(jìn)行安裝、檢修。為安全起見，門向外開。</p><p><b>　　§7 廠區(qū)布置</b></p><p>　　由于密云電站是河岸地面廠房，其布置如下圖所示:。故其布置

32、可根據(jù)已建成的河岸地面廠房——式子灘水電站廠區(qū)布置的方案（一）；根據(jù)拓溪水電站廠區(qū)布置的方案（二）。其布置圖如下。</p><p>　　對于方案（一），由于地質(zhì)條件的限制，高壓管道從回岔管以后采用明管，這樣造價也低，在廠房與后山坡之間形成一個很寬的地帶，剛好用來布置副廠房，并且使主變盡量靠近機(jī)組端，以使引出線最短，因此讓主變場與安裝間緊靠，由于開關(guān)站占地面積很大，不易在主廠房附近找到理想的場地，所以主變和開關(guān)站分

33、開布置。</p><p>　　對于方案（二）,由于主變在主廠房的上游側(cè)，它離主機(jī)組最近，因此線路最短，最方便，電能損失小，但是高壓管道必須采用埋管，這樣造價高，并且地質(zhì)條件也不允許，而且主廠房上游有一個很寬的地帶，用于布置主變場有點(diǎn)浪費(fèi)，故而適應(yīng)布置占地面積大的副廠房。</p><p>　　經(jīng)過對方案（一）、方案（二）的比較，采用方案（一）。</p><p><

34、;b>　　§8副廠房的設(shè)計</b></p><p>　　副廠房由輔助生產(chǎn)車間，某些輔助設(shè)備的房間和必要的技術(shù)所組成，它是各種輔助設(shè)備布置和運(yùn)行人員工作的場所。它的布置原則是運(yùn)行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空間，盡量減少不必要的間室面積，以減少投資。</p><p>　　中央控制室布置在發(fā)電機(jī)層，且位于發(fā)電機(jī)層的中部，盡量窗戶朝南開，以及加強(qiáng)通風(fēng)或空調(diào)，

35、室內(nèi)凈高一般為4.0~4.5m取4m。</p><p>　　繼電保護(hù)室布置在中控室，在靠近主機(jī)組的副廠房內(nèi)，配電裝置長度在7m以內(nèi)時，只布置一個出口，門應(yīng)向外開。</p><p>　　集纜室位于中控室和繼電保護(hù)室的下面，凈高在2m～3m之間，取2m。</p><p>　　母線廊道連接水電站發(fā)電機(jī)和主變壓器，道內(nèi)布母線，母線距樓板底的凈距離不小于0.8m。</p

36、><p>　　廠用變壓器，盡可能靠近發(fā)電機(jī)電壓配電裝置。廠變壓間高度按盧蕊高度再加上700mm，兩側(cè)寬度至少加800mm，門高為變壓器的高至少加300mm，門寬至少加400mm。</p><p>　　廠用動力室分散布置在負(fù)荷點(diǎn)附近（安裝間、水輪機(jī)層、水泵室、機(jī)修間，油處理室等處）。</p><p>　　為輔助設(shè)備系統(tǒng)配置的一些房間：空氣壓縮室，絕緣油庫、透平油庫，水泵室

37、；應(yīng)注意，控制溫度、防止潮濕、防止火源。</p><p>　　電氣試驗(yàn)室，電氣高壓實(shí)驗(yàn)室，油化實(shí)驗(yàn)室，水處理室，都順序布置在副廠房上游側(cè)，向下游側(cè)開門。</p><p><b>　　§9主廠房內(nèi)部布置</b></p><p>　　蝸殼之間布置蝴蝶閥，在事故停機(jī)或檢修時，關(guān)斷水流，在尾水管出口處備有檢修閘門，當(dāng)尾水管或水輪機(jī)檢修時，用來

38、擋住尾水進(jìn)入。</p><p>　　當(dāng)發(fā)電層上游側(cè)，布置每臺機(jī)組的調(diào)速器和機(jī)旁盤，各布置油壓裝置一臺，每個機(jī)組段(對應(yīng)蝴蝶閥中心)均留有蝴蝶閥吊孔。1、3號機(jī)組段上，布置水輪機(jī)層的樓蓋，在4號機(jī)組上游側(cè)布置去副廠房的樓梯。</p><p>　　水輪機(jī)層4號機(jī)組段上布置著去蝴蝶閥層的樓梯。作用筒布置在機(jī)座的上游側(cè)，調(diào)速器恢復(fù)機(jī)構(gòu)（杠桿）在右側(cè)作用筒上，并與位于發(fā)電機(jī)層的調(diào)壓器的有關(guān)機(jī)構(gòu)相對應(yīng)

39、。</p><p>　　兩臺高壓空氣壓縮機(jī)布置在3號機(jī)組作用筒的右側(cè)，為油壓裝置充氣之用。每一機(jī)組段上都布置著勵磁室。</p><p>　　低壓配電裝置室和離子勵磁室布置在水輪機(jī)層的左端。</p><p>　　每條壓力管道上均安裝有蝴蝶閥，在其前為伸縮節(jié)。每個機(jī)組段都設(shè)有漏油裝置，在3號機(jī)組段上設(shè)有集水井。排水溝布置在上游墻側(cè)，在集水井兩側(cè)布置尾水管排水泵兩臺，集水

40、井排水泵兩臺，在2號機(jī)組上，布置消防水泵一臺，每個機(jī)組段上均設(shè)有進(jìn)入尾水管的進(jìn)水廊道。</p><p>　　為了避免地基不均勻沉降，在主副廠房之間用沉降伸縮縫分開，縫寬2cm。</p><p><b>　　§10結(jié)構(gòu)布置</b></p><p>　　主廠房水輪機(jī)層以上部分,除了機(jī)座之外，主要為梁板，柱的結(jié)構(gòu)。</p>&

41、lt;p>　　發(fā)電機(jī)層樓板厚度為0.30m，支承在通風(fēng)罩和上下游混凝土墻的牛腿上，由于分期施工要求，在機(jī)組間加設(shè)了剛架柱，不僅用來支承發(fā)電機(jī)層樓板的荷載，而且具有加強(qiáng)構(gòu)架的作用，剛架大梁的斷面為50cm×100cm,立柱的斷面是50cm×50cm。</p><p>　　構(gòu)架柱的下斷面為1.0m×1.50m的矩形斷面，上斷面則為1. 0cm×0.50cm，牛腿高為1.2

42、0m，傾角為45度，直角邊長為0.50米，構(gòu)架的間距為6.00米。</p><p>　　副廠房選用的結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土鋼架。副廠房的一部分荷載傳遞到主廠房構(gòu)架上，因而其分縫與主廠房分縫相一致。構(gòu)架立柱斷面為0.5m×0.5m。中央控制室主梁斷面為0.5m×1.0 m。其余各層的主梁斷面為0.40m×0.60m。次梁斷面為0.20m×0.4m、0.20m×0.5m

43、和0.25m×0.50m三種。樓板厚度為7~10cm。</p><p><b>　　§9、成果</b></p><p>　　把設(shè)計成果繪制成兩張A1的圖紙，其中廠房橫剖面圖一張，包括主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)表，比例1：100。</p><p>　　廠房平面圖一張，比例1：200，包括發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層和尾水管層。</p>