水電站樞紐廠房設(shè)計(jì)及機(jī)組選型設(shè)計(jì)

1、二、機(jī)電設(shè)備的選擇（一）、水輪機(jī)的選擇1 、水輪機(jī)選擇的基本資料裝機(jī)容量 Nr =0.25MW設(shè)計(jì)水頭 H r69.95m, H max79m, H min64m2、水輪機(jī)型號(hào)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)水頭 H r69.95m ，參照金鐘元水力機(jī)械附表1，可以有兩種選 HL 220 型水輪機(jī)。3、單機(jī)容量的選擇水電站的裝機(jī)容量等于機(jī)組臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量的乘積。根據(jù)已確定的裝機(jī)容量，就可以擬定可能的機(jī)組臺(tái)數(shù)方案。在選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)可從下列方面考慮：（1） 機(jī)組臺(tái)數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)增多時(shí)，機(jī)組單機(jī)容量減小，尺寸減小，因而制造及運(yùn)輸都有比較容易，這對(duì)于制造能力和運(yùn)輸條件較差的地區(qū)是有利的。但實(shí)際上小機(jī)組單

2、位千瓦消耗的材料多，制造也較麻煩，故一般都希望選用較大的機(jī)組。（2） 機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站投資的關(guān)系當(dāng)選用的機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，不僅機(jī)組本身單位千瓦的造價(jià)高，而且隨著機(jī)組臺(tái)數(shù)的增加。相應(yīng)的閘門、管道、調(diào)速器，輔助設(shè)備和電氣設(shè)備的套數(shù)就要增加，電氣結(jié)線也較復(fù)雜，廠房平面尺寸也需加大，機(jī)組安裝維護(hù)的工作量也增加，因此從這些方面來看，水電站單位千瓦的投資將隨臺(tái)數(shù)的增加而增加。 但另一方面， 采用小機(jī)組則廠房的起重能力、安裝場(chǎng)地、機(jī)坑開挖量都可縮減，因此又可減小一些水電站投資?？偟膩碚f，機(jī)組臺(tái)數(shù)變化要引起水電站投資變化，在大多數(shù)情況下，臺(tái)數(shù)增多將增大投資。（ 3）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行效率的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)增多能夠

3、增加水電站的電能，但當(dāng)增多到一定程度，再增多時(shí)對(duì)水電站的運(yùn)行效率就不會(huì)有顯著的影響了。當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任基荷工作時(shí)，選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)少，可合水輪機(jī)在較長時(shí)間內(nèi)以最優(yōu)工況運(yùn)行，合水電站保持較高的平均效率。（ 4）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)多，單機(jī)容量小，運(yùn)行方式就比較靈活，機(jī)組發(fā)生事故后所產(chǎn)生的影響小，檢修也較容易安排。但因運(yùn)行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的機(jī)率增高了，同時(shí)管理人員增多，運(yùn)行費(fèi)用也提高了。因此不宜選用過多的機(jī)組臺(tái)數(shù)。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相近時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)組臺(tái)數(shù)較少的方案，但為了水電站運(yùn)行的可靠性和靈活性，一般應(yīng)不少于兩臺(tái)。故綜合考慮，采用兩臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為N f12

4、500 KW 。NrN f12500/ 0.96 13021KWf式中Nr水輪機(jī)的額定出力N f 發(fā)電機(jī)的額定出力f發(fā)電機(jī)效率4 水輪機(jī)主要參數(shù)的確定（1） 轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算D 1Nr9 . 81 Q 1 HrHr式中：Nr =8.25 ×103 KWH r =11.5 m由金鐘元水力機(jī)械附表1 查得該型水輪機(jī)在限制工況下的Q11400L / S1.4m3 / s ，=82.6% . 由此可假定水輪機(jī)在該工況下的效率為 86%。將以上各值代入公式得：D130211 .48 m13 69 .959 .81 69 .95 11 .590 %選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1 =1.6 m .

5、（2）效率修正值的計(jì)算由附表1 查得： HL 310 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下模型的最高效率M max =89.6%,模型轉(zhuǎn)輪的直徑 D1M =0.39 m .則原型水輪機(jī)的最高效率max11M max5 D1M /D1110.9150.46 /1.6=93%考慮到制造水平的情況，取=1.0%,則效率修正值為：maxM max=0.93 0.91 0.01=0.01由此可求得水輪機(jī)在限制工況的效率應(yīng)為：M=0.89+0.01=0.90( 與原來假定的數(shù)值相近 )（3）轉(zhuǎn)速的計(jì)算n n10H av / D1式中 n10n10 Mn1由附表 1 查得在最優(yōu)工況下的 n10M =70.0 r/min，同

6、時(shí)由于：n1m ax / M m ax 10 .93 / 0.91 1n10 M=0.022 0.03所以n1 可忽略不計(jì)，則以n10M =70.0 r/min代入上式得：n =(70.0 ×69.95 )/1.6=365.9 r/min選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速n375rpm（4）工作范圍的檢驗(yàn)計(jì)算在選定的 D1 =1.6 m ， n375rpm 的情況下，水輪機(jī)在最大的Q1 max 和各種特征水頭下相應(yīng)的n 值分別為：在設(shè)計(jì)水頭 H r =11.5 m 以額定出力Nr 工作時(shí)，其相應(yīng)的最大單位流量為 ：Nr13021Q 1 max9.81 1.63 69 .95 0.99. 8

7、1 D 1 Hr Hr=0.98 1.15 m 3 /s則水輪機(jī)的最大引用流量為：QmaxQ1 maxD12Hr=0.98 ×1.6 2×69.95 =21 m3/s對(duì) n1值：在設(shè)計(jì)水頭H r=69.95m 時(shí)nD1375 1.6n1r71.8r / minHr69.95在最大水頭Hmax =79m 時(shí)n1minnD1375 1.667.4r / minH max79在最小水頭H min=64m 時(shí)n1maxnD1375 1.675r / minH min64在 HL220型水輪機(jī)的主要綜合特性曲線圖上, 分別畫出 n1max =75r/min ， n1min =67.4

8、 r / min 的直線，由圖可見，由這兩根直線與效率線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)，所以對(duì)于 HL 220 型水輪機(jī)方案，所選定參數(shù)D1 =1.6 m ,n =375r / min 是合理的。(5) 水輪機(jī)吸出高 Hs 計(jì)算由水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況（ n1' r 71.8,Q1'max 0.98 ）在圖 3-7 上可查得相應(yīng)的汽蝕系數(shù)0.115;由于設(shè)計(jì)水頭 H r69.95,在 (水力機(jī)械書 )上查得0.020, 則 可求得水輪機(jī)的吸出高為：H s 10.3() Hr10.34024.89 (0.115 0.020) 69.95 3.94m900900（

9、6）飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算反擊式水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速 n f 與水輪機(jī)凈水頭 H 、導(dǎo)葉開度0 有關(guān)。最大飛逸轉(zhuǎn)速 n f maxn1 f maxH max rpmD1式中：H max 最大水頭（米）n1 f max 最大單位飛逸轉(zhuǎn)速查表知， HL 220 水輪機(jī)采用的 n1 f max865 rpmn f max865 794755rpm1.6（7）軸向水推力 PZ 的計(jì)算PZK z2D1 H max4式 中K z軸向水推力系數(shù)，對(duì)于 HL220水輪機(jī)，K z 0.37 0.45, 取 0.37PZ0.373.141.62 79 58.7N45、水輪機(jī)安裝高程的確定對(duì)立軸混流式水輪機(jī)，安裝高程由下式確定

10、：Z sb0wH s2w 尾水位 m式中： H s 吸出高度b0 導(dǎo)葉高度m查表知， b00.25,故 b00.25160.4mD1Z swH sb04024.89 4.94 0.2 4024.14m2故機(jī)組安裝高程為4024.14 m 。（二）、水輪機(jī)結(jié)構(gòu)與外型尺寸估算1、混流式水輪機(jī)主要由以下幾部分組成：（ 1）埋入部分：包括蝸殼、座環(huán)、尾水管等；（ 2）導(dǎo)水機(jī)構(gòu)：包括頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉和導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)等；（ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)部分：包括轉(zhuǎn)輪、主軸等；（4）導(dǎo)軸承、密封裝置及其他附屬裝置。2、蝸殼斷面形式本電站最大工作水頭超過40m故采用金屬蝸殼，蝸殼頂角點(diǎn)和底角點(diǎn)的變化形式有直線和拋物線兩種。直線變化

11、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水力損失大；拋物線變化結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水力損失小。為了改善蝸殼的受力條件使水力損失最小，故選用拋物線變化規(guī)律的圓形斷面。工廠對(duì)圓形金屬蝸殼包角通常采用345 。則：蝸殼進(jìn)口多面流量：Qmax21345 20.13m3/ sQC0360360Qmax 水輪機(jī)最大引用流量。蝸殼進(jìn)口平均流速：由水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭Hr 查水利機(jī)械得蝸殼進(jìn)口平均流速 VC8.5m / s 。蝸殼進(jìn)口斷面面積：FcQcQmax020.132.37 m2Vc360Vc8.5斷面半徑：maxFcQmax00.87m360Vc由水利機(jī)械 附表 5 查得金屬蝸殼座環(huán)尺寸，水頭在70 米以下其座環(huán)外徑 Da =3.85m, Ra

12、=D a3.851.925 m22當(dāng) 345 時(shí)iQmaxi213450.87m360Vc3603.14 8.5RDa2i1.925 20.873.67m2當(dāng) 300時(shí)1.34mR3.55mi當(dāng) 255時(shí) 1.23mR3.43mi當(dāng) 210時(shí)i1.12mR3.29m當(dāng) 165時(shí)i1.00mR3.13m當(dāng) 120時(shí)0.85mR2.95mi當(dāng) 75時(shí)0.67mR2.73mi當(dāng) 30時(shí)0.42mR2.45mi其形式入圖 1 所示：3、 尾水管計(jì)算根據(jù)本電站的總裝機(jī)容量(0.25MW)為小型水電站，為了減少尾水管的開挖深度，采用標(biāo)準(zhǔn)彎肘型尾水管。彎肘形尾水管是由進(jìn)口直錐段、肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成。

13、其大致形狀如圖所示：使用推薦尾水管尺寸表查水利機(jī)械得到本電站尾水管尺寸參數(shù)。表 1尾水管標(biāo)準(zhǔn)型式與實(shí)際計(jì)算表參數(shù)D1hLBD412L1h3hh標(biāo)準(zhǔn)1.02.54.52.741.351.350.6751.751.31實(shí)際1.63.527.22.891.761.760.921.502.08D 3 可近似取為轉(zhuǎn)輪出口直徑， 此處取為 D 3 =1.6 m . 進(jìn)口錐管的半錐角的最優(yōu)值 , 對(duì)混流式水輪機(jī) , 取79 。此處取為 9o。根據(jù)尾水管的結(jié)構(gòu)可得下式 :D4D32tgh3解 得 h3 =0.5 m ， 而 h1h2hh43.521.760.51.26m ,h2 可 取 為0.2-0.5,此處

14、取為 0.3m。故 h1 =0.96 m 。因此尾水管外形尺寸如圖2 所示：4、水輪機(jī)重量估算（1）、水輪機(jī)總重量估算水輪機(jī)總重量指不包括調(diào)速器、油壓裝置和其他輔助設(shè)備的水輪機(jī)整體重量。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)（水力機(jī)械）可知，G430t2 轉(zhuǎn)輪重量估算查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)（水力機(jī)械） 圖 2-56 可知，G065t圖 1 蝸殼尺寸簡(jiǎn)圖（單位：mm）圖 2 混流式水輪機(jī)尾水管簡(jiǎn)圖（三）調(diào)速系統(tǒng)的選擇水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本任務(wù)是：使水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定地以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在機(jī)組負(fù)荷變化工其他外擾作用下，保證機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化不超過一定的范圍，并能迅速地穩(wěn)定于新的工況，從而保證發(fā)電機(jī)輸出的交流電頻率滿足用電設(shè)備的

15、要求。水輪機(jī)調(diào)節(jié)是通過調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化不斷地改變水輪機(jī)過流量來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備有：調(diào)速器、油壓裝置和漏油裝置。1、調(diào)速器的型式選擇（1）調(diào)速器型式選擇調(diào)速器型式選擇的一般要求有以下兩點(diǎn)：當(dāng)電站和機(jī)組容量較大， 在系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)， 應(yīng)選用調(diào)節(jié)品質(zhì)好，自動(dòng)化程度高的電氣液壓調(diào)速器。當(dāng)機(jī)組容量較小，在系統(tǒng)中地位不重要，經(jīng)常承擔(dān)基荷時(shí)，也可選用機(jī)械液壓調(diào)速器。 . 選擇調(diào)速器時(shí)應(yīng)考慮到調(diào)速器某些五一節(jié)對(duì)電站其他設(shè)備的要求和影響。2 調(diào)速器工作容量的選擇調(diào)速器的工作容量是指在一定的工作油壓下，調(diào)速系統(tǒng)所具有的最大可能輸出功率，該輸出功率不僅取決于調(diào)速功的大小，還取決于關(guān)機(jī)時(shí)間的長

16、短。而主配壓閥直徑并不能全面地反映調(diào)速器的工作容量，對(duì)直徑相同但結(jié)構(gòu)不同的主配壓閥， 具有不同的最大行程， 窗口尺寸和開、關(guān)機(jī)時(shí)間調(diào)整方式，因而其摩阻系數(shù)和可能最大輸出功率也不相同。所以只有同一類型的主配壓閥才能按其活塞直徑表征調(diào)速器的容量。選擇調(diào)速器工作容量時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔恳员ＷC機(jī)組可靠地開關(guān)導(dǎo)葉，關(guān)機(jī)時(shí)間應(yīng)能滿足調(diào)節(jié)保證的要求。（ 1） 主接力器的選擇采用兩個(gè)接力器來操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，每個(gè)接力器的直徑ds 可按下列公式計(jì)算H max b0dsD1D1式中計(jì)算系數(shù)。取為0.40 ；b0 導(dǎo)葉高度。790.40d s 0.030 1.60.21m1.6在標(biāo)準(zhǔn)接力器系列表中選擇與之接近的直徑22

17、5mm 。接力器最大行程Smax (mm) 可由下列經(jīng)驗(yàn)公式求得Smax1.41.80max式中0 m ax 為導(dǎo)葉最大開度。0 m ax 可由模型水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度0M m ax 依下式換算求得D0Z0M0 max0 M max D 0 M Z 0式中D 0 、 D 0M 分別為原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉軸心圓的直徑Z0 、 Z 0M 分別為原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉數(shù)目Smax 1.6 0 max 1.6 0.2240.3584 m ，23.14 0.22520.3584則兩個(gè)接力器的總?cè)莘eVsdsSmax3。220.03m2（ 2） 主配壓閥的選擇主配壓閥的直徑與通向接力器的油管直徑是相等的，主配壓閥

18、油的流量為：VSQTSTS 導(dǎo)葉全開到全關(guān)直線關(guān)閉時(shí)間。假設(shè)為4s。0.333則 Q/s50.006m主配壓閥直徑為： d(m)4QVsd1.13VmTsVmVm管內(nèi)油壓流速 m/s. 當(dāng)額定油壓為2.5MP 時(shí) Vm=（ 4-5 ）m/s 為短管且工作油壓較高時(shí)取較大值。則 Vm取 5m/s。代入上式主配壓閥直徑為：d4Q1.13Vs1.13 0.0344mmVmTsVm4 5由計(jì)算的主配壓閥直徑查水電站機(jī)電手冊(cè)選擇之相鄰而偏大的DT-100 電氣液壓型調(diào)速器。調(diào)速器外形如圖3 所示：圖 3調(diào)速器外形尺寸圖2、油壓裝置的選擇（1）油壓裝置的組成油壓裝置是向水輪發(fā)電機(jī)制調(diào)速系統(tǒng)供給壓力油的能源

19、設(shè)備，是調(diào)速系統(tǒng)的重要組成部分。同時(shí)也可作為進(jìn)水閥、調(diào)壓閥以及液壓操作元件的壓力油源。油壓裝置有分離式和組合式兩種。分離式油壓裝置的壓力油罐與回油箱分開；組合式油壓裝置的壓力油罐裝在回油箱上面的框架上。前者容量范圍較大，適用于大中型水輪機(jī)。后者結(jié)構(gòu)緊湊，但容量較小，僅適用于中小型水輪機(jī)。本電站采用組合式油壓裝置。油壓裝置的主要部件有：（ 1）壓力油罐：其中油占總?cè)莘e的 30-40%，其余 70-60%為壓縮空氣。（ 2）回油箱：其容積約為壓力油罐容積的 1.2-1.4 倍。（ 3）油泵：一般均為螺旋油泵，有立式和臥式兩種。（ 4）油泵附件：包括安全閥、逆止閥和節(jié)流閥等。（ 5）壓力油罐的附件：

20、包括壓力表、油位信號(hào)及自動(dòng)補(bǔ)氣裝置、壓力信號(hào)器、空氣閥等。(2) 油壓裝置的選擇計(jì)算油壓裝置的選擇計(jì)算主要是確定油壓裝置的臺(tái)數(shù)和容量（工作能力）。為了滿足機(jī)組調(diào)節(jié)和安全運(yùn)行的要求， 通常每臺(tái)水輪機(jī)裝設(shè)一臺(tái)油壓裝置。油壓裝置的工作能力是以壓力油箱的總?cè)莘e和額定油壓為表征的。壓力油箱的總?cè)莘eVk 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算：Vk1820 Vs取 Vk20Vs200.03 0.60m3查水利機(jī)械油壓裝置系型譜表，本水電站可選YZ1.6型查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)可知其基本尺寸如表2所示，形式如圖4 所示：表 2 油壓裝置基本尺寸表單位（ mm）油壓裝置型回油箱長度回油箱寬總高壓力油壓力油罐號(hào)m度罐高外徑Y(jié)Z 1

21、.624001700327023701028圖 3油壓裝置簡(jiǎn)圖（單位：mm）( 四) 發(fā)電機(jī)的選擇1、水輪發(fā)電機(jī)的型式選擇根據(jù)所選機(jī)型：HL220LJ140.的主要性能參數(shù)，選擇配套發(fā)電機(jī)TSL330 / 61 16其性能如表 2-3表 3 主要外形和安裝尺寸容量型號(hào)(kw)h1 (mm) h2 (mm)1 ( mm)2 ( mm)3 ( mm)TSL330 / 611665001912524390028035760表 4主要外形與安裝尺寸單位 (mm)名稱h1h2123456H 1尺寸19125243900280357602350270035801490名稱H 2H 3H 4H 5H 6H

22、7H 8H 9H 9尺寸1643242973610161600470626946191135圖 5發(fā)電機(jī)外形尺寸2、水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻方式及其選擇大中型水輪發(fā)電機(jī)常采用密閉式空氣循環(huán)冷卻和水內(nèi)冷兩種冷卻方式。通過兩個(gè)通風(fēng)方式的比較，本電站采用密閉式空氣循環(huán)冷卻。密閉式空氣循環(huán)冷卻的冷卻方式是借助轉(zhuǎn)子風(fēng)扇或輪同的風(fēng)扇作用合空氣在發(fā)電機(jī)內(nèi)部循環(huán)流通，熱空氣通過冷卻器用水冷卻。3 、水輪發(fā)電機(jī)重量估算（ 1）發(fā)電機(jī)總重量 G f2 / 3G f k1Sfne式中G f 發(fā)電機(jī)總重量 ( t ) ；k1 系數(shù) , 對(duì)懸式發(fā)電機(jī)取8-10, 此處取為 8。2 / 3G f 8650014.7t375（

23、2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量一般可按發(fā)電機(jī)總重量的1/2 估算G fG7.35t2（三）、起重設(shè)備水電站起重設(shè)備一般采用橋式起重機(jī)或門式起重機(jī)。橋式起重機(jī)有單小車和雙小車兩種。雙小車橋式起重機(jī)與單小車起重機(jī)不同之處是在橋架上設(shè)有兩臺(tái)可以單獨(dú)或聯(lián)合運(yùn)行的小車，每臺(tái)小車只有一個(gè)起重吊鉤，藉手動(dòng)變速作主鉤或副鉤使用，當(dāng)?shù)踹\(yùn)最重件（如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）時(shí)，兩臺(tái)小車借助平衡梁聯(lián)合起吊。1、吊車形式的選擇最重吊運(yùn)件的重量為7.35 噸，且機(jī)組臺(tái)數(shù)小于4 臺(tái)，故可選用一臺(tái)單小車橋式起重機(jī)。2、主要工作參數(shù)的選擇（1）起重量查表（水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)） ，額定起重量為100 噸。(2) 跨度起重機(jī)大車軌道中心線之間的垂直距離（

24、或起重機(jī)大車兩端車輪中心線之間的垂直距離）稱為跨度，以米表示。根據(jù)廠房寬度起重機(jī)跨度定為 12 米。(3) 起升高度雙小車起重機(jī)每臺(tái)小車只有一套起重機(jī)構(gòu)，其吊鉤的下極限位置應(yīng)保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子或水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪從機(jī)坑吊出，同時(shí)還應(yīng)滿足吊運(yùn)進(jìn)水閥及水輪機(jī)埋設(shè)部件及安裝的要求。(4) 吊鉤主廠房每臺(tái)單小車橋式起重機(jī)一般都設(shè)置主、副鉤各一個(gè)。主鉤一般應(yīng)滿足起吊額定起重量的要求，副鉤則按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)配置。（5）其它主要尺寸表 6其它主要尺寸表起重量 t跨 度起升高度起升速度運(yùn)行速度mm / minm / minm / min主鉤副鉤L主鉤副鉤主鉤副鉤小車大車100201226350.815.75.120.6起 重

25、量極限尺寸 mm大重量 tt吊鉤至軌面距吊鉤至軌道中心距離車小起離最車重主副主鉤 h主鉤副鉤大重機(jī)鉤鉤1L3L2L4輪總L壓重t10020900320048005650235060113208起重量 t主要外形尺寸 mm兩臺(tái)橋機(jī)并車尺寸mm主副小車起重小車軌面軌面并車兩主軌掛鉤鉤軌距機(jī)最長度至起至緩后起鉤之道鉤LT大寬 B1重機(jī)沖器重機(jī)間距面中度 B頂端距離最大離L0至心距離H 1寬 度平至HB0衡上梁下掛環(huán)鉤底的距距離 hb離hA100205500103808400645012002088010500900114三、水電站廠房布置廠房布置的基本要求是：（ 1） 應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)、地形、水文、氣象等

26、自然條件，并根據(jù)電站樞紐布置的具體情況、不同類型廠房的特點(diǎn)，全面考慮，合理布置。（ 2） 應(yīng)滿足設(shè)備安全運(yùn)行，便于安裝檢修及操作管理，廠內(nèi)各種設(shè)備布置 協(xié)調(diào)，并考慮水工結(jié)構(gòu)上的要求。（ 3） 應(yīng)充分考慮設(shè)備進(jìn)廠以及廠內(nèi)吊裝、運(yùn)輸?shù)囊蟆＃?4） 應(yīng)考慮電站初期運(yùn)行要求，盡可能不設(shè)或少設(shè)臨時(shí)設(shè)施，對(duì)于分期建設(shè)的電站，應(yīng)考慮遠(yuǎn)、近期結(jié)合。（ 5） 應(yīng)考慮防火、 防淹、防潮及勞動(dòng)保護(hù)等方面的要求， 力求布置 整齊美觀。（ 6） 在滿足電波運(yùn)行及安裝檢修要求的前提下， 盡量減少土建工程量，節(jié)省投資。（一）、立軸反擊式機(jī)組的布置主廠房由機(jī)組段（包括端機(jī)組段）和安裝場(chǎng)組成，所以主廠房布置和尺寸的確定，主要

27、就是機(jī)組段和安裝場(chǎng)的布置和尺寸的確定。而機(jī)組段尺寸主要取決于水輪機(jī)蝸殼、尾水管、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的外形尺寸。1、尾水管層的布置反擊式水輪機(jī)的泄水設(shè)備尾水管的頂部與基礎(chǔ)底板之間的空間是尾水管層，布置有：(1) 尾水管為減少開挖量，采用彎肘形尾水管。它由直錐段、肘管段和擴(kuò)散段幾個(gè)部分組成。水輪機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)型尾水管。尾水管底板高程為4016.46米，厚 1.5 米，基礎(chǔ)開挖高程為4018.68 米。為減小擴(kuò)散段結(jié)構(gòu)跨度，通常設(shè)有 2 個(gè)隔墩。廠內(nèi)設(shè)有通往尾水管的通道和進(jìn)人孔，進(jìn)人孔的尺寸為 600×800 毫米。進(jìn)人孔的位置， 布置在尾水管的圓錐段。 當(dāng)停機(jī)放空尾水管的水，檢修人員從水輪機(jī)沿進(jìn)水

28、閥坑的爬梯下去，然后水平進(jìn)入廊道，打開設(shè)在尾水管直錐段的金屬蓋，利用梯繩爬進(jìn)尾水管內(nèi)。(2) 集水井、集水廊道和水泵室主廠房內(nèi)常在下部結(jié)構(gòu)部分的基礎(chǔ)塊體最低部位設(shè)置集水井或集水廊道，并在上方設(shè)水泵室，以便及時(shí)利用水泵排除基礎(chǔ)滲水。一般蝸殼有不管通到尾水管，尾水管將水引入集水井或集水廊道，然后由水泵抽水向下游排出。出口高程一般設(shè)在下游水位以上。2 蝸殼層的布置蝸殼層是反擊式水輪機(jī)的引水設(shè)備蝸殼及其周圍的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)塊體和空間部分。本電站采用單元供水，廠內(nèi)不設(shè)蝴蝶閥，而在調(diào)壓井處設(shè)控制閘門。此為引水隧洞設(shè)計(jì)部分，故在本設(shè)計(jì)中不做進(jìn)一步探討。機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑 1.6 米，蝸殼為混凝土蝸殼，蝸殼的包角為

29、 180 度。蝸殼內(nèi)設(shè)進(jìn)人孔， 進(jìn)人孔的布置在進(jìn)口的上部。 進(jìn)人孔的大小為 650 毫米。蝸殼層平面布置圖如附圖所示 .3 水輪機(jī)層的布置(1) 筒式發(fā)電機(jī)機(jī)墩?qǐng)A筒式機(jī)墩抗扭、抗震及抗壓性能好，剛度大，一般為少筋混凝土，用鋼量省，故采用圓筒式機(jī)墩。 機(jī)墩內(nèi)部是空的便于水輪機(jī)安裝時(shí)吊進(jìn)、檢修時(shí)吊出。機(jī)墩內(nèi)布置接力器，預(yù)埋各種油、氣、水管道和布置電纜、電線。運(yùn)行人員經(jīng)常要進(jìn)入內(nèi)腔進(jìn)行巡視和檢修工作，機(jī)墩要留有進(jìn)人孔，機(jī)墩高度 不能太矮。機(jī)墩內(nèi)徑要按大于水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑、 小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑，并考慮下機(jī)架支承等要求而定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，圓筒式機(jī)墩內(nèi)徑D1.31.5 D12.08m2.56m根據(jù)前面發(fā)電機(jī)的計(jì)

30、算D=2.35m(2) 輪機(jī)機(jī)坑的布置水輪機(jī)機(jī)坑應(yīng)按下列要求進(jìn)行布置： . 于在水輪機(jī)機(jī)坑內(nèi)檢修、安裝、維護(hù)導(dǎo)軸承和傘式機(jī)組的推力軸承。. 組采用不吊發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子而拆出水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行檢修時(shí)， 此時(shí)機(jī)墩結(jié)構(gòu)及布置尺寸應(yīng)考慮轉(zhuǎn)輪運(yùn)出的通道， 并設(shè)置必要的吊運(yùn)裝置以滿足轉(zhuǎn)輪拆裝的要求。 在決定機(jī)坑進(jìn)人孔的位置時(shí)， 應(yīng)注意水輪機(jī)接力器和推拉桿對(duì)進(jìn)入機(jī)坑通道的影響。進(jìn)入水輪機(jī)機(jī)坑的門為一個(gè)。門寬為1.5 米，門的高度為2 米。因此根據(jù)水輪機(jī)層布置的主要數(shù)據(jù)可大致繪出水輪機(jī)層的平面圖.4 發(fā)電機(jī)層的布置(1) 水輪發(fā)電機(jī)一般有定子外露、定子埋入和上機(jī)架埋入三種布置形式。定子埋入式和上機(jī)架埋入式使發(fā)電機(jī)層寬敞

31、，同時(shí)由于提高了發(fā)電機(jī)層高程而增加了水輪機(jī)層高度， 可增設(shè)一層作為出線層。 這兩種布置形式被廣泛采用。本電站采用定子埋入式。(2) 旁盤它包括機(jī)組自動(dòng)操作盤、機(jī)組繼電保護(hù)盤、機(jī)組測(cè)溫盤、機(jī)組動(dòng)力盤等，每臺(tái)機(jī)組的機(jī)旁盤為 3 塊，每塊尺寸為 0.8m 0.55m 3.1m 。布置在發(fā)電機(jī)層并盡桶靠近調(diào)速器操作柜且在同一側(cè)，以便運(yùn)行人員在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)能觀察到盤上的儀表。此外，還要考慮到節(jié)省電纜和布線方便，機(jī)旁盤通?？拷睆S房。(3) 勵(lì)磁機(jī)和勵(lì)磁盤勵(lì)磁機(jī)布置隨發(fā)電機(jī)容量而異，有直接布置在同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頂，也有發(fā)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸相聯(lián)接的單獨(dú)布置方式。勵(lì)磁盤最好布置在發(fā)電機(jī)層，如果太擁擠，也要布置在水輪

32、機(jī)層，但需用通風(fēng)設(shè)備以保證該層不致太潮濕。勵(lì)磁室尺寸為 5.2m 1.5m 。(4) 樓梯為運(yùn)行人員經(jīng)常從發(fā)電機(jī)層到水輪機(jī)檢查巡視提供方便， 在每兩臺(tái)機(jī)組之間設(shè)鋼筋混凝土樓梯一座。樓梯凈寬 1.2 米，坡度以 34 度到 38 度之間為宜。(5) 交通道在水輪發(fā)電機(jī)的上、下游側(cè)應(yīng)留有 2-2.5 米的交通道，各種設(shè)備間也必須保持運(yùn)行巡視和檢修需要而留的 1.5-2.0 米的距離。因此根據(jù)擬定的發(fā)電機(jī)層的主要數(shù)據(jù)可大致繪出發(fā)電機(jī)層的平面圖，見附圖。（二） 機(jī)組附屬設(shè)備的布置考慮到廠房內(nèi)蝸殼的結(jié)構(gòu)以及蝸殼進(jìn)水口與調(diào)壓室的連接，本次設(shè)計(jì)中不對(duì)進(jìn)水閥進(jìn)行設(shè)計(jì)，故機(jī)組附屬設(shè)備的布置主要是對(duì)調(diào)速設(shè)備的布置

33、。它包括兩方面的內(nèi)容：1 接力器的布置接力器的布置形式大致有四種：（ 1）直缸接力器布置在機(jī)坑內(nèi)；（ 2）直缸接力器布置在頂蓋上；（ 3）環(huán)形接力器布置在頂蓋上；（ 4）每一個(gè)導(dǎo)水翼采用一個(gè)接力器；（ 5）搖擺式接力器布置在機(jī)坑內(nèi)。本設(shè)計(jì)中采用直缸式接力器布置在機(jī)坑內(nèi)壁上。當(dāng)采用混凝土蝸殼時(shí)，接力器的布置與蝸殼的斷面形狀有關(guān)。 采用梯形斷面混凝土蝸殼時(shí)，接力器和調(diào)速器的布置缺點(diǎn)是油壓裝置和調(diào)速器要跨機(jī)組段布置，因此在前期工程中有可能要增加臨時(shí)設(shè)施。2 調(diào)速器和油壓裝置的布置調(diào)速器和油壓裝置的布置，應(yīng)與接力器布置位置相適應(yīng)，并盡量靠近。調(diào)速器、油壓裝置通常均布置在發(fā)電機(jī)層，它們之間的距離在滿足操

34、作、維護(hù)、檢修方便的前提下，應(yīng)越小越好。電液調(diào)節(jié)器速器的電氣柜，一般都和機(jī)旁盤布置在一起。( 三)主廠房主要尺寸的確定主廠房的尺寸的確定，即主廠房總長、總高和寬度的確定。1 主廠房的總長度主廠房的總長度包括機(jī)組段的長度（機(jī)組中心間距），端機(jī)組段的長度和安裝場(chǎng)的長度，并考慮必要的水工結(jié)構(gòu)分縫要求的尺寸。（ 1） 機(jī)組段長度的確定裝有立軸反擊式機(jī)級(jí)的廠房機(jī)組段長度，主要由蝸殼、尾水管、發(fā)電機(jī)等到設(shè)備在x 軸方向的尺寸確定，同時(shí)還應(yīng)考慮機(jī)組附屬設(shè)備及主要通道、吊物孔的布置及其的需尺寸。機(jī)組段長度可按下式計(jì)算：L1L xL x式中L x 機(jī)組段x 方向的最大長度L x 機(jī)組段x 方向的最大長度L x

35、和 L x 可按尾水管層、 蝸殼層和發(fā)電機(jī)層分別計(jì)算，取其中的最大值。. 蝸殼層L xR113.671.55.17mL xR213.131.54.63m. 尾水管層L xB2.892.945m221.5B2L xm22 2.945. 發(fā)電機(jī)層LL3bx223bx22335.7622 22.48m0.42.48m式中：R 蝸殼x 方向最大平面尺寸；R 蝸殼x方向最大平面尺寸；R2 蝸殼x方向最大平面尺寸；B 尾水管寬度；d 尾水管偏心距；b 兩臺(tái)機(jī)組之間風(fēng)罩外壁的凈距 ， 兩臺(tái)機(jī)組間設(shè)樓梯， b3.2m ；1 蝸殼外部混凝土厚度, 此處取 1.4m ；2 尾水管邊墩混凝土厚度，21.5m ；3

36、發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚 ， 一般取 0.3 0.4m ， 此處取 0.4m ；故機(jī)組段長度 L1 L x max L x max 5.17 4.63 9.8m .(2) 端機(jī)組段長度的確定L2 L1L9.8 119 m其中 L0.11.0 D10.1 1.6m,取為 1m(3) 裝配廠尺寸計(jì)算裝配廠寬度與主機(jī)室相等，長度為1-1.5 倍的機(jī)組段長度。混流式水輪機(jī)取偏小值即：裝配廠長9.8-14.7,取 10m.廠房兩邊墻取三七墻則墻厚2×0.37=0.74m則廠房的總長度為：LnL1LaL0.7429.81100.7431.34m2 主廠房的總寬度以機(jī)組中心線為界，廠房寬度B 可分為上游側(cè)B

37、s 寬度和下游側(cè)Bx 寬度兩部分。B=Bs + BxBs =3 A23式中 A風(fēng)罩外壁到上游墻內(nèi)側(cè)（或拄邊）的凈距，由上游側(cè)電器設(shè)備和附屬設(shè)備的布置及通道尺寸決定。 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，一般取0.3-0.4m（取 0.4m）33 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑。 （5.76 ）Bs5960mm。主廠房下游側(cè)Bx ，除滿足 Bs 寬度要求外還須滿足蝸殼在-y 方向的尺寸和蝸殼外混凝土厚度的要求，如果下游側(cè)還須布置附屬設(shè)備、電器設(shè)備或下游側(cè)做吊運(yùn)通道，尚須滿足上訴要求。最后決定長房總寬度時(shí)，要滿足起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)跨度的要求。 （前已訴，本電站起重機(jī)跨度12m。）本電站 Bx 側(cè)無附屬設(shè)備、電器設(shè)備，只滿足交通要求。考慮上訴

38、要求下游側(cè) Bx =6040mm.則電站主廠房凈寬： B=Bs + Bx = 5960+6040=12m上游側(cè)墻為二四墻即240mm厚，柱邊到墻外緣距離為900mm。下游側(cè)墻為三七墻即370mm厚，柱邊到墻外緣距離為1000mm。則電站主廠房總寬為：1200+900+1000=13900mm副廠房寬度取 8000mm3 廠房各層高程的確定廠房各層的高程，主要有尾水管底板高程、機(jī)組安裝高程、水輪機(jī)層地面高程、發(fā)電機(jī)層地面高程、吊車軌道頂?shù)母叱?、廠房頂?shù)母叱痰?1) 水輪機(jī)的安裝高程T 4020.18m(2) 尾水管底板高程 尾尾水管底板高程 :b0尾安h2b0 導(dǎo)葉高度（m）h 尾水管高度（ 5

39、.85m）。尾安b0h 4020.18 0.2 3.52 4016.46m2(3)主廠房基礎(chǔ)開挖高程F主廠房基礎(chǔ)開挖高程 :F安h1h1 尾水管底板混凝土厚度， h11.5m 。F安h1 =4020.18 -1.5=4068.68m 。(4) 水輪機(jī)層地面高程 1水輪機(jī)地面高程 :1安rh4r 蝸殼進(jìn)口段半徑， r1.44m；h4 蝸殼頂混凝土層厚度， h41.5m。1安rh44020.180.87 1.5 4m 022.55m(5) 發(fā)電機(jī)裝置高程 G發(fā)電機(jī)裝置高程 :G1h5h6式中 h5 發(fā)電機(jī)機(jī)墩進(jìn)人孔高度， h52m ；h6 進(jìn)人孔頂部厚度， h61.0m。G1h5h6 4022.5

40、52.01.0 4025.55m(6) 發(fā)電機(jī)層樓板高程 2水輪機(jī)層地面高程加進(jìn)人孔高度（2m）、加孔頂厚（ 1m）、加定子機(jī)座高（ 1.912m）。2 =4022.55+2+1+1.912=4027.462mm。(7) 起重機(jī)（吊車）安裝高程 C 起重機(jī)的安裝高程 :C2h7 h8 h9 h10 h11式中 h7 上機(jī)架高度和發(fā)電機(jī)定子高度之合，本電站定子為埋入式， h7僅為上機(jī)架高度 h7 0.422m ；h8 吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距（ 0.61.0m） h81m ；h9 最大吊運(yùn)部件的高度，9；（發(fā)電機(jī)主軸高 4.719m） h4.719m；h10 吊運(yùn)部件與吊鉤間的距離

41、 ，（1.0-1.5m ） h101m ；h11 主鉤最高位置至軌頂面距離， h11 1.2m；(8) 屋頂高程 頂屋頂高程等于起重機(jī)軌頂至小車頂面的凈空尺寸 （3.537m）+為檢修吊車在小車上留有 0.5m 的高度 +屋面大梁高度、屋面板層、防水層、保溫層厚度；（取 2m）。頂 =4035.803+3.537+0.5+2=4041.84m 。(9) 廠房總高度 H 總H 總頂F4041.844018.6823.16m( 四)安裝場(chǎng)的布置及尺寸的確定安裝場(chǎng)是為設(shè)備的到貨卸車、拆箱清掃、組合、預(yù)裝或解體大修而設(shè)置的。1 安裝場(chǎng)的位置與高程安裝場(chǎng)位于主廠房左端，并與對(duì)外交通道同側(cè)，以方便交通運(yùn)輸。裝配場(chǎng)的下面一般有一層至二層可作輔助生產(chǎn)車間，下面