某水電站廠房計算書

1、水電站廠房第一節(jié) 幾種水頭的計算()蓄單機滿出力時下游水位 蓄全機滿出力時下游水位底全機滿出力時下游水位一、的計算。 假設(shè)84m 由公式 公式中 為單機出力 為出力系數(shù) 為凈水頭 () 為該出力下的流量。 故解出查下游流量高程表得下游水位為 上游水位為284m ()又因為 重新假設(shè)83m由公式 解出查下游流量高程表得下游水位為 上游水位為284m ()又因為 故83m二、的計算。 假設(shè)60m 由公式 公式中 為全機出力 為出力系數(shù) 為凈水頭 () 為該出力下的流量。 故解出查下游流量高程表得下游水位為 上游水位為264m ()又因為< 重新假設(shè)59m由公式 解出查下游流量高程表得下游水位

2、為 上游水位為264m ()又因為 故59m三、的計算。 假設(shè)70m 由公式 公式中 為全機出力 為出力系數(shù) 為凈水頭 () 為該出力下的流量。 故解出查下游流量高程表得下游水位為 上游水位為284m ()又因為 > 重新假設(shè)78m由公式 解出查下游流量高程表得下游水位為 上游水位為284m ()又因為 故78m第二節(jié) 水輪機的選型()根據(jù)該電站的水頭范圍和該機組的出力范圍，在水輪機系列型譜表中查出該電站最好選擇機型。一、水輪機的額定出力計算。 公式中為水輪機額定出力。 為水輪機效率為。 為水輪機出力為。 故為萬二、水輪機轉(zhuǎn)輪直徑的計算。 為水輪機模型效率為。 為該出力下模型的流量。由此

3、初步假定原型水輪機在該工況下 ,效率 由公式： 得 又因為轉(zhuǎn)輪直徑應(yīng)選符合轉(zhuǎn)輪直徑系列并比計算值稍大的值故為。三、水輪機轉(zhuǎn)速的計算。 初步假定 （對于壩后式水電站）由公式 又因為水輪機的轉(zhuǎn)速要采用發(fā)電機的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，為此要選取與上述公式得出的轉(zhuǎn)速相近的發(fā)電機的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。常選取稍大的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速作為水輪機采用的轉(zhuǎn)速。故為 。又因為當(dāng) 時水輪機的效率比較低，故選取比標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速稍小的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。故選取 。四、效率與單位參數(shù)修正。的 求得原型（當(dāng)水頭時效率修正值：考慮原型與模型水輪機在制造工藝、質(zhì)量上的差異，在已求得的值中減去一個修正值則由此原型水輪機在最優(yōu)工況下的效率為: 與假定值不等，重新假定。 重新假定：

4、 ,效率 得 又因為轉(zhuǎn)輪直徑應(yīng)選符合轉(zhuǎn)輪直徑系列并比計算值稍大的值故為。 的 求得原型（當(dāng)水頭時效率修正值：考慮原型與模型水輪機在制造工藝、質(zhì)量上的差異，在已求得的值中減去一個修正值則由此原型水輪機在最優(yōu)工況下的效率為 與假定值相等。 單位轉(zhuǎn)速修正值： 由于 按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時單位流量也可不修正，由上可見，原假定，正確，所以為和 是正確的。五、水輪機工作范圍的檢驗。則水輪機最大引用流量：與特征水頭，相應(yīng)單位轉(zhuǎn)速為：效率驗證如圖： 六、水輪機吸出高度的計算。 （ ）公式中為電站的海拔高程為。（由多年平均流量秒立方米） 為水輪機的汽蝕系數(shù)為。 為水輪機的汽蝕系數(shù)修正值為。第三節(jié) 發(fā)電機

5、的選型一、 發(fā)電機的外型尺寸。> 故采用懸式發(fā)電機。 主要尺寸估算極距： （查表得 查水電站表得）().定子內(nèi)徑：（）.定子鐵芯長度：（）.定子鐵芯外徑：因>有 平面尺寸估算定子機座外徑：因>，有風(fēng)罩內(nèi)徑：因 轉(zhuǎn)子外徑：下機架最大跨度：因 （查表 ）推力軸承外徑和勵磁機外徑：根據(jù)發(fā)電機容量查表得：取 軸向尺寸的計算定子機座高度：因 上機架高度：推力軸承高度、勵磁機高度和永磁機高度：查表得： 取下機架高度：懸式非承載機架：定子支座支承面至下機架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離：懸式非承載機架：下機架支承面至主軸法蘭盤之間的距離：轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度：無風(fēng)扇：發(fā)電機主軸高度：定子鐵芯水平中

6、心線至主軸法蘭底盤之間的距離：二、發(fā)電機的重量估算 發(fā)電機總重： 發(fā)電機轉(zhuǎn)子重： 發(fā)電機飛輪力矩：因<< 取二、 輪機蝸殼外型尺寸的計算由于，因此采用金屬蝸殼。查資料得：蝸殼外緣至機組中心的距離××××蝸殼圓斷面半徑××××蝸殼橢圓斷面長半徑××××蝸殼橢圓斷面短半徑×蝸殼進(jìn)口直徑：（查表得）蝸殼斷面長：蝸殼斷面高：金屬蝸殼座環(huán)尺寸：查表得：第四節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)()一、調(diào)速器的選擇調(diào)速功計算： 水輪機在該工況的效率 屬于大型調(diào)速器。二、接力器選擇 接力器直徑

7、的計算采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機構(gòu)用兩個接力器操作選用額定油壓為 已知導(dǎo)葉數(shù) ，采用標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉，查表取為，。選用與之偏大的 接力器的最大行程的計算在模型綜合特性曲線上由設(shè)計工況點： 查得 又 則 接力器容積的計算兩個接力器總?cè)莘e 主配壓閥直徑的選擇由公式：得取與之偏大的80mm即選用型電氣液壓式調(diào)速器。三、油壓裝置的選取油壓裝置不考慮空放閥和進(jìn)水閥的用油，則油壓裝置壓力油罐的容積按經(jīng)驗公式：選擇與之接近偏大的型分離式油壓裝置。四、主變的選取采用擴大單元接線，兩臺機組共用一臺主變，參考水電站廠房設(shè)計附錄，選用型主變五、起重設(shè)備參考機電設(shè)計手冊：發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量： 乘以動力系數(shù)：×選用×

8、雙小車橋式起重機。第五節(jié) 尾水管的選型由于采用型，因此，所以：肘管進(jìn)口直徑： 對于混流式水輪機，第六節(jié) 廠房尺寸的確定() 一、機組段平面尺寸的確定。的確定。 主廠房長度的確定。（）機組間距:由發(fā)電機風(fēng)罩確定的機組段長度:×()所以取:為米。（2） 機組段長度:計算邊機組段長度的時候需要考慮設(shè)備的布置和吊運的要求。由經(jīng)驗公式得： ×() 式中()（3） 裝間長度:根據(jù)吊運與機組檢修等的布置要求，由經(jīng)驗公式得（）所以取:為米。所以廠房的總長為 ×米。 主廠房寬度的確定。（） 廠房水下部分寬度的確定: 下游側(cè)寬度: 主要決定于下游尾水管的尺寸，故×。取:為。

9、 上游側(cè)寬度: 主要決定于蝸殼進(jìn)口的布置、主閥、機組及其他附屬設(shè)備的布置，為了方便取與廠房水上部分上游側(cè)的寬度相同為：。（） 廠房水上部分寬度的確定: 下游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機層地面的設(shè)備的布置及交通要求。÷。取為。 上游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機層地面的設(shè)備的布置及交通要求。÷。取為。二、尾水平臺及尾水閘室的布置。 尾水管的出口分為兩個孔，每孔的尺寸為×，中間隔墩寬為。尾水閘門尺寸為×，每臺機組各設(shè)一套閘門，分別以四臺電動活動式尾水閘門起閉機操作。在每臺機組的尾水閘墩上分別設(shè)置兩個尾水閘室，分別放置尾水閘門。 根據(jù)吊運閘門和行人交通的需要，以及尾水管

10、的長度，設(shè)置尾水平臺，高程與發(fā)電機層地面高程相同為：三、主廠房控制高程的確定。 水輪機的安裝高程：因為一臺機組滿發(fā)時引用最小流量為3,對應(yīng)的水位即為下游尾水位：水輪機安裝高程：取為200m2 尾水管底板高程： ÷÷3 尾水管進(jìn)人孔地面高程： ()4 水輪機層地面高程： ()5 發(fā)電機定子安裝高程： ()6 發(fā)電機層地面高程： ()7 安裝間地面高程：根據(jù)下游洪水資料及廠房的施工等需要將安裝間高程相對發(fā)電機地面高程抬高為。所以安裝間高程為()8 吊車軌頂高程： () 所以取為米。9 屋頂大梁底部高程： () 所以取為米。10 廠房屋頂高程：以上高程都已經(jīng)確定所以廠房屋頂高程可

11、取為米。第七節(jié) 廠房的整體穩(wěn)定分析()為了便于計算荷載，廠房的整體穩(wěn)定分析按一個機組段進(jìn)行計算，其計算方法與混凝土重力壩的穩(wěn)定分析相同。通過計算確定廠房整體的抗滑穩(wěn)定性和地基上的應(yīng)力是否超過允許值，而且一般不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。由于廠房的寬度較大，一般不需要進(jìn)行廠房傾倒穩(wěn)定性的校核。一、荷載計算。 廠房自重：()一期混凝土自重： 尾水管周圍混凝土自重：()×()××()××××(÷)××× 柱子自重： ×××× 尾水平臺混凝土自重：()×(

12、)××××()×× 所以 ()二期混凝土自重：蝸殼周圍混凝土自重：×××(÷)×(÷)×××各層樓板自重：××××所以 2 已安裝的機電設(shè)備重： 發(fā)電機總重：水輪機總重：所以 3 上游水壓力： ××××××4 下游水壓力： ××××5 上浮力： ()××× 6 蝸殼和尾水管中水重

13、： (×÷)×××()×× 7 特殊風(fēng)荷載：··×××()×8 浪壓力荷載： 9 地震慣性力： ···×××10 地震時水的激蕩力： ····××××× 二、荷載組合。 在計算設(shè)計中應(yīng)該對各種不同的工作情況，按照不同的荷載組合校核廠房的抗滑穩(wěn)定性和地基應(yīng)力分布。1 在水電站正常運轉(zhuǎn)情況時的荷載組合為：2 在水電站機組檢

14、修的情況時的荷載組合為： 3 在大壩宣泄洪水時的非常情況時，泄洪時間較短，特殊風(fēng)荷載可以不考慮，其荷載組合為： 四、計算方法與原則。 在上面可能發(fā)生的幾種荷載組合中，要要首先進(jìn)行分析和論證，找出主要控制情況進(jìn)行計算。該廠房是建在比較好的地基上的，地基的承載力較好，計算種情況后發(fā)現(xiàn)所要求的地基應(yīng)力比地基承載力小得多時，亦可以不必對每一種情況都進(jìn)行計算。五、該電站的地基承載能力及廠房抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。 由于廠房建在新鮮完整的堅硬巖石地基上，允許的承載力較大為： 廠房抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)查資料如下：（一級建筑物等級） 正常運行工況下： 檢修工況下： 非常工況下：六、廠房的抗剪斷強度驗算： 所以 滿足要求。七、廠房抗浮穩(wěn)定驗算： 所以 滿足要求。八、廠房的抗滑穩(wěn)定驗算： 正常運轉(zhuǎn)工況下： 所以 故滿足要求。2 檢修工況下： 所以 故滿足要求。3 非常工況下： 所以 故滿足要求。參考文獻(xiàn)（）索麗生 任旭華 胡明編著水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南中國水利水電出版社（）王樹人 董旒新主編水電站建筑物清華大學(xué)出版社（）水電站廠房設(shè)計規(guī)范中國水利水電出版社（）河海大學(xué)張洪楚主編水電站中國水利水電出版社（）河海大學(xué)林益才主編水工建筑物中國水利水電出版社（）國家電力公司水