水電站廠房課程設(shè)計(jì)匯總

1、水電站廠房課程設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 學(xué) 院：水利與環(huán)境學(xué)院 專 業(yè)：水利水電工程一樞紐概況X水利工程由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、左岸泄洪兼導(dǎo)流隧洞，左岸發(fā)電兼倒流、放空隧洞和發(fā)電站等五大建筑物組成?；炷撩姘宥咽瘔螇胃?5米，水庫(kù)總庫(kù)容2.1億立方米，電站總裝機(jī)1.89萬千瓦。工程具有灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖、防洪、攔沙等效益。水庫(kù)各特征水位如下：死水位： 285.00m 正常高水位：322.00m設(shè)計(jì)洪水位：324.45m 校核洪水位：325.30m壩頂高程： 330.50m主要建筑物包括：（1）擋水建筑物大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，由鋼筋混凝土防滲面板和堆石體兩部分組成。壩高9

2、5米，壩頂長(zhǎng)222米，壩頂寬8米。（2）右岸溢洪道右岸溢洪道座落在右岸山體上，由進(jìn)水口、閘室、明渠陡槽和鼻坎四部分組成。閘室寬24米，裝有兩扇12×14m弧形庫(kù)門，最大泄量4466m3/s。（3）泄洪兼導(dǎo)流隧洞泄洪洞布置在左岸，為表孔堰流結(jié)合施工導(dǎo)流的“龍?zhí)ь^”型式無壓隧洞，洞長(zhǎng)502m，城門型斷面，洞寬8.8m，洞高13.1m，底部縱坡1/35，進(jìn)口裝有一扇10m×12m弧形鋼閘門，最大泄量1594 m3/s。（4）發(fā)電兼導(dǎo)流、泄空隧洞洞長(zhǎng)490m，圓形斷面，洞涇5m，進(jìn)口為深式進(jìn)水口，分上、下兩層（即“龍?zhí)ь^”型式）進(jìn)水，下層為導(dǎo)流瀉匯流量360 m3/s。（5）電站廠

3、房為地面引水式廠房，安裝3臺(tái)單機(jī)容量為6300KW立式混流式水輪機(jī)組，設(shè)計(jì)水頭62.5m，單機(jī)發(fā)電流量12 m3/s。多年平均發(fā)電量5510萬度。1 基本資料和設(shè)計(jì)依據(jù)（1）有關(guān)X水電站工程概況的簡(jiǎn)要說明如前述。（2）壩址地形圖1張，比例為1：3000（3）壩型為混凝土面板堆石壩。（4）電站下游尾水位水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位最大下泄流量3580m3/s相應(yīng)下游水位253.1m水庫(kù)校核洪水位最大下泄流量3910 m3/s相應(yīng)下游水位253.6m正常高水位下泄流量2677 m3/s相應(yīng)下游水位251.6正常發(fā)電時(shí)流量32.2 m3/s相應(yīng)下游水位244.2m（5）水電站裝機(jī)容量18.9MW，共3臺(tái)，廠房布置

4、在左岸。（6）電站設(shè)計(jì)水頭HP=62.5m。（7）水輪機(jī)型號(hào) ：HL220-LJ-120 機(jī)組單機(jī)容量：6300KW轉(zhuǎn)速：500r/min最大工作水頭：80.4m最小工作水頭：40.8m設(shè)計(jì)水頭：62.5m每臺(tái)機(jī)組過水能力：12.03 m3/s臺(tái)數(shù)：3臺(tái)（8）發(fā)電機(jī)型號(hào)：SF630-12/2600額定電壓：6300千伏臺(tái)數(shù)：3臺(tái)（9）蝶閥尺寸：（12）高壓開關(guān)站面積：（13）輔助設(shè)備調(diào)速器型號(hào)： 調(diào)速器尺寸：油壓裝置：油壓裝置尺寸：（14）機(jī)旁盤數(shù)量：每臺(tái)機(jī)組4塊機(jī)旁盤每塊尺寸：長(zhǎng)×寬×高=800×400×2400mm 勵(lì)磁盤數(shù)量：每臺(tái)機(jī)組5塊勵(lì)磁盤每塊

5、尺寸：長(zhǎng)×寬×高=800×900×1900mm（15）對(duì)外公路：左岸公路二蝸殼單線圖的繪制1. 蝸殼的型式根據(jù)設(shè)計(jì)所給資料：水輪機(jī)型號(hào)為HL220-LJ-120，最大工作水頭為80.4m>40m，因此選擇蝸殼型式為金屬蝸殼。2. 蝸殼的主要參數(shù) (1)金屬蝸殼的斷面形狀為圓形，為了良好的水力性能選擇蝸殼的包角為。 (2)根據(jù)水力機(jī)械中蝸殼進(jìn)口斷面平均流速曲線查得，當(dāng)設(shè)計(jì)水頭為62.5m>60m時(shí)，蝸殼的進(jìn)口斷面的平均流速。（3） 由已知水輪機(jī)的型號(hào)HL220-LJ-120，則由水力機(jī)械第二版的附表5查得：時(shí)蝸殼的座環(huán)內(nèi)徑，外徑 。（4） 所以

6、有蝸殼座環(huán)的內(nèi)、外半徑分別為：，。3.金屬蝸殼的水力計(jì)算 （1）對(duì)于蝸殼進(jìn)口斷面： 斷面的面積： 斷面的半徑： 從軸中心線到蝸殼外緣的半徑： （2）對(duì)于中間任一斷面： 設(shè)為從蝸殼鼻端起算至計(jì)算斷面處的包角，則該計(jì)算斷面處： ； ； ；由此計(jì)算成果如下：00.00 0.00 0.00 1.10 150.50 0.08 0.16 1.41 301.00 0.15 0.22 1.54 451.50 0.23 0.27 1.64 602.01 0.31 0.31 1.73 752.51 0.39 0.35 1.80 903.01 0.46 0.38 1.87 1053.51 0.54 0.41 1.9

7、3 1204.01 0.62 0.44 1.99 1354.51 0.69 0.47 2.04 1505.01 0.77 0.50 2.09 1655.51 0.85 0.52 2.14 1806.02 0.93 0.54 2.19 1956.52 1.00 0.56 2.23 2107.02 1.08 0.59 2.27 2257.52 1.16 0.61 2.31 2408.02 1.23 0.63 2.35 2558.52 1.31 0.65 2.39 2709.02 1.39 0.66 2.43 2859.52 1.47 0.68 2.47 30010.03 1.54 0.70 2.5

8、0 31510.53 1.62 0.72 2.54 33011.03 1.70 0.73 2.57 34511.53 1.77 0.75 2.60 表1.蝸殼計(jì)算表 根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制蝸殼平面單線圖：圖1.蝸殼單線圖三尾水管單線圖的繪制1. 尾水管型式選擇本電站選用水輪機(jī)為混流式水輪機(jī)，為了減小尾水管的開挖深度，采用彎肘形尾水管，它由進(jìn)口直錐段、肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成。由于所選水輪機(jī)型號(hào)為HL220-LJ-120，則水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑為。2. 尾水管尺寸根據(jù)水力機(jī)械中表4-7，當(dāng)轉(zhuǎn)輪直徑時(shí)的尾水管推薦尺寸為：尺寸hLB5D4h4h6L1h5推薦值2.64.52.721.351.350.6751

9、.821.22設(shè)計(jì)值3.125.43.2641.621.620.812.1841.464（1）進(jìn)口直錐段 進(jìn)口直錐管是一垂直的圓錐形擴(kuò)散管，由于選用混流式水輪機(jī)，則轉(zhuǎn)輪出口直徑等于直錐管的進(jìn)口直徑，直錐段出口直徑，錐管的單邊擴(kuò)散角取，直錐段高度。（2）肘管肘管是一變斷面的彎管，其進(jìn)口為圓斷面，出口為矩形斷面。肘管進(jìn)口斷面直徑，肘管高度，肘管出口斷面高度，肘管出口斷面寬度，肘管進(jìn)口中心線到出口端的距離為。肘管外壁的曲率半徑，內(nèi)壁的曲率半徑。（3） 出口擴(kuò)散段出口擴(kuò)散段是一水平放置的斷面為矩形的擴(kuò)散管，擴(kuò)散管進(jìn)口高度等于肘管出口高度，出口高度，寬度。擴(kuò)散段頂板向上傾斜，仰角，長(zhǎng)度。由于出口擴(kuò)散段寬

10、度并不是很大，可以不加設(shè)支墩。3.根據(jù)以上成果繪制尾水管單線圖圖2.尾水管單線圖四轉(zhuǎn)輪流道尺寸 根據(jù)水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械分冊(cè)，已知時(shí)，HL220型的尺寸，可以推求時(shí)的轉(zhuǎn)輪流道尺寸。如下圖：圖3.轉(zhuǎn)輪流道尺寸圖五水輪發(fā)電機(jī)尺寸1.發(fā)電機(jī)極距：式中：發(fā)電機(jī)額定容量，； 磁極對(duì)數(shù)，已知發(fā)電機(jī)型號(hào)SF630-12/2600，則對(duì)； 系數(shù)，一般為8-10，取。2. 發(fā)電機(jī)定子內(nèi)徑：3. 定子鐵芯長(zhǎng)度：式中：額定轉(zhuǎn)速，； 系數(shù)，查表的；4. 定子鐵芯外徑： 由于發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF630-12/2600，則定子鐵芯外徑為。5. 定子機(jī)座外徑： 由于，則。6. 風(fēng)罩內(nèi)徑：由于，則。7. 轉(zhuǎn)子外徑：忽略單邊

11、空氣間隙，可得。8. 下機(jī)架最大跨度：式中：水輪機(jī)基坑直徑，查表的。 則：下機(jī)架最大跨度。9. 推力軸承外徑和勵(lì)磁機(jī)外徑：查表得：，。10. 定子機(jī)座高度：由于，則。11. 上機(jī)架高度： 由于，因此采用發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式為懸式。采用懸式承載機(jī)架，。12. 推力軸承高度、勵(lì)磁機(jī)高度、永磁機(jī)高度：查表的推力軸承高度，勵(lì)磁機(jī)高度，副勵(lì)磁機(jī)高度，永磁機(jī)高度。13.下機(jī)架高度：采用懸式非承載機(jī)架，14.定子支座支撐面至下機(jī)架支撐面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離：采用懸式非承載支撐機(jī)架：。15.下機(jī)架支撐面至主軸法蘭底面之間的高度：按已生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)統(tǒng)計(jì)資料，取。16.轉(zhuǎn)子磁軛軸向的高度：。17.發(fā)電機(jī)主軸高度： 式中：

12、H發(fā)電機(jī)總高度，由主軸法蘭盤底面至發(fā)電機(jī)頂部的高度。六廠房起重機(jī)設(shè)備選定 1.水輪發(fā)電機(jī)的總重量：式中：發(fā)電機(jī)額定容量，； 額定轉(zhuǎn)速，； 系數(shù)，對(duì)傘式發(fā)電機(jī)取7-9，取。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量取發(fā)電機(jī)總重量的一半，因此發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的重量為：2.起重物件中根據(jù)資料可知最重的物件為吊發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸重，為21.65T100T，而且機(jī)組臺(tái)數(shù)為3臺(tái)，所以選1臺(tái)單小車橋式起重機(jī)，大連起重機(jī)器廠生產(chǎn)型號(hào)為75T/20T。 相關(guān)的參數(shù)為：取跨度13.5m；起重機(jī)最大輪壓26.6t；主鉤起升高度20m；副鉤起升高度22m；起重機(jī)小車重23.5t；起重機(jī)總重59.2t；小車軌距4400mm；小車輪距2600mm；大車輪距6

13、250mm；大梁底面至軌道面距離8mm；起重機(jī)最大寬度8616mm；軌道中心至起重機(jī)外端距離400mm；軌道中心至起重機(jī)頂端距離3654mm；主鉤至軌面距離1186mm；副鉤至軌道面距離479mm；吊鉤至軌道中心距離（主鉤），；吊鉤至軌道中心距離（副鉤），；軌道型號(hào)，軌道頂寬80mm，軌道底寬及高度130mm.七主廠房輪廓尺寸1. 主廠房長(zhǎng)度的確定(1)機(jī)組段長(zhǎng)度的確定機(jī)組段的長(zhǎng)度主要由蝸殼、尾水管、發(fā)電機(jī)風(fēng)罩在x軸方向（廠房縱向）的尺寸來決定。機(jī)組段的長(zhǎng)度按下式計(jì)算：其中：為機(jī)組段+x方向的最大長(zhǎng)度； 為機(jī)組段-x方向的最大長(zhǎng)度；計(jì)算機(jī)組段長(zhǎng)度時(shí)可按蝸殼層、尾水管層和發(fā)電機(jī)層分別計(jì)算，然后取

14、其中的最大值。1） 蝸殼層計(jì)算：由蝸殼單線圖可知，選擇蝸殼外部混凝土厚度，。因此蝸殼層機(jī)組段長(zhǎng)度為：2） 尾水管層計(jì)算：由尾水管單線圖可知尾水管寬度，尾水管混凝土邊墩厚度取，因此尾水管層機(jī)組段長(zhǎng)度為：3） 發(fā)電機(jī)層計(jì)算： 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑參照水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)，發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，兩臺(tái)機(jī)組之間風(fēng)罩外壁凈距，因此發(fā)電機(jī)層機(jī)組段長(zhǎng)度為：選擇上述三層中的最大值，由此機(jī)組段長(zhǎng)度為。（2）端機(jī)組段附加長(zhǎng)度的確定 端機(jī)組段的附加長(zhǎng)度：；（3）安裝間長(zhǎng)度的確定 裝配場(chǎng)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。裝配場(chǎng)長(zhǎng)度一般約為機(jī)組段長(zhǎng)的1.01.5倍。對(duì)于混流式采用偏小值，因此取1.2倍。，檢驗(yàn)裝配場(chǎng)尺寸

15、是否能容納一臺(tái)機(jī)組擴(kuò)大性大修，合理存放發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)上機(jī)架、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和水輪機(jī)頂蓋，同時(shí)滿足相應(yīng)工作場(chǎng)地和運(yùn)輸工具的運(yùn)用。（4）主廠房的長(zhǎng)度取決于機(jī)組段長(zhǎng)度、機(jī)組臺(tái)數(shù)和裝配場(chǎng)長(zhǎng)度。主廠房長(zhǎng)度計(jì)算式如下：式中：機(jī)組臺(tái)數(shù)； 端機(jī)組段附加長(zhǎng)度； 機(jī)組段長(zhǎng)度； 裝配場(chǎng)長(zhǎng)度。由以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)得主廠房長(zhǎng)度為：2.主廠房寬度的確定（1）以機(jī)組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側(cè)寬度和下游側(cè)寬度兩部分，這兩部分的計(jì)算式如下：上游側(cè)寬度:式中：發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑，； 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，； A風(fēng)罩外壁至上游墻內(nèi)側(cè)的凈距，。下游側(cè)寬度:除滿足上式外，還需滿足蝸殼在方向的尺寸和蝸殼外混凝土厚度的要求。對(duì)于發(fā)電機(jī)層：式中：A

16、風(fēng)罩外壁至下游墻內(nèi)側(cè)的凈距，取。對(duì)于蝸殼層方向?yàn)椋菏街校簳r(shí)的； 混凝土保護(hù)層的厚度，取。則：下游側(cè)寬度綜上所述，主廠房寬度。由于需要滿足起重機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)跨度，因此3.主廠房的剖面設(shè)計(jì)（1）水輪機(jī)安裝高程：式中：水電站廠房建成后下游設(shè)計(jì)最低水位，； 導(dǎo)水葉高度,查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)大中型混流式轉(zhuǎn)輪參數(shù)得； 水輪機(jī)允許吸出高度； 水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭， 氣蝕系數(shù)，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)大中型混流式轉(zhuǎn)輪參數(shù)得，模型氣蝕系數(shù)，認(rèn)為模型和原型水輪機(jī)的氣蝕系數(shù)相等，因此??； 氣蝕系數(shù)修正值，查氣蝕系數(shù)修正曲線； 水電站廠房所在地海拔高程校正值，廠房所在地高程。（2） 主廠房基礎(chǔ)開挖高程：式中：水輪機(jī)安裝高程到尾水管出

17、口頂面的距離； 尾水管出口高度； 尾水管底板混凝土厚度。（3） 水輪機(jī)層地面高程：式中：蝸殼進(jìn)口半徑和蝸殼頂混凝土層高度，。（4） 發(fā)電機(jī)裝置高程：式中：發(fā)電機(jī)機(jī)墩進(jìn)人孔高度，??； 進(jìn)人孔頂部厚度，取。（5） 發(fā)電機(jī)層樓板高程： 設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)層樓板覆蓋發(fā)電機(jī)上機(jī)架，因此：（6） 起重機(jī)安裝高程式中：發(fā)電機(jī)定子高度和上機(jī)架高度之和，； 吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距，； 吊運(yùn)部件的最大高度，； 吊運(yùn)部件與吊鉤之間的距離，??； 主鉤位置至軌頂面距離，查表得；（7） 屋頂高程 起重機(jī)軌道面至起重機(jī)頂部距離為3.645m,為了檢修吊車在小車上留出0.5m的空間。因此屋頂高程為：八安裝間布置1.位

18、置：進(jìn)廠的公路在主廠房的左側(cè)，為了運(yùn)輸方便，把安裝間布置在廠房的左側(cè)； 2.尺寸：已知安裝間的長(zhǎng)度為11.02m，寬與主機(jī)室同寬為13.5m。安裝間的高程與發(fā)電機(jī)層同高，這樣可以利用緊鄰的機(jī)組段場(chǎng)地進(jìn)行安裝、檢修；3.檢修坑：在安裝間內(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； 4.吊物孔和樓梯：在安裝間上游側(cè)設(shè)有2.5m×3.0m的吊物孔，供吊運(yùn)設(shè)備用；靠上游側(cè)設(shè)有檢修運(yùn)行用的樓梯，凈寬1.2m，坡度35 ； 5.大門：廠房的大門尺寸取決于運(yùn)入廠房?jī)?nèi)最大部件的尺寸。因?yàn)樯蠙C(jī)架為，轉(zhuǎn)子直徑為，因此選用門寬為5m，高6.5m。為安全起見，門向外開。6.對(duì)安裝間的具體說明如下： 發(fā)電機(jī)

19、轉(zhuǎn)子直徑周圍應(yīng)留2.0m的空隙，以供安裝磁極之用。 發(fā)電機(jī)上機(jī)架周圍留有1.0m的間隙，供作通道用。 水輪機(jī)頂蓋及轉(zhuǎn)輪周圍留有1.0m間隙，供作通道之用。九廠區(qū)布置十廠房布置1.主廠房布置1.主廠房分縫與止水 水電站廠房由于受到自然環(huán)境因素的影響較大，為了防止因晝夜溫差較大引起墻壁和樓板間的開裂，設(shè)置伸縮縫，縫寬2cm；為了避免地基不均勻沉降，在主副廠房之間，廠房與裝配場(chǎng)之間設(shè)置沉降縫，縫寬2cm，并在迎水面設(shè)置銅片止水；在廠房下部凡是施工冷縫尤其是垂直的冷縫均設(shè)置止水。2. 一、二期混凝土劃分廠房混凝土由于機(jī)組安裝的要求，一般分成兩期澆筑。通常將尾水管、上下游墻、排架柱、吊車梁以及部分樓板梁

20、，在施工中先行澆筑，稱為一期混凝土。而為了機(jī)組安裝要求和埋件需要預(yù)留空位，要等到機(jī)組設(shè)備到貨，尾水管圓錐段鋼板內(nèi)襯和金屬蝸殼安裝好以后再行澆筑混凝土，稱為二期混凝土。3.下部塊體結(jié)構(gòu)布置 機(jī)墩采用圓筒式，機(jī)墩下部?jī)?nèi)半徑為1100mm,外半徑為1700mm；蝸殼上部混凝土厚取1.5m,為使金屬蝸殼與其外圍混凝土分開，受力互不傳遞，需在金屬蝸殼上半部表面鋪設(shè)35cm的瀝青、鋸末或塑料軟墊。為便于施工，減少基礎(chǔ)開挖量，采用彎肘式尾水管。4.上部塊體結(jié)構(gòu)布置 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)。發(fā)電機(jī)層樓板厚度為0.2m，次梁間距為2m，支承在通風(fēng)罩和上下游混凝土墻的牛腿上，由

21、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0.6m×0.6m。裝配場(chǎng)荷載最大結(jié)構(gòu)布置宜按安裝、檢修設(shè)備布置分區(qū)，板厚一般為0.32m,次梁間距2m；屋頂采用梯形屋架結(jié)構(gòu)加混凝土屋板，跨度為13.5m；吊車梁采用鋼筋混凝土材料，工字型結(jié)構(gòu)，截面尺寸頂寬為80mm，底寬及高為130mm，高度240mm。 構(gòu)架柱的下斷面為1.0m×1.50m的矩形斷面，上斷面則為1.0m×0.50m，牛腿高為1.20m，傾角為45度，直角邊長(zhǎng)為0.50米，構(gòu)架的間距為6.00米；上、下游墻厚取50cm。 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