臥軸式水輪機(jī)水電站課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 水電站廠房 課程設(shè)計(jì)二一一 年 九 月 二十 日目 錄1. 課程設(shè)計(jì)的目的 22. 課程設(shè)計(jì)題目描述和要求 23. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 3 3.1水輪機(jī)型號(hào)的選擇 7 3.2發(fā)電機(jī)層地面高程與水輪機(jī)層地面高程 10 3.3尾水管出、 和尾水室尺寸和吊車軌頂高程的確定 10 3.4 蝶閥坑的高度和寬度的確定 11 3.5尾水渠的高度和寬度的確定 12 3.6主廠房的長(zhǎng)度和寬度 12 3.7副廠房 14 3.8廠房樞紐布置 153.9 鋼管應(yīng)力分析 154. 課設(shè)心得和體會(huì) 201.課程設(shè)計(jì)目的水電站廠房課程設(shè)計(jì)是 水電站 課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一, 通過(guò)水電站廠 房設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步鞏固和加深廠房部分的

2、理論知識(shí), 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決 實(shí)際問(wèn)題的能力, 提高學(xué)生制圖和使用技術(shù)資料的能力。 為今后從事水電站廠房 設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。2. 課程設(shè)計(jì)題目描述和要求(一工程概況本電站是一座引水式徑流開(kāi)發(fā)的水電站。攔河壩的壩型為 5.5米高的砌石滾水壩, 在河流右岸開(kāi)挖一條 356千米長(zhǎng)的 引水渠道,獲得靜水頭 57.0米。電站設(shè)計(jì)引用流量 7.2立方米每秒,渠道采用 梯形斷面,邊坡為 1:1,底寬 3.5米,水深 1.8米,縱坡 1:2500,糙率 0.275, 渠內(nèi)流速按 0.755米每秒設(shè)計(jì), 渠道超高 0.5米。 在渠末建一壓力前池, 按地形 和地質(zhì)條件,將前池布置成略呈曲線形。池底縱坡為 1:

3、10。通過(guò)計(jì)算得壓力前 池有效容積約 320立方米。 大約可以滿足一臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行三分鐘以上, 壓力前 池內(nèi)設(shè)有工作閘門(mén)、攔污柵、沉砂池和溢水堰等。本電站采用兩根直徑 1.2米的主壓力鋼管, 鋼管由壓力前池引出直至下鎮(zhèn)墩 各長(zhǎng)約 110米, 在廠房前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺(tái)機(jī)組, 支管直徑經(jīng)計(jì)算采用 直徑 0.9米。鋼管露天敷設(shè),支墩采用混凝土支墩。支承包角 120度,電站廠房 采用地面式廠房。(二設(shè)計(jì)條件及數(shù)據(jù)1. 廠區(qū)地形和地質(zhì)條件:水電站廠址及附近經(jīng)地質(zhì)工作后,認(rèn)為山坡坡度約 30度左右,下部較緩。 沿山坡為坡積粘土和崩積滾石覆蓋,厚度約 1.5米。并夾有風(fēng)化未透的碎塊石, 山腳可能較厚

4、,估計(jì)深度約 22.5米。以下為強(qiáng)風(fēng)化和半風(fēng)化石英班巖,廠房 基礎(chǔ)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程可能有弱風(fēng)化巖石, 作為小型水電站的廠址地質(zhì)條件還是可 以的。2. 水電站尾水位:廠址一般水位 10.0米。廠址調(diào)查洪水痕跡水位 18.42米。3. 對(duì)外交通:廠房主要對(duì)外交通道為河流右岸的簡(jiǎn)易公路,然后進(jìn)入國(guó)家主要交通道。 4. 地震烈度:本地區(qū)地震烈度為六度,故設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地震影響。(三有關(guān)機(jī)電設(shè)備:1. 水輪機(jī) ;臺(tái)數(shù):四臺(tái);重量:7000Kg ;型號(hào):HL702(220 WJ 50;參考價(jià)格:22000元 /臺(tái);額定轉(zhuǎn)速:n =1000n/min設(shè)計(jì)水頭:HP=57.0m ;設(shè)計(jì)流量:QP=1.8m 3/s

5、;額定出力:N =845KW ;查小型水電站中冊(cè),水輪機(jī)部分,天津大學(xué)主編, P812-813表 2-3和 P840圖 2-24得氣蝕系數(shù) =0.133(限制工況 ,氣蝕系數(shù)修正值 =0.022(當(dāng) HP=57.0米時(shí) 。2. 調(diào)速器(自動(dòng)調(diào)速器 :型號(hào):XT-300;臺(tái)數(shù):四臺(tái);接力器全行程:150mm ;接力器全行程時(shí)間:1.55s ;外形尺寸:長(zhǎng)×寬×高(mm 1635×1000×1785;重量:1081Kg ;參考價(jià)格:20000元;安裝位置由電站布置決定。3. 發(fā)電機(jī):臺(tái)數(shù):四臺(tái);型號(hào):SFW118/44-6;額定功率:800KW ;額定電壓:

6、6300V ;發(fā)電機(jī)總重:6500Kg ;cos =0.8;額定轉(zhuǎn)速:n=1000n/min;飛逸轉(zhuǎn)速:np=1800n/min;外形尺寸:長(zhǎng)×寬×高(mm 3190×1530×1500;參考價(jià)格:65000元 /臺(tái);4. 蝶閥:(如圖所示0.8m 手電動(dòng)操作;重量:閥體 340Kg ;活門(mén) :277Kg;啟閉方式:電動(dòng)操作;主要尺寸:a=1730mm; b=880mm; c=350mm; d=850mm; e=470mm。ab 立式蝴蝶閥外形示意圖5. 橋式起重機(jī):參考天津大學(xué)水利系主編 小型水電站 中冊(cè), 水輪機(jī)部分, P10921093。型號(hào):SD

7、Q 手動(dòng)單梁起重機(jī); 臺(tái)數(shù):一臺(tái);起重量:10000千克;跨度:建議采用 10.5米。(四電氣主結(jié)線及電氣設(shè)備布置:電站采用單母線分段接線, 1號(hào)和 2號(hào)發(fā)電機(jī)組的出線經(jīng)高壓開(kāi)關(guān)接至 6.3KV 母線為一組。 另一組由 3號(hào)和 4號(hào)發(fā)電機(jī)組組成。 每一組各自通過(guò)主變接入 35KV 高壓母線,二段母線之間用高壓開(kāi)關(guān)連接,廠用電由發(fā)電機(jī)母線經(jīng)變壓器送至 380V 母線。根據(jù)電站主結(jié)線,水電站內(nèi)應(yīng)布置下列配電設(shè)備:高壓開(kāi)關(guān)柜共 13只,其 中:1#、 2#、 3#、 4#發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜共 4只, 6.3KV 母線聯(lián)絡(luò)柜 2只;主變開(kāi) 關(guān)柜 4只;近區(qū)用電柜 1只;廠用高壓柜 1只;備用 1只。開(kāi)關(guān)柜尺

8、寸:長(zhǎng)×寬×高=1.2×1.2×3.2米。低壓控制盤(pán) 7面;直流盤(pán) 1面;同期盤(pán)一面;低壓繼保盤(pán) 7面;勵(lì)磁盤(pán) 4面;機(jī)旁盤(pán) 4面。表盤(pán)尺寸:寬 90cm ,厚 60cm ,高 210240cm 。主變兩臺(tái):型號(hào):SJ6-3200/35/6.3KV y/-11。每臺(tái)總重量:8770Kg ,外形尺寸:長(zhǎng)×寬×高 2790×2825×2815mm 。 廠變一臺(tái):型號(hào):SJ -30/6.3/0.4KV y/y-12?？傊亓?312Kg ;外形尺寸:長(zhǎng)×寬×高:975×408×930

9、mm 。變電站面積(主變壓器場(chǎng)和高壓開(kāi)關(guān)站 :25×20m 。 電站主結(jié)線圖(五要求廠房布置設(shè)計(jì)的內(nèi)容為:根據(jù)給定的原始資料及機(jī)電設(shè)備,決定廠房的型式 及其在樞紐中的位置,進(jìn)行廠區(qū)和廠房?jī)?nèi)部的布置,決定廠房的輪廓尺寸。 完成廠區(qū)布置及主、副廠房布置得設(shè)計(jì) ; 繪制廠房典型平面圖及剖面圖;編 寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。(六內(nèi)容1.水輪機(jī)的型號(hào)選擇:2.計(jì)算水輪機(jī)的吸出高度和安裝高程;水輪機(jī)層的地面高程。3. 尾水管的出口高程; 尾水室的底板高程; 基礎(chǔ)開(kāi)挖高程; 吊車軌頂高程等。4. 確定主廠房水下部分結(jié)構(gòu)尺寸。5. 考慮廠房對(duì)外交通、 廠址地形、 下游水位變化等條件, 確定安裝間 (13.6

10、5米和主機(jī)房地面高程(10.15米 。6. 進(jìn)行水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、蝴蝶閥的布置,確定主廠房的寬度、機(jī)組 中心距和主廠房的長(zhǎng)度。7. 根據(jù)電站主結(jié)線圖及配電設(shè)備,布置在電站內(nèi)部主要電氣設(shè)備的位置和確 定副廠房尺寸。8. 進(jìn)行水電站廠房的樞紐布置,擬定主廠房、副廠房、安裝間、開(kāi)關(guān)站、主 變壓器場(chǎng)的位置。9. 根據(jù)自然條件、建材條件及廠房結(jié)構(gòu)要求,進(jìn)行初步廠房設(shè)計(jì)。10. 要求完成 1:100廠房平面布置圖及 1:50廠房橫剖面圖和下游立面圖和 大門(mén)立面圖各一張,設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。3. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容3.1水輪機(jī)的型號(hào)選擇 A. 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪型號(hào)的選擇在水輪機(jī)型號(hào)選擇中, 起主要作用的是水頭, 每

11、一種型號(hào)的水輪機(jī)都有一定 的水頭適用范圍。 。本水電站的靜水頭為 57m , 最小水頭為 m 50H min =、 最大水頭為 m 65H max =, 加權(quán)水頭為 57av H m =。查混流式水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù)表 3-1,選轉(zhuǎn)輪型號(hào) 為 HL220的混流式水輪機(jī)。表 3-1水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪主要參數(shù) B. 轉(zhuǎn)輪直徑 1D 確定r r rH H Q N D ' 1181. 9=式 3-11' 1D Hn n = 式 3-2 115max max 1(1D D M M -= 式 3-3由表 3-1可得, HL220型水輪機(jī)在限制工況下, ' 311150/1.15/M

12、Q L s m s =,89%M =效率 ,由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下 s /m 15. 1Q Q 3' M 1' 1=,效率為 %1. 90=M , 對(duì)于引水式水電站, m H H av r 57=。 由式 3-1,得m H H Q N D r r r 44. 0891. 05715. 181. 984581. 9' 11=, 選取與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑 10.5D m =。 C. 轉(zhuǎn)速 n 計(jì)算由表 3-1可得 HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的單位轉(zhuǎn)速 ' 1070/min M n r =,初步假定 'M 10' 10n n =。將

13、已知的 ' 10n 和 57av H m =, m 5. 0D 1=代入 3-2,可得:11057/min n r =,選取與之接近而偏小的同步轉(zhuǎn)速 n = 1000r/min。D. 效率及單位參數(shù)修正情況由表 3-1可得 HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率 max 91%M =, 模型轉(zhuǎn)輪直徑為 10.46m M D =,由公式 3-3,得: max max 111(191.15%M =-=-(- , 則效率修正值為 %1. 1%08. 1%07. 90%15. 91=-=,考慮到模型與原型 水輪機(jī)大小相近,在制造工藝質(zhì)量上差異較小,不考慮 修正值 。即可得效 率修正值為

14、%1. 1,由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為%17. 91%1. 1%07. 90max =+=+=M m az(與上述假定值相同 %1. 90%1. 1%89=+=+=M單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算:'' 110Mn n=, 由于 '1' 10Mn n <3.0%,按 規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正,同時(shí)單位流量 ' 1Q 也可不加修正。由上可見(jiàn),原假定的 %1. 90=, ' ' 11M Q Q =, ' '1010M n n =是正確的,那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果 min /r 1000n , m 5. 0

15、D 1=也是正確的。E. 工作范圍的檢驗(yàn)在選定 min /r 1000n , m 5. 0D 1=后,水輪機(jī)的 'max 1Q 及各特征水頭對(duì)應(yīng)的 ' 1n 既可計(jì)算出來(lái)。水輪機(jī)在 r H 、 r N 下工作時(shí),其 ' 1Q 即為 ' max 1Q ,故'331max 0.9/1.15/Q m s m s = =< 則水輪機(jī)的最大引用流量為' 與特征水頭 max H 、 r min H H 和 相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為 ' 1min '1max ' 162.02/min 70.7/min 66.22/min r n r n

16、r n r = = = 在 HL220型水輪機(jī)的模型綜合特性曲線圖上分別畫(huà)出 '31max 0.9/Q m s =, ' 1max 70.7/min n r =, ' 1min 62.02/min n r =的直線,可以從圖上看出三條直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包括了該特性曲線的高效率區(qū)。 所以對(duì)于 HL220型水輪 機(jī)的方案,所選定的參數(shù) min /r 1000n , m 5. 0D 1=是合理的。 F. 飛逸轉(zhuǎn)速 f n的計(jì)算 G. 裝置方式對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑小于 1m 、吸出高度 S H 為正值的水輪機(jī),常采用臥軸裝置, 以降低廠房高度。 而且臥式機(jī)組的安裝、 檢

17、修及維護(hù)比較方便。 本水電站機(jī)組的 轉(zhuǎn)輪直徑為 0.5m ,小于 1.0m ,且吸出高度 S H 為正值,所以采用臥軸裝置。 H. 吸出高度 S H 、安裝高程 s Z 的計(jì)算由水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況參數(shù), ' 166.22/min r n r =, '1max 900/Q L s =,在模型綜合特性曲線圖上可查得相應(yīng)的氣蝕系數(shù) =0.104(限制工況 , 氣蝕系數(shù)修正值 =0.022(當(dāng) H P =57.0米時(shí) 。10S H H m -+=-+=>0由此可見(jiàn), HL220型水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求3.2發(fā)電機(jī)層地面高程與水輪機(jī)層地面高程發(fā)電機(jī)高程的確定與發(fā)電機(jī)設(shè)置方式有

18、關(guān)。發(fā)電機(jī)的設(shè)置方式有定子埋入 式、上機(jī)架埋入式及定子外露式等幾種方式。廠房的地面高程最好與對(duì)外交通道路的高程相同,并高出下游最高洪水位。 但有時(shí)限于電站的地形條件或下游洪水位太高, 不能完全滿足上述要求, 此時(shí)可 根據(jù)具體情況, 使廠房地面高程與對(duì)外道路的高程相同, 而高于發(fā)電機(jī)層的地面 高程, 或廠房地面高程與發(fā)電機(jī)層地面高程相同, 且都低于下游最高洪水位, 此 時(shí)廠房應(yīng)采取擋水墻等防洪措施。本工程根據(jù)給定的水輪發(fā)電機(jī)組橫剖面圖 3-1可知,廠房地面高程與發(fā)電機(jī) 層同高,廠房地面高程(發(fā)電機(jī)層地面高程為 (14.6-0.63=14.0m,水輪機(jī)層 的地面高程為 14.0-0.42=13.6

19、m。3.3尾水管出、和尾水室尺寸和吊車軌頂高程的確定A.根據(jù)給定的水輪發(fā)電機(jī)組橫剖面圖 3-1可知,尾水管出口高程為 13.6-2.033-0.92=10.6m,尾水室底板高程為 13.6-2.033-0.92-0.75=10.0m。由 上述 3.1計(jì)算知,尾水渠設(shè)計(jì)流量 Q=1.7m3/s,擬定設(shè)計(jì)流速為 1m/s,則尾水室 斷面面積至少為 1.7/1=1.7m2, 據(jù)此擬定尾水室寬 2.9m ,高為 2.1m ,符合要求。 圖 3-1 水輪發(fā)電機(jī)組橫剖面圖B. 吊車軌頂?shù)踯嚨陌惭b高程 c 根據(jù)下述公式確定:27891011h C h h h h =+2-發(fā)電機(jī)層地面高程 , 取 14m 。

20、h 7廠房中最長(zhǎng)件是水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶軸,最寬件為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸。結(jié)合圖 3-1,取廠房中的最高部件水輪機(jī)蝸殼頂, h 7=1.5m。h 8吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距;水平凈距 0.3m ,垂直凈距0.61.0m(如采用剛性?shī)A具,為 0.250.5m ,取垂直距 0.8m 。h 9最大吊運(yùn)部件的高度 (往往是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶輪或水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶軸 , 取尾水管高度 2.1m 。h 10吊運(yùn)部件與吊鉤間的距離 (一般在 1.01.5m 左右 ,取決于發(fā)電機(jī)起吊方式和掛索、卡具,取 1m 。h 11主鉤最高位置 (上極限位置 至軌頂面距離 , 可從起重機(jī)要參數(shù)表查出,查表取 1.5m3.4 蝶閥坑的

21、高度和寬度的確定由基本資料可知: a b圖 3-2蝶閥主要尺寸:a=1730mm; b=880mm; c=350mm; d=850mm; e=470mm。參照已 有工程經(jīng)驗(yàn),擬定蝶閥坑的高度為 2m ,寬度為 1.5m 。3.5尾水渠的高度和寬度的確定確定尾水渠的高度和寬度時(shí)設(shè)計(jì)流速采用 1.5m/s,水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量為A m =,考慮到一定的安全儲(chǔ)備,擬定 尾水渠的寬度為 1.5m ,高度為 1.2m 。3.6主廠房的長(zhǎng)度和寬度水電站主廠房空間尺寸的設(shè)計(jì)原則是在滿足設(shè)備布置和安裝、維護(hù)、運(yùn)行、 管理的前提下,盡量減小廠房尺寸,降低造價(jià)。A. 主廠房的長(zhǎng)度LL nL L +=安 0N-機(jī)組臺(tái)數(shù)。

22、 L 0-機(jī)組段長(zhǎng)度,指相鄰兩臺(tái)機(jī)組中心線之間的距離機(jī)組間距。機(jī)組段間距一般由下部塊體結(jié)構(gòu)中水輪機(jī)蝸殼的尺寸控制,在高水頭情況下常由發(fā)電 機(jī)定子外徑控制。機(jī)組間距除滿足設(shè)備布置要求外,還應(yīng)保留必要寬度的 通道。由于蝸殼尺寸與水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D 有關(guān),故具體確定機(jī)組間距 L ,時(shí), 可由以下水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D ,為參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。對(duì)于金屬蝸殼 (水 頭在 40120m :113.6( L D h m =+,式中, h=13. 5m ,水頭高時(shí)取小值,L 安 -安裝間長(zhǎng)度, 安裝間的寬度一般與主廠房相同, 安裝間的長(zhǎng)度一般取 L 安= L -邊機(jī)組段加長(zhǎng)長(zhǎng)度,由于外側(cè)有主廠房的端墻 , 為了

23、使機(jī)組設(shè)備和輔助設(shè)備處于橋吊工作范圍內(nèi) , 遠(yuǎn)離安裝間一端的機(jī)組段需要加長(zhǎng) L 。 L =(0.11.0D 1,取 m D L 1. 05. 02. 02. 01=再考慮設(shè)備外緣間距離 2m 左右, 設(shè)備外緣與墻距 2m 左右, 電氣盤(pán)柜和設(shè)備 距離不小于 1.5m ,控制屏、動(dòng)力屏距墻 0.8-1m 。綜上,主廠房長(zhǎng)度 L 取為 30m 。B. 主廠房的寬度主廠房寬度需綜合考慮機(jī)組設(shè)備長(zhǎng)度 1l ,廊道寬度 2l ,吊車跨度 3l ,吊運(yùn)方式及設(shè)備間安全距離。由 水 輪 機(jī) 發(fā) 電 機(jī) 組 橫 剖 面 圖 3-1, 得 水 輪 機(jī) 發(fā) 電 機(jī) 組 總 長(zhǎng) m l 6. 8405. 188.

24、044. 058. 061. 078. 0133. 18. 21=+=電纜廊道寬度 2l 取 1.5m吊車跨度為 m l 103=綜上,擬定廠房寬度為 12mC. 安裝間布置安裝間應(yīng)根據(jù)裝機(jī)臺(tái)數(shù), 滿足設(shè)備、 安裝及檢修或車輛進(jìn)廠裝卸的需要。 安 裝間可布置于主廠房的一端、 兩端或中間段。 本設(shè)計(jì)布置在主廠房靠近開(kāi)關(guān)站一 側(cè)。 安裝間地面高程宜與發(fā)電機(jī)地面高程相同, 如下游洪水尾水位高于發(fā)電機(jī)層 地面高程,可抬高安裝間高程。取安裝間高程為 14.0m (與主廠房同高 。安裝 間大門(mén)尺寸要滿足運(yùn)輸車輛進(jìn)廠的要求, 如通行一般載重汽車大門(mén)寬度一般不小 于 3.0m ,高度不小于 3m 。取大門(mén)寬

25、3.3m,高 3m 。D .主廠房的高程考慮到起重機(jī)與廠房吊頂(或屋架下弦、燈具底的凈距不得小于 200300mm 。在廠房頂適當(dāng)部位應(yīng)有可供拆裝起重機(jī)的減速器蓋、卷筒、電動(dòng)機(jī)等部 件的必要空間。由上述計(jì)算知,起重機(jī)高程為 20.9m 。則擬定廠房頂高程(屋架 兩端底部為 23.4m 。3.7副廠房副廠房的位置和組成應(yīng)注意與主變壓器場(chǎng)地、 主廠房的位置及環(huán)境要求相協(xié) 調(diào),經(jīng)綜合比較確定。同時(shí)應(yīng)結(jié)合運(yùn)行、管理方便的要求,合理利用有效空間, 做到對(duì)外交通交通方便,通風(fēng)、采光良好。副廠房最好布置在有進(jìn)廠公路一側(cè), 可利用公路運(yùn)進(jìn)設(shè)備。副廠房主要包括中控室、 高壓開(kāi)關(guān)站、 廠用電設(shè)備和其他附屬設(shè)施。

26、布置時(shí) 一般應(yīng)該滿足如下要求:1. 廠變一般放在開(kāi)關(guān)室附近; 2. 衛(wèi)生間要遠(yuǎn)離中控室等 用電設(shè)備所在地; 3. 通迅調(diào)度室要靠近中控室, 并遠(yuǎn)離蓄電池室; 4. 廠用電設(shè)備、 開(kāi)關(guān)站也應(yīng)靠近中控室。A. 中央控制室中央控制室主要布置:低壓控制盤(pán) 7面、低壓繼保盤(pán) 7面、直流盤(pán) 1面、同 期盤(pán) 1面, 最后確定中央控制室的寬度為 7.1m , 長(zhǎng)度為 10.1m 。 中控室的面積一 般不宜太小,控制盤(pán)離墻壁的距離不得小于 0.8-1m 。B. 變壓器場(chǎng)變壓器位置宜靠近主廠房, 并宜與安裝間高程相同, 主變壓器與開(kāi)關(guān)站應(yīng)布 置在主廠房的同一側(cè), 否則引出線升壓后, 又繞過(guò)主廠房到開(kāi)站, 會(huì)增加許

27、多電 纜長(zhǎng)度。 當(dāng)開(kāi)關(guān)站與廠房靠得很近時(shí), 可將高主變布置在開(kāi)關(guān)站內(nèi)。 變壓器場(chǎng)內(nèi) 布置主升壓變壓器, 將發(fā)電機(jī)的電流升壓至輸電線電壓。 主變壓器場(chǎng)地的防火防 爆及通風(fēng)散熱等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定。C. 直流電系統(tǒng)用房(蓄電池室系統(tǒng)用房直流電系統(tǒng)用房包括蓄電池室、套間(前室 、儲(chǔ)酸室、充電機(jī)室等。這些 房間應(yīng)盡可能地布置在同一層。 蓄電池室在可能范圍內(nèi)盡量靠近中控室, 以節(jié)省 蓄電池至直流盤(pán)的直流電纜。D. 高壓開(kāi)關(guān)室開(kāi)關(guān)站宜靠近主變壓器和中央控制室。 應(yīng)選擇地基及邊坡穩(wěn)定地段或利用其 他合適的場(chǎng)地進(jìn)行布置, 其進(jìn)出線應(yīng)避免跨越泄流建筑物的水躍區(qū)、 射流區(qū)。 開(kāi) 關(guān)站位置宜避開(kāi)沖溝口, 不能避開(kāi)時(shí)

28、, 應(yīng)對(duì)山洪、 泥石流和崩塌體等采取預(yù)防措 施。開(kāi)關(guān)站大多選擇在廠房下游側(cè)近處而又寬曠的地方,還要考慮輸電的方向。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求,高壓開(kāi)關(guān)站要求布置的設(shè)備為 13只高壓開(kāi)關(guān)柜。 13只開(kāi)關(guān) 柜按布置為 2排。E. 廠用電變壓器布置廠用電變壓器 1臺(tái),布置在開(kāi)關(guān)室內(nèi)。廠變的尺寸為 975*408*930mm。 F. 水輪機(jī)輔助設(shè)備的布置水輪機(jī)輔助設(shè)備包括儲(chǔ)油室、油處理室、壓氣機(jī)室、機(jī)修室等。儲(chǔ)油室和油處理室應(yīng)考慮防火防爆要求, 為防止油外溢, 戶外地坪高程或室 內(nèi)地面高程均應(yīng)比同一層的其他地面低 10cm 。油處理室應(yīng)設(shè)置兩道門(mén),分設(shè)兩 側(cè),門(mén)要向外開(kāi)啟。油處理室的位置應(yīng)布置靠近儲(chǔ)油室及用油對(duì)象

29、。壓氣機(jī)室一般可布置在廠內(nèi), 當(dāng)距離較長(zhǎng)時(shí), 宜布置在靠近用氣對(duì)象的專門(mén) 房間內(nèi)。機(jī)修間可設(shè)置在廠外或廠內(nèi), 設(shè)置在廠內(nèi)的機(jī)修間, 由于有較大的噪聲和灰 塵,布置時(shí)要避開(kāi)精密儀表間和值班室。G. 附屬設(shè)施附屬設(shè)施包括:值班室和衛(wèi)生間等。綜上,在 CAD 中繪出廠房平面布置圖,詳見(jiàn)附圖 1水電站廠房設(shè)計(jì)圖 。3.8廠房樞紐布置廠房位置宜選在緊靠河邊、 較為平坦的岸邊或?yàn)┑厣? 以減少開(kāi)挖, 開(kāi)關(guān)站 布置在鄰近尾水渠布置布置尾水渠時(shí), 應(yīng)使出口與河道斜交, 不要正對(duì)河床, 以免受下泄洪水的頂 托。詳見(jiàn)附圖 2水電站廠房樞紐布置圖3.9 鋼管應(yīng)力分析設(shè)計(jì)資料:本電站采用兩根直徑(內(nèi)徑 1.2米的主壓

30、力鋼管,鋼管由壓力 前池引出直至下鎮(zhèn)墩約 80米,在廠房前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺(tái)機(jī)組,支管 直徑經(jīng)計(jì)算采用直徑 0.9米。鋼管露天敷設(shè),支墩采用混凝土支墩,支承包角 120度,電站廠房采用地面式廠房。鋼管橫剖面圖見(jiàn)圖 3-3: 圖 3-3已經(jīng)參數(shù)如下:設(shè)計(jì)引用流量 Q= 3.400m³/s 鋼材的重度 s = 0.0000785N/mm³水的重度 w = 0.0000098N/mm³鋼管內(nèi)徑 D= 1200mm 鋼管軸線傾角 = 30.000° 鎮(zhèn)墩間距 L 1= 80000mm支墩間距 L= 10000mm 加徑環(huán)間距 l= 2500mm 伸縮節(jié)與上

31、鎮(zhèn)墩的距離 L 2= 2000mm伸縮節(jié)止水盤(pán)根沿管軸向長(zhǎng)度 b 1= 300mm伸縮節(jié)止水填料與鋼管的摩擦系數(shù) 1= 0.316支座對(duì)管壁的摩擦系數(shù) f= 0.1 焊縫系數(shù) = 0.95 鋼管管壁鋼材屈服點(diǎn) s = 215.000N/mm²(1根據(jù)末跨的主要荷載(內(nèi)水壓力并考慮將鋼材的允許應(yīng)力降低 15%,按鍋爐公 式初估管壁厚度 t : 計(jì)算公式:式中:鋼管管壁鋼材屈服點(diǎn) s = 215.000N/mm² 末跨跨中截面管道中心內(nèi)水壓力 H= 70850mm鋼管管壁厚度 t 初估計(jì)算表 取計(jì)算管壁厚度 t=5mm, 再考慮 2mm 的銹蝕裕量,管壁結(jié)構(gòu)厚度初定 t=7mm

32、. (2復(fù)核管壁結(jié)構(gòu)厚度是否滿足考慮制造工藝、安裝、運(yùn)輸?shù)纫?保證必須 的剛度的最小厚度要求: 計(jì)算公式: 則 t 應(yīng)滿足: t 5mm, 實(shí)際選用管壁厚度 t=7mm,滿足要求。式中:計(jì)算截面管道中心內(nèi)水壓力 H=70850mmKPas 12055. 0=15. 012-=HDt w 4800/+D t wH P =17(2垂直管軸方向的力(法向力 鋼管自重分力 Q s計(jì)算公式: (每跨鋼管自重(單位管長(zhǎng)鋼管自重,考慮剛性環(huán)等附件的 附加重量約為鋼管自重的 25% 鋼管中水重分力 Q w計(jì)算公式: (每跨管內(nèi)水重(單位管長(zhǎng)管內(nèi)水重 鋼管中水重分力 Q w 計(jì)算表 (3軸向力 A 鋼管自重軸

33、向分力 A 1計(jì)算公式: 式中: 伸縮節(jié)至計(jì)算截面處的鋼管長(zhǎng)度 L 3=73000mm 鋼管自重軸向分力 A 1計(jì)算表 套筒式伸縮節(jié)端部的內(nèi)水壓力 A 50.694N/mm2=w H P cos L qQ s s =s s Dt q =25. 1cos L q Q w w =w w D q 225. 0=sin 31L q A s =18計(jì)算公式:式中:伸縮節(jié)端部管道中心內(nèi)水壓力 H ´=23400mm 伸縮節(jié)內(nèi)套管外徑 D 1=1207mm 伸縮節(jié)內(nèi)套管內(nèi)徑 D 2=1200mm 套筒式伸縮節(jié)端部的內(nèi)水壓力 A 5計(jì)算表 溫升時(shí)套筒式伸縮節(jié)止水填料的摩擦力 A 6計(jì)算公式: 溫升時(shí)套筒式伸縮節(jié)止水填料的摩擦力 A 6計(jì)算表 溫升時(shí)支座對(duì)鋼管的摩擦力 A 7計(jì)算公式: 式中:計(jì)算截面以上支座的個(gè)數(shù) n=7個(gè) 溫升