水電站課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、1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2.1工程基本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米長(zhǎng)的引水渠道，獲得平均靜水頭57.0米，最小水頭50m，最大水頭65m。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)

2、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1：10。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、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。2.2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

3、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，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12.0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。2.3課程設(shè)計(jì)成果要求廠房布置設(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，選擇水輪機(jī)型號(hào)。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；計(jì)算管壁厚度并進(jìn)行管壁

4、應(yīng)力分析。完成廠區(qū)布置及主、副廠房布置得設(shè)計(jì);編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。3課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容3.1水輪機(jī)型號(hào)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(jī)系列型譜表3-3，表3-4中查出合適的機(jī)型有HL230和HL220兩種，現(xiàn)將兩種水輪機(jī)作為初選方案，分別求出其有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)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 圍轉(zhuǎn)輪型號(hào)使用型號(hào)舊型號(hào)3025-4535-6550-85HL310HL240HL230HL220HL365, QHL123HL263, H2HL7023.2 HL220型水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇1.

5、 轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算通過(guò)查水電站表3-6可得HL220型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量，效率，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量，效率，即假設(shè)，。上述的、和、代入表3-2 反擊型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列 （單位：cm）253035404250607180841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000查表3-2選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑。2. 轉(zhuǎn)速n的計(jì)算查水電站表3-4可得HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速初步假定，將已知的和，代入，表3-3 磁極對(duì)數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系磁極對(duì)數(shù)P3

6、45789101214同步轉(zhuǎn)速n（r/min）1000750600428.6375333.3300250214.3磁極對(duì)數(shù)P161820222426283032同步轉(zhuǎn)速n（r/min）187.5166.7150136.4125115.4107.110093.8磁極對(duì)數(shù)P3436384042464850同步轉(zhuǎn)速n（r/min）88.283.3797571.468.262.560通過(guò)查表3-3磁極對(duì)數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系，選取與之接近的同步轉(zhuǎn)速：。3. 效率及單位參數(shù)修正查水電站表3-6可得HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為，模型轉(zhuǎn)輪直徑為，得原型效率：效率修正值，由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工

7、況和限制工況下的效率為：（與假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算則，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量也可不加修正。由上可知，原假定的、是正確的，那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果、也是正確的。4. 工作范圍的檢驗(yàn)在選定、后，水輪機(jī)的及各特征水頭相對(duì)應(yīng)的即可計(jì)算出來(lái)。水輪機(jī)在、下工作時(shí)，其即為，故1.15，此值與原選用的=1.15相比，符合“接近而不超過(guò)”原則，說(shuō)明所選的D是合適的。則最大引用流量為：與特征水頭、相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：在HL220型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上分別繪出，和的直線，得這三根線所圍成的水輪機(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HL220型水輪機(jī)方案，所選定的

8、參數(shù)和是合理的。5. 吸出高度的確定查小型水電站中冊(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)HP57.0米時(shí)），由此可求出水輪機(jī)的吸出高度為：可見(jiàn)，HL220型水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求。3.3 HL230型水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇1. 轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算通過(guò)查水電站表3-6可得HL230型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量，效率，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量，效率，即假設(shè)，。上述的、和、代入查表3-2選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑。2. 轉(zhuǎn)速n的計(jì)算查水電站表3-4可得HL230型水輪機(jī)在最優(yōu)

9、工況下單位轉(zhuǎn)速初步假定，將已知的和，代入，通過(guò)查表3-2磁極對(duì)數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系表，選取與之接近的同步轉(zhuǎn)速：。3. 效率及單位參數(shù)修正查水電站表3-6可得HL230型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為，模型轉(zhuǎn)輪直徑為，得原型效率：效率修正值，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：（與假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算則，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量也可不加修正。由上可知，原假定的、是正確的，那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果、也是正確的。4. 工作范圍的檢驗(yàn)在選定、后，水輪機(jī)的及各特征水頭相對(duì)應(yīng)的即可計(jì)算出來(lái)。水輪機(jī)在、下工作時(shí)，其即為，故1.15，此值與原選用的=1.15相比

10、，符合“接近而不超過(guò)”原則，說(shuō)明所選的D是合適的。則最大引用流量為：與特征水頭、相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：在HL230型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上分別繪出，和的直線，得這三根線所圍成的水輪機(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HL230型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù)和是合理的。5. 吸出高度的確定查小型水電站中冊(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)0.17（限制工況），氣蝕系數(shù)修正值0.022（當(dāng)時(shí)），由此可求出水輪機(jī)的吸出高度為：可見(jiàn)，HL230型水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求。3.4 HL220型與HL230型水輪機(jī)的比較分析為了便于比較

11、分析，現(xiàn)將這兩種方案的有關(guān)參數(shù)列表如下： 表3-4 HL220型與HL230型水輪機(jī)參數(shù)對(duì)照表序號(hào)項(xiàng)目HL220HL2301模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)推薦使用的水頭范圍（m）508535652最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速（r/min）70.071.03最優(yōu)單位流量（）10009134最高效率（）91.090.75氣蝕系數(shù)0.1330.176原型轉(zhuǎn)輪參數(shù)轉(zhuǎn)輪直徑D1（m）0.50.57轉(zhuǎn)速n（r/min）100010008最高效率（）91.1591.099額定出力Nr (kW)84584510最大引用流量（）1.6951.76511吸出高度HS（m）1.154-0.955由表3-4可見(jiàn)，兩種機(jī)型方案的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1相同，

12、均為0.5m,。但HL220型水輪機(jī)方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域，運(yùn)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(kāi)挖量。故選擇HL220 型水輪機(jī)方案，即：選定水輪的型號(hào)為HL220WJ50。其主要參數(shù)如下：臺(tái)數(shù)：四臺(tái)；重量：7000Kg；型號(hào)：HL702(220)WJ50；參考價(jià)格：22000元/臺(tái)；額定轉(zhuǎn)速：n1000r/min設(shè)計(jì)水頭：設(shè)計(jì)流量：額定出力：N845KW；3.5水輪機(jī)裝置方式的選擇在大中型水電站中，其水輪發(fā)電機(jī)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(jī)水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸在同一鉛垂線上，并通過(guò)法蘭盤聯(lián)接。這樣使發(fā)電機(jī)

13、的安裝高程較高不易受潮，機(jī)組的傳動(dòng)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(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)輪的直徑小于1m、吸出高度為正值的水輪機(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、檢修及運(yùn)行維護(hù)也方便。由上述水輪機(jī)的參數(shù)計(jì)算以及水電站的類型可以確定水輪機(jī)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(kāi)設(shè)置，稱為分離式。中小型調(diào)速器是根據(jù)計(jì)算水輪機(jī)所需的調(diào)速功A查調(diào)速器系列型譜表來(lái)選擇的。反擊式水輪機(jī)的調(diào)速功A（Nm）的經(jīng)驗(yàn)公式： Q為最大水頭下額定出力時(shí)的流量為=

14、1.33。故本設(shè)計(jì)選用中小型調(diào)速器，油壓裝置與調(diào)速器組合在一起，根據(jù)調(diào)速器系列型譜表選用自動(dòng)調(diào)速器，型號(hào)為XT300。3.7主廠房各層高程和主要尺寸的確定3.7.1水輪機(jī)安裝高程確定設(shè)計(jì)尾水位的水輪機(jī)過(guò)流量，查水電站表2-5得：電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)為4臺(tái)水輪機(jī)的過(guò)流量為1臺(tái)水輪機(jī)的額定流量。吸出高度：已知：=0.133,0.022，H=57m， 尾水位12m對(duì)應(yīng)臥軸反擊式水輪機(jī)：3.7.2水輪機(jī)的地面高程由水輪機(jī)的布置方式可以知主機(jī)房地面高程為12.3m，即水輪機(jī)的地面高程為12.3m。3.7.3尾水管底板高程和出口高程由水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組橫剖面圖AA得尾水管高度為3.70m，尾水管出口距離尾水室地板高度

15、為0.75m，所以尾水管地板高程為尾水管底板高程= 尾水管出口高程= 尾水管高度，m ；尾水管出口距離尾水室地板高度，m3.7.4廠房基礎(chǔ)開(kāi)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(kāi)挖高程為7.45m。3.7.5蝶閥坑高度和寬度查小型水電站中冊(cè)，對(duì)于臥式機(jī)組不必設(shè)置貫通全廠的主閥廊道，單個(gè)設(shè)置主閥坑即可。主閥坑應(yīng)便于主閥的安裝、檢修和操作,操作主閥一側(cè)的空間應(yīng)不小于1m，對(duì)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(shí)，應(yīng)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(dòng)操作；重 量：閥體340Kg；活 門：277Kg；啟閉方式：電動(dòng)操作；主要尺寸

16、：a=1730mm；b=880mm；c=350mm；d=850mm；e=470mm。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=1730+1000=2730mm=2.73m3.7.6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： ，經(jīng)濟(jì)流速取。根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組剖面圖A-A、B-B，已知，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(jì)引水流量7.2立方米每秒，并且由于有4個(gè)水輪機(jī)所以，尾水室的流量，經(jīng)濟(jì)流速，。所以該尾水室的寬

17、度取2.0m，高度取1.5m。3.7.7尾水渠的尺寸尾水渠的流量，經(jīng)濟(jì)流速，。所以該尾水渠的寬度取2.0m，高度取1.5m。3.7.8吊車軌頂高程吊車軌頂高程=發(fā)電機(jī)層地面高程+發(fā)電機(jī)層樓板至吊車軌頂高度發(fā)電機(jī)層樓板至吊車軌頂高度，根據(jù)吊車吊運(yùn)最長(zhǎng)部件的方式，外形尺寸及安全距離確定，廠房?jī)?nèi)最長(zhǎng)吊運(yùn)部件為尾水管，高度為3.7m。對(duì)于臥式水輪機(jī)吊車軌頂高程：為機(jī)組部件外露高度取1.5m為吊運(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0.6m1.0m。取0.8m，最大吊運(yùn)部件的高度取尾水管的高度為2.1m。吊運(yùn)部件與吊鉤之間的距離（一般在1.01.5m左右）取1.2m主鉤最高位置

18、（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(duì)應(yīng)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+1=19m，如圖3-3。圖3-3 吊裝過(guò)程各部分尺寸示意圖3.7.9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，廠房天花板高程定為20.5m。3.8主廠房的長(zhǎng)度和寬度3.8.1機(jī)組間距機(jī)組的布置方式：機(jī)組的布置方式對(duì)確定廠房輪廓尺寸有較大的影響。其布置

19、方式有縱向布置、橫向布置和斜向布置三種。本設(shè)計(jì)廠房中的機(jī)組布置采用橫向布置，機(jī)組等距離布置。臥式機(jī)組廠房尺寸的原則有：1、機(jī)組間距應(yīng)滿足兩點(diǎn)：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝、檢修時(shí)能抽出和套入；設(shè)備外廓之間的距離，一般為2m左右。靠機(jī)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(duì)于有吊車的廠房，一般不宜小于1.5m。控制屏、動(dòng)力屏后端離墻應(yīng)有0.81.0m的距離。3、當(dāng)廠內(nèi)設(shè)有主閥時(shí)，應(yīng)設(shè)主閥坑，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(yīng)小于300毫米。4、安裝間的面積，應(yīng)滿足一臺(tái)機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要，一般可取為一個(gè)機(jī)組段長(zhǎng)度的1.01.3倍，視機(jī)組容量和臺(tái)數(shù)而定。5、當(dāng)廠

20、內(nèi)設(shè)有吊車時(shí)，確定廠房寬度應(yīng)考慮到吊車的標(biāo)準(zhǔn)跨度要求。根據(jù)以上原則確定：機(jī)組間距取6m。 3.8.2邊機(jī)組段長(zhǎng)度 與安裝間相鄰的邊機(jī)組長(zhǎng)度，必須滿足發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置要求，下部塊體結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)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(duì)一端邊機(jī)組段長(zhǎng)度，除滿足設(shè)備布置外，為了保證邊機(jī)組在吊橋工作范圍以內(nèi)，則，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(zhǎng)度，x一般為0.40.9m。由此取邊機(jī)距離墻壁的長(zhǎng)度=4.5m，=5.5m。3.8.3安裝間的長(zhǎng)度安裝間的長(zhǎng)度當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)不超過(guò)46臺(tái)時(shí)，可按檢修一臺(tái)機(jī)組時(shí)能放置四大部件并留有做夠的工作通道來(lái)確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)，可采用=

21、(1.01.5) ，故取安裝間的長(zhǎng)度為8m。3.8.4主廠房的總長(zhǎng)度 當(dāng)、確定后，則主廠房的總長(zhǎng)度為：廠房?jī)蛇叺膲w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m。3.8.5廠房的寬度主廠房的寬度應(yīng)從廠房上部和下部結(jié)構(gòu)的不同因素來(lái)考慮。上部寬度取決于吊車的跨度，發(fā)電機(jī)尺寸、最大部件的吊運(yùn)方式、輔助設(shè)備的布置與運(yùn)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(jī)發(fā)電機(jī)組橫剖面圖AA得機(jī)組總廠約為6m，并考慮廠內(nèi)交通及10t吊車的標(biāo)準(zhǔn)跨度為10m和保證能套入和抽出發(fā)電機(jī)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

22、間一般均布置在主廠房有對(duì)外道路的一端，高程和主廠房高程一至。對(duì)外交通通道必須直達(dá)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(duì)外交通運(yùn)輸?shù)缆房梢允氰F路、公路、或水路。對(duì)于中小型水電對(duì)外交通運(yùn)輸?shù)缆氛静捎霉贰?.9.2安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(zhǎng)度。安裝間的面積可按一臺(tái)機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要確定，一般考慮放置四大部件，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)上機(jī)架、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)全部置于主鉤起吊范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪周圍要留有12m的工作場(chǎng)地。3.9.3安裝間的布置安裝間內(nèi)要安排運(yùn)貨車的停車位

23、置主變壓器有時(shí)也要在安裝間進(jìn)行檢修，這時(shí)要考慮主變壓器運(yùn)入的方式及停車點(diǎn)。主變壓器大修時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)子放在安裝間上時(shí)主軸要穿過(guò)地板，地板上在相應(yīng)位置要設(shè)大軸孔，下要設(shè)大軸承臺(tái)，并預(yù)埋底腳螺栓。安裝間大門尺寸選用4.0m×4.5m。3.10主廠房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備布置及交通運(yùn)輸3.10.1主廠房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備的布置主廠房?jī)?nèi)的機(jī)電設(shè)備主要的有水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助附屬設(shè)備（調(diào)速器、勵(lì)磁盤及機(jī)旁盤），蝴蝶閥等。機(jī)組及其輔助附屬設(shè)備：調(diào)速器布置在發(fā)電機(jī)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(jī)，以縮短管路和運(yùn)行操作方便。勵(lì)磁盤與機(jī)旁盤裝置

24、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(jī)層設(shè)有吊車，其他層如水輪機(jī)層的一些小型設(shè)備需要檢修時(shí)，要將其吊運(yùn)到發(fā)電機(jī)層的安裝場(chǎng)，這就需要在發(fā)電機(jī)層的樓板上設(shè)置吊物孔，用于起吊發(fā)電機(jī)層以下幾層的一些小型設(shè)備?？壮叽鐬?.2m×1.6m的吊物孔，蓋有承重蓋板。3.10.3調(diào)速器型號(hào)：XT-300臺(tái)數(shù)：4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)（mm）1635重量：1081kg參考價(jià)格：20000元安裝位置為機(jī)組右邊組成：壓力油罐、儲(chǔ)油槽和油泵。3.11副廠房布置副廠房：應(yīng)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

25、布置，本設(shè)計(jì)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(jī)容量、機(jī)組臺(tái)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(duì)整座電站發(fā)電、配電、變電設(shè)備以及下游水位、流量進(jìn)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(hù)盤和信號(hào)盤等，它是電站的神經(jīng)中樞。中控室應(yīng)盡量靠近主機(jī)房，交通方便。同時(shí)與開(kāi)關(guān)站之間有方便通道聯(lián)系。引水式廠房中央控制室應(yīng)盡量靠近主機(jī)房和開(kāi)關(guān)站之間，并靠近機(jī)組。一般也常布置在主廠房的一端，此時(shí)應(yīng)結(jié)合裝機(jī)順序?qū)Τ跗诎l(fā)電和分歧過(guò)度的各種電纜、維護(hù)通道等進(jìn)行統(tǒng)盤考慮，以保證中控室的安全運(yùn)行。中

26、控室的凈高度一般為44.5m.。中控室和發(fā)電機(jī)層之間最好用玻璃做成隔音墻。中控室下層應(yīng)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。中控室附近應(yīng)設(shè)置交接班室、值班室及廁所等。中控室的長(zhǎng)為10m，寬為6m，中控室內(nèi)放置7面保護(hù)屏，7面控制屏，3面廠用屏，3面直流屏，外形尺寸均為（cm）55，并設(shè)置一個(gè)工作臺(tái)。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(jī)。2、高壓開(kāi)關(guān)室發(fā)電機(jī)低壓配電設(shè)備是指發(fā)電機(jī)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(jī)和主變壓器之間，并盡可能縮短其距離。發(fā)電機(jī)低壓配電設(shè)備通常布置于成套的開(kāi)

27、關(guān)柜中，其副廠房稱為高壓開(kāi)關(guān)室。高壓開(kāi)關(guān)室，當(dāng)其長(zhǎng)度超過(guò)7米時(shí)，應(yīng)設(shè)兩個(gè)向外開(kāi)的門出口，通向其他房間或室外。不應(yīng)布置在廁所、浴室的下面。高壓開(kāi)關(guān)室長(zhǎng)為10m，寬為6m，里面放置13個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜，將開(kāi)關(guān)柜設(shè)置成兩排，中間的維護(hù)通道為1m，尺寸為長(zhǎng)（cm）120。開(kāi)關(guān)室布置在安裝場(chǎng)上游側(cè)，開(kāi)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(tái)，一臺(tái)備用，布置在廠用開(kāi)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(hào)以及繼電器用電。直流電來(lái)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(jī)室、通風(fēng)機(jī)室、直流配

28、電盤等，它們應(yīng)作為一個(gè)整體而布置在一起，并接近中控室。蓄電池室應(yīng)盡量布置在中控室及配電裝置室上部。其入口設(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(zhǎng)度為6m；蓄電池室布置在貯酸室的旁邊，寬度為3.5m，長(zhǎng)度為6m。4、樓梯廠房各層之間用樓梯作主要交通通道，運(yùn)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(zhǎng)為6m，寬為3m；衛(wèi)生間長(zhǎng)為4.5m，寬為3m。6、休息室和工具間工具間布置在發(fā)電機(jī)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(chǎng)

29、所。故將工具間布置在開(kāi)關(guān)室的旁邊，鄰近安裝場(chǎng)，長(zhǎng)度為3.5，寬度為3,m,。休息室布置在衛(wèi)生間附近，長(zhǎng)為3m，寬為2.5m。7、主變壓器場(chǎng)變壓器場(chǎng)應(yīng)盡量布置在露天場(chǎng)地，保證良好的通風(fēng)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(chǎng)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(yùn)送到裝配場(chǎng)進(jìn)行檢修。變壓器場(chǎng)面積為12×10m。8、對(duì)外交通引水式廠房一般沿河岸布置，進(jìn)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(yīng)是水平，長(zhǎng)度不小于20m，并有回車場(chǎng)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(yīng)力分析 3.12.

30、1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(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(yàn)和設(shè)計(jì)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，上鎮(zhèn)墩以下2m處設(shè)伸縮節(jié)，填料長(zhǎng)，與管壁摩擦系數(shù)，支墩為滾動(dòng)式，摩擦系數(shù)，鋼材糙率，鋼材允許應(yīng)力，焊縫系數(shù)，鋼管末跨跨中心處工作靜水頭，水擊壓力，要求對(duì)末跨跨中斷面校核管壁應(yīng)力強(qiáng)度。校核11斷面的0º和180º。簡(jiǎn)圖如下：本次設(shè)

31、計(jì)的荷載組合選定為正常運(yùn)行情況，軸向力主要有A1、A5、A6、A7、A8。3.12.2管壁厚度的確定1、管壁厚度的初步確定管壁的計(jì)算厚度按鍋爐公式計(jì)算：帶入公式，計(jì)算得：考慮鋼板厚度的誤差及運(yùn)行中的銹蝕和磨損，加上2mm的裕度，所以初步確定鋼管壁厚為。2、管壁的剛度校核：已知 ，且，。所以，且，故滿足剛度校核要求。3、穩(wěn)定校核：已知若管壁穩(wěn)定則要滿足，但，所以穩(wěn)定不滿足要求，因此在實(shí)際安裝的過(guò)程中應(yīng)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(shí)際制作厚度為8mm。 3.12.3 跨中1-1截面應(yīng)力分析1、切向應(yīng)力管壁的切向應(yīng)力主要由內(nèi)水壓力引起的，對(duì)于傾斜的管道，若管軸與

32、水平線的傾斜為，則切向應(yīng)力為 又因?yàn)?，所以上式等?hào)右端的第二項(xiàng)是次要的，可以不要計(jì)入，則原公式如下：3.12.4徑向應(yīng)力管壁的內(nèi)表面的徑向應(yīng)力等于該處的內(nèi)水壓強(qiáng)，即“-”表示壓力，“+”表示拉應(yīng)力，表示內(nèi)壓應(yīng)力為-0.727Mpa，管壁的外表面。3.12.5軸向應(yīng)力跨中斷面的軸向應(yīng)力由兩部分組成，即由水重和管重引起的軸向彎曲應(yīng)力及表各軸向力引起的應(yīng)力，其中。由上述基本資料可得：。當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，。3.12.6跨中1-1截面強(qiáng)度校核當(dāng)時(shí)： ，故當(dāng)時(shí)，1-1截面滿足強(qiáng)度要求當(dāng)時(shí)：，故當(dāng)時(shí)，1-1截面滿足強(qiáng)度要求。4結(jié)論4.1成果評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)資料分析、水輪機(jī)型號(hào)選擇、主廠房的各層高程確定、尺寸布置、副廠房的布置等都是按照課本所學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，符合設(shè)計(jì)規(guī)范，其設(shè)計(jì)計(jì)算成果具有較高的可靠