水電站課程設(shè)計報告

1、1課程設(shè)計目的水電站廠房課程設(shè)計是 水電站 課程的重要教學環(huán)節(jié)之一， 通過水電站廠 房設(shè)計可以進一步鞏固和加深廠房部分的理論知識， 培養(yǎng)學生運用理論知識解決 實際問題的能力， 提高學生制圖和使用技術(shù)資料的能力。 為今后從事水電站廠房 設(shè)計打下基礎(chǔ)。2課程設(shè)計題目描述和要求2.1 工程基本概況本電站是一座引水式徑流開發(fā)的水電站。攔河壩的壩型為 5.5 米高的砌石滾水壩，在河流右岸開挖一條 356 米長的引 水渠道，獲得平均靜水頭57.0米，最小水頭50m最大水頭65n。電站設(shè)計引用 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

2、，糙率 0.275，渠內(nèi)流速按 0.755 米每秒設(shè)計，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 1：10。通過計算得壓力前池有效容積約 320 立方米。大約可以滿足一臺 機組啟動運行三分鐘以上， 壓力前池內(nèi)設(shè)有工作閘門、 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 各長約 110 米，在廠房前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺機組，支管直徑經(jīng)計算采用直徑 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。2.2 設(shè)計條件及數(shù)據(jù)1. 廠區(qū)地形和地

3、質(zhì)條件：水電站廠址及附近經(jīng)地質(zhì)工作后，認為山坡坡度約 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。并夾有風化未透的碎塊石， 山腳可能較厚，估計深度約22.5米。以下為強風化和半風化石英班巖，廠房 基礎(chǔ)開挖至設(shè)計高程可能有弱風化巖石， 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 12.0 米。廠址調(diào)查洪水痕跡水位 18.42 米。3. 對外交通：廠房主要對外交通道為河流右岸的簡易公路，然后進入國家主要交通道。4. 地震烈度：本地區(qū)地震烈度為六度，故設(shè)計時不考慮地震影響。2.3課程設(shè)計成果要求廠房布置設(shè)計的內(nèi)容為：根據(jù)給定的原始資料及

4、機電設(shè)備，選擇水輪機型號。 決定廠房的型式及其在樞紐中的位置， 進行廠區(qū)和廠房內(nèi)部的布置，決定廠房的 輪廓尺寸；計算管壁厚度并進行管壁應力分析。完成廠區(qū)布置及主、副廠房布置得設(shè)計；編寫設(shè)計計算說明書。3.課程設(shè)計報告內(nèi)容3.1水輪機型號選擇根據(jù)該水電站的水頭：平均靜水頭 57.0米、最小水頭50米、最大水頭 65米。水頭作用范圍5065m在水輪機系列型譜表3-3，表3-4中查出合適的 機型有HL230和HL220兩種，現(xiàn)將兩種水輪機作為初選方案，分別求出其有關(guān)參 數(shù)，并進行比較分析。表3-1大中型混流式轉(zhuǎn)輪參數(shù)（暫行系列型譜）適用水頭-范轉(zhuǎn)輪型號圍使用型號舊型號V 30HL310HL365,

5、Q25-45HL240HL12335-65HL230HL263, H 250-85HL220HL7023.2 HL220型水輪機的主要參數(shù)選擇1. 轉(zhuǎn)輪直徑Di的計算通過查水電站表 3-6可得HL220型水輪機在限制工況下的單位流量Q；m =1150Ls =1.15m3 s，效率m =89%，由此可初步假定原型水輪機在該工況下的單位流量Q； =Q；m =1150L. s =1.15m's，效率 =89.15%，即假設(shè)= 0.15%，八 M =89%0.15% =89.15%。上述的 Q1、 和 Nr =845KW、Hr = 57.0m 代入D1Nr _'9.81Q1H r V

6、Hr8459.81 1.15 5757 0.8915二 0.442 m表3-2反擊型水輪機轉(zhuǎn)輪標稱直徑系列（單位：cm）253035404250607180841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000查表3-2選用與之接近而偏大的標稱直徑 D1 =0.5m。2. 轉(zhuǎn)速n的計算查水電站表3-4可得HL220型水輪機在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速nioM =70r min初步假定nw =:門訕=91%，將已知的nw和H av二57.0m，Di = 0.5m 代入Di70570.5=1057.0r

7、min，表3-3磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系磁極對數(shù)P345789101214同步轉(zhuǎn)速n（r/min）1000750600428.6375333.3300250214.3磁極對數(shù)P161820222426283032同步轉(zhuǎn)速n（r/min）187.5166.7150136.4125115.4107.110093.8磁極對數(shù)P3436384042464850同步轉(zhuǎn)速n（r/min）88.283.3797571.468.262.560通過查表3-3磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系，選取與之接近的同步轉(zhuǎn)速:n =1000r / min3. 效率及單位參數(shù)修正查水電站表3-6可得HL220型水輪機在最優(yōu)工況下的模型最

8、高效率為Mmax =91.0%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為D1M = 0.46m，得原型效率：n “一厲maxMmax耳罟十（1一0.91譏50.46 =91.15%效率修正值厶二max - Mmax = 91.15% - 91.0% = 0.15%，由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為:max 二 Mmax '=91.0%0.1591.15%二 m r =89% 0.15% =89.15% （與假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算則 4 二._maxM max 門二.0.9115 0.91 -仁 0.0008 :： 0.03 ,按規(guī)定單位轉(zhuǎn) "oM速可不加修正，同時，單位

9、流量 q1也可不加修正。由上可知，原假定的H =91%、Q；=Q1M、n'0= 00M是正確的，那么上述計算及選用的結(jié)果D1 = 0.5m、n =1000r.min也是正確的。4. 工作范圍的檢驗在選定D1 = 0.5m、n =1000 r min后，水輪機的Q-i'max及各特征水頭相對應Q1 maxNr9.81D12Hr , Hr的n1即可計算出來。水輪機在Hr、Nr下工作時，其Q；即為Q；max，故0.898v 1.15 m3/s，9.81 0.52 5757 0.8915此值與原選用的Q1'=1.15m3/s相比，符合“接近而不超過”原則，說明所 選的D1是合適

10、的。則最大引用流量為：'21pi3Qmax -QimaxD1 Hr =0.898 0.5.57 = 1.695m / s與特征水頭Hmax、Hmin、H相對應的單位轉(zhuǎn)速為：n1 min_nD_ 二 1000 0.5H max65=62.02r / minn1 maxn。1000 0.550= 70.71r/minnU1000 0.5=66.23r/ min在HL220型水輪機模型綜合特性曲線圖上分別繪出Q1max = 0.898 m3； snimax =70.71r/min和Emin =62.02r /min的直線，得這三根線所圍成的水輪機工 作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)。所

11、以對于HL220型水輪機方案，所選定的參數(shù)D0.5m和n =1000r/min是合理的。5. 吸出高度Hs的確定查小型水電站中冊，水輪機部分，天津大學主編，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H吐57.0米時），由此可求出水輪機的吸出高度為： 12 Hs =10H =100.130.02257 = 1.154m900900可見，HL220型水輪機方案的吸出高度滿足電站要求。3.3 HL230型水輪機的主要參數(shù)選擇1. 轉(zhuǎn)輪直徑D1的計算通過查水電站表 3-6可得HL230型水輪機在限制工況下的單位流量 q1

12、m =1110L s =1.11m3. s，效率M =85.2%，由此可初步假定原型水輪機在該 工況下的單位流量 Q1二q1m =1110 L s=1.11m3s，效率= 85.59%，即假設(shè):=0.39%，八 M =85.2%0.39% =85.59%。上述的 Q1、 和 Nr =845KW、Hr =57.0m 代入D1.9.81Q1H r , HrJ845丫 9.81 漢 1.15 漢57 漢陌匯 0.8559=0.451m查表3-2選用與之接近而偏大的標稱直徑D1 =0.5m2. 轉(zhuǎn)速n的計算查水電站表3-4可得HL230型水輪機在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速門訕=71r. min初步假定n 1。

13、=門訕=90.7%，將已知的nw和H av二57.0m，D1 = 0.5m 代入n1 Jh n 二D17157 -1072.08r min，0.5通過查表3-2磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系表，選取與之接近的同步轉(zhuǎn)速:n =1000r / min3. 效率及單位參數(shù)修正查水電站表3-6可得HL230型水輪機在最優(yōu)工況下的模型最高效率為Mmax =90.7%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為Dim = 0.404m，得原型效率：max (1 - Mmax )5= 1 -(1 - 0.907)5 0弩=91.09%D0.5效率修正值厶二max - Mmax = 91.09% _ 90.7% = 0.39%，由此可得原型水輪

14、機在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為：max = Mmax +=90.7% +0.39% =91.09%=M r =85.2% 0.39% =85.59% （與假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算則=.一maxM ma；0.9109 0.907 - 仁 0.0021 ： 0.03，按規(guī)定單位n 10M轉(zhuǎn)速可不加修正，同時，單位流量 q1也可不加修正。由上可知，原假定的H =91%、Q；=Q1m、“ 10 = Jm是正確的，那么上述計算及選用的結(jié)果D1 = 0.5m、n =1000 r min也是正確的。4. 工作范圍的檢驗在選定D1 = 0.5m、n =1000 r min后，水輪機的Q1max

15、及各特征水頭相對應Q1 maxNr9.81D12H Hr的n；即可計算出來。水輪機在Hr、Nr下工作時，其Q；即為Q；max，故32= 0.935 v 1.15 m / s，9.81 0.52 5757 0.8559此值與原選用的Q1'=1.15m3/s相比，符合“接近而不超過”原則，說明所選的D1是合適的。則最大引用流量為：Qmax = Q-imaxD1 H r = 0.935 0.5257 =1.765m3/s與特征水頭Hmax、Hmin、Hr相對應的單位轉(zhuǎn)速為：1000 0.5ni minnDj65=62.02r / minn0-；H min1000 0.550= 70.71r/

16、minni max1000 0.557=66.23r/ min在HL230型水輪機模型綜合特性曲線圖上分別繪出Q1max = 0.935m3s ,n 1max =70.71r/min和門伽山=62.02r/min的直線，得這三根線所圍成的水輪機工 作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)。所以對于HL230型水輪機方案，所選定的參數(shù)D0.5m和n =1000r/min是合理的。5. 吸出高度Hs的確定查小型水電站中冊，水輪機部分，天津大學主編，P812-813表2-3和P840圖2-24得氣蝕系數(shù)0.17 (限制工況)，氣蝕系數(shù)修正值"=0.022 (當 Hp=57.0m時)，由此可求

17、出水輪機的吸出高度為：10 Hs =10H =100.17 0.022 57 =-0.955m900900可見，HL230型水輪機方案的吸出高度滿足電站要求。3.4 HL220型與HL230型水輪機的比較分析為了便于比較分析，現(xiàn)將這兩種方案的有關(guān)參數(shù)列表如下： 表3-4HL220 型與HL230型水輪機參數(shù)對照表序號項目HL220HL2301推薦使用的水頭范圍(m508535652最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n10 (r/min )70.071.03模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)最優(yōu)單位流量Q；0 ( m3/s)10009134最高效率耳Mmax (%)91.090.75氣蝕系數(shù)C0.1330.176原型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪直徑di (m0

18、.50.57輪參數(shù)轉(zhuǎn)速 n (r/min )100010008最高效率口 max (%)91.1591.099額定出力Nr (kW)84584510最大引用流量Qmax ( m3/s )1.6951.76511吸出高度hs( m1.154-0.955由表3-4可見，兩種機型方案的水輪機轉(zhuǎn)輪直徑D1相同，均為0.5m,。但HL220型水輪機方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域，運行效率較高，氣蝕 系數(shù)較小，安裝高程較高，有利于提高年發(fā)電量和減小電站廠房的開挖量。故選擇HL220型水輪機方案，即：選定水輪的型號為HL220-W 50。其主要參數(shù)如下：臺數(shù)：四臺；重量：7000Kg；型號：HL702

19、(220) W 50；參考價格：22000元/臺；額定轉(zhuǎn)速：n= 1000r/mi n設(shè)計水頭：HP = 57.0m設(shè)計流量：Qp =1.8m3/s額定出力：N= 845KVy3.5水輪機裝置方式的選擇在大中型水電站中，其水輪發(fā)電機組的尺寸一般較大，安裝高程也較低，因 此其裝置方式多采用豎軸式，機水輪機軸和發(fā)電機軸在同一鉛垂線上， 并通過法 蘭盤聯(lián)接。這樣使發(fā)電機的安裝高程較高不易受潮， 機組的傳動效率較高，而且 水電站廠房的面積較小，設(shè)備布置較方便。對機組轉(zhuǎn)輪的直徑小于1m吸出高度Hs為正值的水輪機，常采用臥軸裝置， 以降低廠房高度。而且臥式機組的安裝、檢修及運行維護也方便。由上述水輪機 的

20、參數(shù)計算以及水電站的類型可以確定水輪機裝置方式采用臥軸式。3.6調(diào)速器及油壓裝置的選擇調(diào)速器一般由調(diào)速柜、接力器、油壓裝置三部分組成。中小型調(diào)速器的調(diào)速 柜、接力器和油壓裝置組合在一起，稱為組合式；大型調(diào)速器分開設(shè)置，稱為分 離式。中小型調(diào)速器是根據(jù)計算水輪機所需的調(diào)速功 A查調(diào)速器系列型譜表來選 擇的。反擊式水輪機的調(diào)速功a( N?m的經(jīng)驗公式：A = (200 250)Q. H maxDj =225 1.33 57 0.5 2036(N * m)Q為最大水頭下額定出力時的流量為N9.81H max845=1.33m3/s9.81 65故本設(shè)計選用中小型調(diào)速器，油壓裝置與調(diào)速器組合在一起，根

21、據(jù)調(diào)速器系 列型譜表選用自動調(diào)速器，型號為 XT 300。3.7主廠房各層高程和主要尺寸的確定 水輪機安裝高程Zs確定設(shè)計尾水位的水輪機過流量，查水電站表2-5得：電站裝機臺數(shù)為4臺水輪機的過流量為1臺水輪機的額定流量。吸出高度：7Hs 空 10m * H900已知： m=0.133, Act = 0.022 , H=57m J 尾水位 12m12 ,Hs 乞100.133 0.02257 = 1.15ms 900對應臥軸反擊式水輪機：Zs 八 w Hs -DJ2 =12 1.15 -0.5/2 = 12.9m水輪機的地面高程由水輪機的布置方式可以知主機房地面高程為12.3m，即水輪機的地面高

22、程為 12.3m。尾水管底板高程和出口高程由水輪機發(fā)電機組橫剖面圖 A A得尾水管高度為3.70m,尾水管出口距離 尾水室地板高度為0.75m，所以尾水管地板高程為尾水管底板高程=Zs 一0 h2 =12.9 -3.70 -0.75 = 8.45m尾水管出 口高程=Zs=12.9-3.70 二 9.2mh.尾水管高度，m ； h2尾水管出口距離尾水室地板高度，m廠房基礎(chǔ)開挖高程根據(jù)尾水管底板高程8.45m,底板混凝土厚度取1.0m，則廠房基礎(chǔ)開挖高程 為 7.45m。蝶閥坑高度和寬度查小型水電站中冊，對于臥式機組不必設(shè)置貫通全廠的主閥廊道，單個 設(shè)置主閥坑即可。主閥坑應便于主閥的安裝、檢修和操

23、作，操作主閥一側(cè)的空間應不小于1m對于側(cè)主閥外廓與坑壁的距離不小于 0.8m。廠內(nèi)有吊車時，應將 主閥布置在吊車工作范圍之內(nèi)。蝴蝶閥參數(shù)：© 0.8m手電動操作；重量：閥體340Kg；活 門：277Kg；啟閉方式：電動操作；主要尺寸：a=1730mm b=880mm c=350mm d=850mm e=470mmLD:LD圖3-1立式蝴蝶閥外形示意圖所以，蝶閥坑寬度=d+1000+800=2650mm=2.65m蝶閥坑高度=a 1000=1730+1000=2730mm=2.73m尾水室的尺寸圖3-2彎錐形尾水管尾水室尺寸由圖 3-2 所示：D3 =D1 0.5 1 cmL = 34

24、 D3 v -120 140 h =(1.1 1.5)D3 c = 0.85D3 b =(1.0 1.2)D3V5 =(0.2350.7) H，經(jīng)濟流速取 1m s。根據(jù)水輪發(fā)電機組剖面圖 A-A、B-B,已知D3=0.5m , L=3.7m, h=0.75m； 求出c=0.425，b=0.51，所以尾水室的寬度為 B=0.51+0.51+1.08=2.1m。該水電站的設(shè)計引水流量7.2立方米每秒，并且由于有4個水輪機所以，尾水室的流量Q1 8Q =7.2 4 =1.8m3. s，經(jīng)濟流速 V =1m/s，A =一 =1.8m2 = bh，h = 18 = 0.86m。V2.1所以該尾水室的寬

25、度取2.0m，高度取1.5m。尾水渠的尺寸尾水渠的流量 Q = 7.2. 4 二 1.8m3s，經(jīng)濟流速 V = 1.5m/s， = 1.2m2，VA 12、h0.57m。所以該尾水渠的寬度取 2.0m，高度取1.5m。b 2.1吊車軌頂高程吊車軌頂高程二發(fā)電機層地面高程+發(fā)電機層樓板至吊車軌頂高度發(fā)電機層樓板至吊車軌頂高度，根據(jù)吊車吊運最長部件的方式，外形尺寸及 安全距離確定，廠房內(nèi)最長吊運部件為尾水管，高度為 3.7m。對于臥式水輪機吊車軌頂高程I : =Zs h3 h4 h 5 h6 h7h3為機組部件外露高度取1.5mh4 為吊運部件與固定的機組或設(shè)備間的垂直凈距；水平凈距0.3m,垂

26、直凈距 0.6m1.0m。取 0.8m,h5 最大吊運部件的高度取尾水管的高度為2.1m。h6吊運部件與吊鉤之間的距離（一般在 1.01.5m左右）取1.2mh7 主鉤最高位置（上極限位置）至軌頂面高程，已知吊車梁采用柳州起 重工具廠的，跨度為11m，對應的吊鉤極限位置為 0.98m,取1m。即吊車軌頂高程=12.9+1+0.8+2.1+1.2+仁19m，如圖3-3。軌頂高程19. 0m圖3-3吊裝過程各部分尺寸示意圖廠房天花板高程和廠房頂高程為了檢修吊車和布置燈具，需在小車頂端到廠房天花板或屋頂大梁底面之 間，留出至少0.3m的安全高度。吊車在軌頂以上的高度由吊車規(guī)格決定。天花板高度=吊車軌

27、頂高程+吊車在軌頂以上的高度+安全超高綜合考慮，廠房天花板咼程定為 20.5m。3.8主廠房的長度和寬度機組間距Lc機組的布置方式：機組的布置方式對確定廠房輪廓尺寸有較大的影響。其布 置方式有縱向布置、橫向布置和斜向布置三種。本設(shè)計廠房中的機組布置采用橫 向布置，機組等距離布置。臥式機組廠房尺寸的原則有：1、機組間距應滿足兩點：發(fā)電機轉(zhuǎn)子安裝、檢修時能抽出和套入；設(shè)備外廓之 間的距離，一般為2m左右?？繖C組設(shè)備外端與側(cè)墻的距離，同樣滿足上述要求。2、 電氣屏柜與設(shè)備之間的距離，對于有吊車的廠房，一般不宜小于1.5m。控制 屏、動力屏后端離墻應有0.81.0m的距離。3、當廠內(nèi)設(shè)有主閥時，應設(shè)主

28、閥坑，上下游側(cè)與壓力鋼管連接的法蘭面與墻的 距離，一般不應小于300毫米。4、安裝間的面積，應滿足一臺機組擴大性檢修的需要，一般可取為一個機組段 長度的1.01.3倍，視機組容量和臺數(shù)而定。5、當廠內(nèi)設(shè)有吊車時，確定廠房寬度應考慮到吊車的標準跨度要求。根據(jù)以上原則確定：機組間距Lc取6m邊機組段長度與安裝間相鄰的邊機組長度，必須滿足發(fā)電機層設(shè)備布置要求，下部塊體結(jié) 構(gòu)尺寸應考慮蝸殼外圍或尾水管邊墻的混凝土厚度0.8m以上，而與安裝間相對一端邊機組段長度，除滿足設(shè)備布置外，為了保證邊機組在吊橋工作范圍以內(nèi)， 則Li J x，其中J為吊橋主鉤至橋吊外側(cè)的距離，x為吊車梁末端擋車板的長度，x 一般為

29、0.40.9m。由此取邊機距離墻壁的長度 L! =4.5m, L2 =5.5m。安裝間的長度安裝間的長度當機組臺數(shù)不超過 46臺時，可按檢修一臺機組時能放置四大 部件并留有做夠的工作通道來確定。初步設(shè)計時，可采用La=(1.01.5) Lc，故取安裝間的長度為8m主廠房的總長度當n、Lc、Li、L2、La確定后，則主廠房的總長度為：L =(n - 1)Lc Li L2 L3 6 4.5 5.5 7 =35m廠房兩邊的墻體采用的厚度為0.37m，墻壁中軸線距離外墻的距離為 0.2m。柱子的尺寸為0.6 0.4 m3.8.5 廠房的寬度 主廠房的寬度應從廠房上部和下部結(jié)構(gòu)的不同因素來考慮。 上部寬

30、度取決于 吊車的跨度， 發(fā)電機尺寸、 最大部件的吊運方式、 輔助設(shè)備的布置與運行方式等 條件。廠房下部寬度取決于蝸殼和尾水管的尺寸。 根據(jù)水輪機發(fā)電機組橫剖面圖 A A得機組總廠約為6m并考慮廠內(nèi)交通及10t吊車的標準跨度為10m和保證 能套入和抽出發(fā)電機轉(zhuǎn)子，墻體寬度等因素，定出廠房的寬度為11m。3.9 安裝間的布置3.9.1 安裝間的位置 安裝間一般均布置在主廠房有對外道路的一端， 高程和主廠房高程一至。 對外交通通道必須直達安裝間， 車輛直接駛?cè)氚惭b間以便利用廠房橋吊卸貨。 水電 站對外交通運輸?shù)缆房梢允氰F路、 公路、或水路。 對于中小型水電對外交通運輸 道路站采用公路。3.9.2 安

31、裝間的尺寸 安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安裝間的面積就決定了它的長度。 安裝間的面積可按一臺機組擴大性檢修的需要確定，一般考慮放置四大部件，即發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機上機架、水輪機轉(zhuǎn)輪、水輪機頂蓋。四大部件要布置 在主鉤的工作范圍內(nèi)， 其中發(fā)電機轉(zhuǎn)子應全部置于主鉤起吊范圍內(nèi)。 發(fā)電機轉(zhuǎn)子 和水輪機轉(zhuǎn)輪周圍要留有12m的工作場地。3.9.3 安裝間的布置 安裝間內(nèi)要安排運貨車的停車位置 主變壓器有時也要在安裝間進行檢修， 這時要考慮主變壓器運入的方式及停車點。主變壓器大修時常需吊芯檢修， 在安裝間上設(shè)尺寸相同的變壓器坑。 發(fā)電 機轉(zhuǎn)子放在安裝間上時主軸要穿過地板， 地板上在相應位置要設(shè)大軸孔，

32、 下要設(shè) 大軸承臺，并預埋底腳螺栓。安裝間大門尺寸選用 4.0mX 4.5m。3.10 主廠房內(nèi)機電設(shè)備布置及交通運輸3.10.1 主廠房內(nèi)機電設(shè)備的布置 主廠房內(nèi)的機電設(shè)備主要的有水輪發(fā)電機組及其輔助附屬設(shè)備 （調(diào)速器、勵磁盤及機旁盤），蝴蝶閥等。機組及其輔助附屬設(shè)備：調(diào)速器布置在發(fā)電機房，四周均留有大于 1.0m 寬 的空間，以便于操作維修。調(diào)速器緊鄰發(fā)電機，以縮短管路和運行操作方便。勵 磁盤與機旁盤裝置在距離墻壁 0.8m 處。3.10.2 吊物孔水電站廠房只在發(fā)電機層設(shè)有吊車， 其他層如水輪機層的一些小型設(shè)備需要 檢修時，要將其吊運到發(fā)電機層的安裝場， 這就需要在發(fā)電機層的樓板上設(shè)置吊

33、 物孔，用于起吊發(fā)電機層以下幾層的一些小型設(shè)備?？壮叽鐬?.2mx 1.6m的吊 物孔，蓋有承重蓋板。調(diào)速器型號：XT-300臺數(shù)：4臺接力器全行程：150mm接力器全行程時間：1.55s外形尺寸：長x寬乂高（mm 1635燈000燈785重量：1081kg參考價格：20000元安裝位置為機組右邊組成：壓力油罐、儲油槽和油泵。3.11副廠房布置副廠房：應緊靠主廠房，基本上布置在主廠房的上游側(cè)，下游側(cè)和端部，可 集中一處，也可分兩處布置，本設(shè)計布置在主廠房的上游側(cè)。副廠房的組成、面積和內(nèi)部布置取決于電站裝機容量、機組臺數(shù)、電站在電力系統(tǒng)中的作用等因素。1、中央控制室中控室是為了集中地對整座電站發(fā)

34、電、 配電、變電設(shè)備以及下游水位、流量 進行監(jiān)視和控制而集中布置各種控制儀表的專門房間。其中布置有各種指示盤、 同步盤、記錄盤等控制盤、直流盤、保護盤和信號盤等，它是電站的神經(jīng)中樞。中控室應盡量靠近主機房，交通方便。同時與開關(guān)站之間有方便通道聯(lián)系。 引水式廠房中央控制室應盡量靠近主機房和開關(guān)站之間，并靠近機組。一般也常布置在主廠房的一端，此時應結(jié)合裝機順序?qū)Τ跗诎l(fā)電和分歧過度的各種電纜、 維護通道等進行統(tǒng)盤考慮，以保證中控室的安全運行。中控室的凈高度一般為44.5m.。中控室和發(fā)電機層之間最好用玻璃做成隔 音墻。中控室下層應設(shè)電纜層或電纜夾層，凈高度一般不小于2m也不宜大于2.5m。中控室附近

35、應設(shè)置交接班室、值班室及廁所等。中控室的長為10m寬為6m中控室內(nèi)放置7面保護屏，7面控制屏，3面 廠用屏，3面直流屏，外形尺寸均為 寬 長（cm 55 80，并設(shè)置一個工作臺。 中控制的凈高取4.5m，總的高度為6.5m。由于該電電站為小型電站，故不設(shè)載 波電話室，只在中央控制室中設(shè)一載波機。2、高壓開關(guān)室發(fā)電機低壓配電設(shè)備是指發(fā)電機引出線至主變壓器升壓前的低壓配電設(shè)備。 位于發(fā)電機和主變壓器之間，并盡可能縮短其距離。發(fā)電機低壓配電設(shè)備通常布 置于成套的開關(guān)柜中，其副廠房稱為高壓開關(guān)室。高壓開關(guān)室，當其長度超過7米時，應設(shè)兩個向外開的門出口，通向其他房 間或室外。不應布置在廁所、浴室的下面。

36、高壓開關(guān)室長為 10m寬為6m里面 放置13個高壓開關(guān)柜，將開關(guān)柜設(shè)置成兩排，中間的維護通道為 im尺寸為長寬 高（cm）120 120 320。開關(guān)室布置在安裝場上游側(cè)，開關(guān)室設(shè)有一寬度為1.5m的門和一寬度為0.9m的門。3、廠用設(shè)備的布置廠用電大部分是交流電，廠用變壓器常設(shè)兩臺，一臺備用，布置在廠用開關(guān) 室內(nèi)。廠用電小部分是直流電，主要供給操作電路、信號以及繼電器用電。直流 電來自蓄電池，廠房一般需設(shè)直流電設(shè)備室。 直流配電室一般包括蓄電池室、 酸 室、套間、充電機室、通風機室、直流配電盤等，它們應作為一個整體而布置在 一起，并接近中控室。蓄電池室應盡量布置在中控室及配電裝置室上部。其入

37、口設(shè)有酸室和套間，以防酸氣歪流。根據(jù)以上要求將貯酸室布置在中控制的旁邊， 寬度為2.5m,長度為6m蓄電池室布置在貯酸室的旁邊，寬度為 3.5m，長度為 6m。4、樓梯廠房各層之間用樓梯作主要交通通道，運行人員上下各層從樓梯上通行。從 副廠房到安裝間的樓梯寬為1.5m，從主廠房到副廠房的樓梯寬為1.2m。5、值班室和衛(wèi)生間值班室和衛(wèi)生間布置在中控室旁邊，值班室長為6m，寬為3m；衛(wèi)生間長為4.5m，寬為 3m>&休息室和工具間工具間布置在發(fā)電機層旁邊，鄰近安裝間的位置，作為放置日常工具與零碎 用品的場所。故將工具間布置在開關(guān)室的旁邊，鄰近安裝場，長度為3.5，寬度為3,m,。休息

38、室布置在衛(wèi)生間附近，長為 3m寬為2.5m。7、主變壓器場變壓器場應盡量布置在露天場地，保證良好的通風條件；最好能靠近低壓配 電裝置和主廠房，可減少事故幾率；其場地最好與裝配廠高程一致，并有軌道相 連，以便與將變壓器運送到裝配場進行檢修。變壓器場面積為 12X 10m8、對外交通引水式廠房一般沿河岸布置，進廠公路可沿等高線從廠房。公路要直接通入 主廠房的安裝間，臨近廠房一段應是水平，長度不小于 20m，并有回車場地。公 路的坡度不宜大于10%12%轉(zhuǎn)彎半徑大于20m公路寬采用6米。3.12鋼管應力分析基本資料確定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 各長約110

39、米，在廠房前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺機組，支管直徑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。 根據(jù)工程經(jīng)驗和設(shè)計要求，在壓力前池后設(shè)一上鎮(zhèn)墩，與下鎮(zhèn)墩用內(nèi)徑為1.2m的壓力鋼管相連，支敦間距10m管軸線與地面傾角申=30。，上鎮(zhèn)墩以下2m處設(shè)伸縮節(jié)，填料長b, =0.3m，與管壁摩擦系數(shù)f =0.25，支墩為滾動式，摩擦系數(shù)f =0.1，鋼材糙率n二0.0135，鋼材允許應力A I -120MPa，焊縫系數(shù)，0.95，鋼管末跨跨中心處工作靜水頭h=57.0,水擊壓力H =0.3H°，要求對末跨跨中斷面校核管壁應力強度。校核 1 1斷面的巾=

40、0o和180o。簡圖如下：本次設(shè)計的荷載組合選定為正常運行情況，軸向力主要有A1、A5 A6 A7、A&管壁厚度的確定1、管壁厚度的初步確定管壁的計算厚度：計按鍋爐公式計算：H -57m, D =1.2m, 0.95，120Mpa 帶入公式，計算得：孟?HD0.001（57+0.3 漢 57）100"20'計4.5mm2；二2 0.85 匚2 0.95 0.85 120考慮鋼板厚度的誤差及運行中的銹蝕和磨損，加上2mm勺裕度，所以初步確定鋼管壁厚為、.二、.計 2mm =4.52 = 6.5mm。2、管壁的剛度校核：已知 4，且、6mm， D = 1.2m。80012

41、00所以二6.5 一 005.5，且：.6mm，故滿足剛度校核要求。8003、穩(wěn)定校核：已知若管壁穩(wěn)定則要滿足、:計_ ，但-D =9.23，計二6.5mm，所以穩(wěn)定130130不滿足要求，因此在實際安裝的過程中應該加加勁環(huán)。4、管壁厚度選擇考慮到穩(wěn)定要求，制作上方便及已有材料，實際制作厚度為8mm跨中1-1截面應力分析1、切向應力二寸管壁的切向應力主要由內(nèi)水壓力引起的，對于傾斜的管道，若管軸與水平線的傾斜為，則切向應力為H pD2D24COS V COS ；：D管道的內(nèi)徑和管壁的厚度，cm水的容重，0.001kgf/cm3H 管頂以上的計算水頭，cm二一管壁的計算點與垂直中線的構(gòu)成的圓心角，

42、取0 一管軸與水平線的夾角，為30D1 2又因為一 coscoscos30 cos0 = 0.5196m ： 0.05Hp = 2.85m，所以上2 2HpD2、式等號右端的第二項是次要的，可以不要計入，則原公式如下：= 54.52MPa9.81 57 1.2 1.32 漢 0.008徑向應力匚管壁的內(nèi)表面的徑向應力 J等于該處的內(nèi)水壓強，即 = - H = -9.81 57 1. -0.727MPa表示壓力，“ +”表示拉應力，表示內(nèi)壓應力為-0.727Mpa，管壁的外表面軸向應力匚x跨中斷面的軸向應力由兩部分組成，即由水重和管重引起的軸向彎曲應力戈A二X1及表各軸向力引起的應力匚X3，其中

43、匚X3 -。由上述基本資料可得：A,= -gTL1sin = -(二 1.207 0.008 9.81 7.85) 103 sin30 =-120.25kN二 2 2 二 2 2A D：-D； H(1.2162 -1.22) 9.81 (110-103) 1.3 =-2.71kN44"2 . -2A D0 hW1.29.81 0.49 - -5.44kN44A7 - - ：D1bfk H - -1.216 0.3 0.25 9.8157 -103 0.51.3 -20.09kNAs 八 f (Qp Qw)cos10 10 cos3000.1 - -115.37kN2二 1.208 0

44、.008 9.81 7.51.29.814vA1 A5 A6 A7 A = -263.86kNF 蔦匸2162"22 "。如2x3-263.860.0303-8.7MPa1 2 M(qs qw) l cos ：101丄22=一* 7.85 匯 9.81江0.008江1.208 江兀 +9.81 匯 1.2 匯嚴 10 江 cos30 = 116.26kN當二=00時,-4M二D2、.10 i4 丿= 4 嚴26cosO0 二-12.86MPa: 1.2 0.008仆訶0時一1微8 cos。0 "6Mpa跨中1-1截面強度校核當-00時：二x = ；z1 二 x3 =-8.7-12.86 = 21.56MPa-0.727MPa, ；：' =54.52MPa-2 I - G i i'： r - r - ；J - ；x I； 21.56 0.72720.727 54.52 221.56 54.52 2=68.1MPa : 120 0.95 = 114M