水電站課程設(shè)計

水電站課程設(shè)計水電站課程設(shè)計任務(wù)及指導(dǎo)書一.原始資料及設(shè)計條件1.電站的一般概況83本電站為一壩后式水電站，電站廠房位于河流左岸，該電站水庫具有日調(diào)節(jié)性能，總庫容2.2×10m，有效庫83容0.07×10m，但具有年調(diào)節(jié)性能的上一級水電站與本電站聯(lián)合使用，故本電站分擔(dān)系統(tǒng)尖峰負荷。本電站樞紐中，主要有擋水壩，溢流壩和壩后式廠房三部分，其中溢流壩布置在右岸，左岸為擋水壩及廠房(見圖1)。圖1電站樞紐布置圖電站廠房前為混凝土寬縫重力壩，壩體縫寬為4.0m，最大壩高為55.0m，壩下游坡為1:0.7，機組進水口底坎高程為1600.0m，進水口漸變段后為壩內(nèi)埋藏式壓力引水管，其直徑為5.63m，管軸線平行于下游壩坡(見圖2)。48該工程以發(fā)電為主，初步設(shè)計時確定該電站裝機17.6×10kW，年發(fā)電量為22.8×10kw.h，其年利用小時數(shù)為5180h。根據(jù)電站裝機容量確定為二級建筑物設(shè)計。83該河含沙量較大，多年平均輸沙量為0.76×10t，年平均含沙量為3.1kg/m，其中大部分是對水輪機起磨損作用的堅硬礦物。圖2電站引水系統(tǒng)布置圖2.上游庫水位(1).校核洪水位(P=0.1%):1621.4m(2).設(shè)計洪水位(P=0.5%):1620.8m(3).正常高水位:1619.0m(4).死水位:1618.5m3.下游尾水位:(1).校核洪水尾水位(P=0.1%):1585.45m(2).設(shè)計洪水尾水位(P=0.5%):1585.13m3(3).正常高尾水位(Q=1400m/s):1581.20m3(4).最低尾水位(Q=140m/s):1579.8m4.電站水頭(1).最大工作水頭:39.5m(2).最小工作水頭:35.5m(3).平均水頭:39.0m(4).設(shè)計水頭:38.0m5.氣象資料該電站壩址以上部分屬大陸性氣候，受內(nèi)蒙古高原氣壓控制。(1).溫度:絕對最高氣溫43.0?，絕對最低氣溫-20.3?(2).最大風(fēng)速:25m/s，多年平均風(fēng)速:14m/s(3).年平均降水量:249.2mm(4).年平均蒸發(fā)量:1572.9mm6.地質(zhì)條件壩址附近地質(zhì)條件較好，巖石堅硬，摩擦系數(shù)f=0.6,0.65，地震等級:八級電站廠房位于河流左岸，其下部靠河岸處基巖侵蝕面高程1579m，下覆卵礫石厚1,2m，黃土厚2,3m，而靠河床一側(cè)，基巖侵蝕面高程1577,1578m，無覆蓋層.因建筑物結(jié)構(gòu)要求，靠岸側(cè)基巖最大開挖深度達26m，靠河床處基巖開挖深度9,13m.7.對外交通左岸有上壩公路與對外的交通公路相通.另外，沿河流左岸，廠房以標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路與國家的鐵路網(wǎng)接軌。8.電站的供電對象該電站建成后全部投入110kV電力系統(tǒng)運行，主要供電對象為新城，紅古城及大川等工業(yè)負荷及某市市政，農(nóng)業(yè)用電，其中新城用戶要求供電可靠性很高，90%以上為一級負荷.電站距新城及紅古城均為30km，距大川約8km。9.主要機電設(shè)備機組臺數(shù):4臺水輪機型號:HL240-LJ-410，其氣蝕系數(shù)為0.201，傘式發(fā)電機型號:TS900/135-56發(fā)電機組數(shù)據(jù):容量:53000kVA，45000kW，額定轉(zhuǎn)速n=107r/min0飛逸轉(zhuǎn)速:235r/min輸出電壓:10500V輸出電流:2920A轉(zhuǎn)子重:206t定子重:109t總重量:520tcosφ=0.85，η=97.19%22GD=1150t-m變壓器:2臺機組共用一臺變壓器，其型號為:SF-106000/110，即三相油浸風(fēng)冷雙線圈銅線圈變壓器，其總重156.5t，器身重80t，油箱附件重37t，油重39.5t，運輸重量109.34t。調(diào)速器:型號:T-100重量:5T油壓裝置:型號:YS-4二.主要設(shè)備的尺寸1.發(fā)電機各部分尺寸見圖3，其中轉(zhuǎn)子直徑為772cm。圖3發(fā)電機尺寸，單位:cm2.導(dǎo)水機構(gòu)座環(huán)立柱高b=1.5m導(dǎo)水機構(gòu)直徑D=475cm00座環(huán)外直徑D=6.3m座環(huán)內(nèi)直徑D=5.45mab座環(huán)立柱數(shù)12個導(dǎo)水葉數(shù)24個3.蝸殼取其包角為345?，可以計算出其各部位的尺寸如圖4。圖4蝸殼尺寸圖，單位:cm4.尾水管采用4H型彎肘形尾水管，其尺寸根據(jù)水輪機轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑D確定。15.變壓器最大外型尺寸為:長5800mm，寬2494mm，高3890mm。6.調(diào)速器高度:1.9m，平面尺寸:0.8×0.8m7.油壓裝置外徑:D=1336mm，基礎(chǔ)架外徑:1670mm，總高4160mm，桶高:3237mm，油箱長度:1916mm，油箱寬度:1900mm，油箱體高1440mm，油箱總高:2435mm。8.轉(zhuǎn)輪尺寸水輪機轉(zhuǎn)輪外形尺寸由轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑D確定，當(dāng)D=1.0m時，各部分之間的尺寸比例如圖5。11圖5HL240型水輪機轉(zhuǎn)輪流道尺寸圖三.廠房建筑物廠房建筑設(shè)計可參考使用定型設(shè)計與建筑設(shè)計手冊。以下是根據(jù)有關(guān)資料摘錄的部分構(gòu)件尺寸，供使用參考。由于廠房設(shè)計中涉及很多有關(guān)設(shè)備與建筑的資料，下面列出的資料是很不全面的。(一).常用木門窗尺寸.1.常用木窗尺寸寬1.0m1.2m1.5m1.8m2.1m高?????1.0m?????1.2m?????1.5m?????1.8m?????2.1m?????2.4m2.常用木門尺寸寬0.7m0.80.91.31.51.82.73.0高??????1.95m//?????2.40m///??????2.70m//?????3.00m///注:(1)“/”表示不常用尺寸，“?”表示常用尺寸。(2)在材料可能情況下，門洞口高、寬大于2.4m時，應(yīng)盡量采用鋼木大門為宜。(二).主廠房屋面結(jié)構(gòu)主廠房的屋面結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土予制構(gòu)件，以節(jié)省模板。常用的是薄腹屋面梁，其上部為大型予制屋面板，見圖6。B22h30H2H1801251700150501hB1圖6.薄腹屋面梁和予制屋面板屋面梁尺寸(單位:cm)型號LHHhhBB121212SL-9895593912121830SL-121195895312142030SL-151495896614162240SL-1817951098016182440預(yù)應(yīng)力予制槽形屋面板結(jié)構(gòu)尺寸:斷面尺寸如圖7，也可用于非預(yù)應(yīng)力施工條件。板的跨度為5m，(一般可用于4,6m跨度)。屋面的防水層和保溫層可采用圖8所示的結(jié)構(gòu)，保溫材料可采用爐渣或珍珠巖粉等，厚度由當(dāng)?shù)貧鉁貤l件決定。圖7預(yù)應(yīng)力預(yù)制槽形屋面板圖8屋面結(jié)構(gòu)(三).吊車梁及吊車柱在初步設(shè)計時粱和柱的尺寸可參考如下經(jīng)驗數(shù)值估計。1.吊車梁吊車梁的斷面圖如圖9。非預(yù)應(yīng)力的T形截面吊車梁，其截面高度一般約為跨度的1/7,1/10，梁肋寬為梁高的1/3,1/4，一般取為20,40cm，翼板厚度常取為粱高的1/6,1/10，但不小于10cm.翼板寬度除考慮受力條件外，還應(yīng)有足夠尺寸以布置鋼軌及埋置錨固鋼軌的附件，一般不小于35cm。圖9吊車粱結(jié)構(gòu)2.吊車柱水電站廠房中現(xiàn)澆的吊車立柱大多采用矩形截面，當(dāng)?shù)踯嚻鹬啬芰υ?0t以上時，下柱截面高度h不小于H/12,H/14，截面寬度b不小于H/25(在222此，H為下柱高度，一般要求b?40cm.例如，有的工程設(shè)計中，吊車荷載2為100t時，下柱截面取為50×100cm。預(yù)制柱與大塊混凝土基礎(chǔ)的連接，如圖10所示，柱子插入基礎(chǔ)的深度H可考慮為:1H?h，H?2dH?0.05H111(d為柱子縱筋直徑)基礎(chǔ)的杯口內(nèi)面在施工時必須拉毛，安裝時杯底及四周均用不小于200號的細石混凝土澆灌。(四).墻磚砌體的厚度規(guī)定為24，37或49cm，采用的結(jié)構(gòu)厚度參照結(jié)構(gòu)要求。(五).廠房抗震結(jié)構(gòu)要求見工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范TJ-11-74(試用)。圖10吊車柱(cm)四.起重機1.額定起重量起重機允許起吊的最大部件重量和取物裝置(如平衡粱，專用吊具等)自重之和稱為額定起重量。水電站主廠房起重機的額定起重量，一般決定于發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量，有時還要考慮起吊主變壓器的要求，水電站裝機超過四臺，建議采用兩臺起重量相等的起重機，每臺起重機的額定起重量為最大起重件，平衡梁和吊具重量之和的一半。預(yù)計起重量時平衡梁和吊具的重量一般可按照增加10-12%的最大起重量件的重量來考慮.采用兩臺起重機可以提高機動性，特別是在同時安裝數(shù)臺機組時，可以加快安裝進度。2.跨度起重機兩端車輪中心線間的距離稱為起重機的跨度.起重機的跨度已列為國家標(biāo)準(zhǔn)，它由廠房跨度決定.規(guī)程中規(guī)定:“起重機跨度按每隔0.5m選定”，以滿足水電站廠房寬度不一定符合標(biāo)準(zhǔn)要求。3.起升高度吊具上極限位置與下極限位置之間的距離稱為起升高度。在水電站中根據(jù)主鉤吊運水輪機轉(zhuǎn)輪帶軸或發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸所必須的高度來確定上極限位置，主鉤的下極限位置要滿足從機坑內(nèi)(或水輪機進水主閥吊孔內(nèi))將水輪機轉(zhuǎn)輪帶軸或發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸(或主閥)分別吊運至檢修場地.如果主鉤只用于吊裝發(fā)電機部分，則主鉤的下極限位置采用等于地板的高程。付鉤的下極限位置，應(yīng)保證水輪機轉(zhuǎn)輪及埋設(shè)部件的安裝和檢修，可定為與水輪機的頂蓋高程相同。國內(nèi)起重機械廠生產(chǎn)的2×50,450t門式起重機的基本參數(shù)和主要尺寸等有關(guān)資料可參考有關(guān)資料。4.特制吊車鋼軌特制吊車鋼軌規(guī)格，其主要尺寸和重量見下表，符號見圖11.圖11特制吊車鋼軌鋼軌主要尺寸和重量(mm)型號bbbshhhRRRrrr12121212QU707076.51202812032.5244002338661.5QU8080871303213035264002644861.5QU1001001081503815040304503050882QU1201201291704417045355003456882四.設(shè)計要求1.計算水輪機安裝高程。2.繪制蝸殼和尾水管單線圖(A4)。3.確定廠房輪廓尺寸，包括長度，寬度和高度，確定各層高程。4.根據(jù)起重量和寬度，確定橋吊型號。5.劃分一，二期混凝土。6.主廠房的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計及廠房內(nèi)各種設(shè)備的布置。7.副廠房的布置設(shè)計。8.廠內(nèi)交通設(shè)計。9.繪制廠房橫剖面圖，發(fā)電機層和水輪機層平面圖。10.提交設(shè)計說明計算書一份。五.建議步驟1.孰悉資料，復(fù)習(xí)教材第十一章。2.根據(jù)蝸殼和尾水管等結(jié)構(gòu)，確定下部塊體結(jié)構(gòu)最小尺寸。3.繪制廠房橫剖面圖。(1).計算水輪機安裝高程，確定機組軸線。(第二章)(2).繪出水輪機，蝸殼，尾水管和發(fā)電機。(3).確定水輪機層高程和發(fā)電機層樓板高程。(4).確定橋吊型號。(5).確定橋吊軌面高程，廠房高度及寬度。(6).劃分一，二期混凝土，確定尾水管，蝸殼和機墩等結(jié)構(gòu)尺寸。(7).確定尾水管閘門的起閉方式。4.繪制廠房發(fā)電機層平面圖。(1).確定機組段長。(2).確定安裝間長。(3).確定總長度，保證所有大部件和大型設(shè)備都在起吊限制線以內(nèi)。(4).