水電站課程設(shè)計計算說明書原創(chuàng)

《水電站》課程設(shè)計任務(wù)書題目：水電站地面式廠房布置設(shè)計發(fā)題日期:完成日期:專業(yè)名稱:班號:學(xué)生:主要指導(dǎo)教師:其他指導(dǎo)教師:大學(xué)水利水電學(xué)院水電站教研室1工程概況及設(shè)計資料1.1工程概況1.1工程概況湘賀水利樞紐位于向河上游，河流全長270公里，流域面積6000平方公里屬于山區(qū)河流。本樞紐控制流域面積1350平方公里，總庫容22.15億立方米，為多年調(diào)節(jié)水庫。本樞紐的目標是防洪和發(fā)電。主要建筑物有重力拱壩，壩高77.5米，弧長370米；泄洪建筑物；開敞式溢洪道或泄洪隧洞；發(fā)電引水隧洞及岸邊地面廠房等工程。水電站總裝機60MV，裝機4臺，單機15MW電站擔(dān)任工農(nóng)業(yè)負荷，全部建成后擔(dān)任系統(tǒng)灌溉負荷。5.5米，支洞5.5米，支洞徑3.4米，廠裝置4臺混流式立式機組，出線方向為下游，永久公路通至左岸。1.2基本資料1.2基本資料1.2.1水庫及水電站特征參數(shù)1、水庫水位水庫校核洪水位140.00m電站樞紐地形參見地形圖。左岸地勢較平緩，右岸地勢較陡。樞紐基電站樞紐地形參見地形圖。左岸地勢較平緩，右岸地勢較陡。樞紐基電站樞紐地形參見地形圖。左岸地勢較平緩，右岸地勢較陡。樞紐基電站樞紐地形參見地形圖。左岸地勢較平緩，右岸地勢較陡。樞紐基水庫設(shè)計洪水位 水庫設(shè)計洪水位 137.00 m水庫正常高水位125.00水庫發(fā)電死水位108.00設(shè)計洪水尾水位77.00m校核洪水尾水位78.50m2、廠址水位流量關(guān)系曲線68.569.269.769.769.970.2水位（m005500120.160.200.流量（m/s）0.040.080.0000水位（m）70.9571.6072.2074.5076.3078.50流量（m7s）600.800.1000.1200.400000014003、水電站特征水頭最大水頭56.00m最小水頭38.00m平均水頭50.84m計算水頭48.30m4、地形地質(zhì)

3米，河床巖系凝灰?guī)r，巖石抗壓強度較高，廠區(qū)有第四紀沉積層，厚約砂卵石覆蓋層平均深2~43米，河床5、供電方式本電站初期為三臺機組，遠景為四臺機組，投入系統(tǒng)運行，根據(jù)系統(tǒng)要求本電站能作調(diào)相運行，水電站主結(jié)線采用擴大單元結(jié)線方式，采用110千伏、35千伏及發(fā)電機電壓10.5千伏三種電壓等級送電；高壓側(cè)采用橋形結(jié)線方式。電氣主結(jié)線見圖二。6、對外交通下游左岸有永久公路通過。1.2.2水電站主要動力設(shè)備及輔助設(shè)備1、水輪機:型號HL220-LJ-225額定出力15.6MW額定轉(zhuǎn)速214.3r/min單機額定（最大）流量36.2m3/s2、水輪發(fā)電機：型號 SF15-28/550額定功率功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)速額定電壓轉(zhuǎn)子帶軸重（kW）cos(r/min)U(kV)G（t）150000.8214.310.580(2(2)橋式吊車(2(2)橋式吊車//“2.丿夕///“2.丿夕/3、調(diào)速器設(shè)備(1)調(diào)速器型號：DT-100機械柜尺寸：長X寬X高=750X950X1375(mm電氣柜尺寸：長X寬X高=550X804X2360(mrD(2)油壓裝置型號： YZ-I.0型號油箱長度m(mm)油箱寬度n(mm)油罐總高H(mm油罐筒咼h(mm油罐直徑D(mmYZ-1.019161900245716949304、廠房附屬設(shè)備(I)水輪機前的蝴蝶閥型號直徑(cm)承受水頭(m)裝置方式閥重(噸)閥體長(m)吊孔尺寸(m)DF340-8534085立軸201.21.8X4.3

詳見附表1選定吊車型號，選用有關(guān)尺寸.5、電氣設(shè)備(I)三相三線圈主變二臺型號：SFSL1-50000/110/35/10尺寸：長X尺寸：長X寬X高=6820X4520X8200(mm軌距:1435(mn軌距:1435(mn)檢修起吊高度:8200檢修起吊高度:8200(mm主變壓器身重:39.5 主變壓器身重:39.5 (噸)(2)廠用變壓器二臺型號：SJL1—630/10/0.4廠用變壓器參考數(shù)據(jù):變壓器容量(KVA)廠變室面積門高(m)吊物孔尺寸(m630/105X32.52.5X2.0(3)機旁盤每臺機六塊：控制盤1塊，保護盤1塊，表計盤1塊，動力盤1塊，勵磁盤2塊。尺寸：寬X厚X高=800X550X2360(mm)1.2.3副廠房參考面積(單位：m3(1)直接生產(chǎn)副廠房①中央控制室 ①中央控制室 100~120②高壓試驗室 ②高壓試驗室 20~30①中央控制室 ①中央控制室 100~120②高壓試驗室 ②高壓試驗室 20~30②電纜室與中控室同③通訊室20~50④發(fā)電機電壓配電裝置室40~50⑤廠用盤室30~40⑥直流系統(tǒng)室蓄電池室40~50酸室10~14套間5~6充電機室10~15通風(fēng)機室10~15直流盤室20~25⑦母線廓道寬度不少于2.0m⑧廠變室15⑨空壓機及貯氣筒室3~40⑩油桶及油處理室50~55(11)排水泵室15~20集水井容積30~35m3)2)檢修、試驗用房①測量表計試驗室30~40③電工試驗室 ③電工試驗室 20~30③電工試驗室 ③電工試驗室 20~30④機修間40~50⑤工具間10~153）間接輔助生產(chǎn)用房①交接班室20~25②值班休息室15~20③辦公室15~20④浴室?guī)?0~20⑤警衛(wèi)室10附表1:橋式吊車型號及尺寸容量(噸)起升

咼度（m）主要尺寸（毫米）極限尺寸（毫米）起重機名稱Lk(m)最大寬度軌道中心至外緣距離軌道面到機頂面距離兩小車吊鉤間距離吊鉤到軌

頂距離10.吊鉤至軌道中心距離hiLiL25011.512.513.5269200400370027009705001100160010.10.10.10.757511.12.13.13.16.2620/229208614040370365365270920700110016001019.13.16.19.36611311311836947947948320/2286140369369147147147-10-10-10L1L2L3L42402051901301301003002356"0約□D20A/oxyEM■利/?1m16hUHI1I1X迸凰用屯Tir迸凰用屯Io-3<Zpz2II1陽曹-電線2水電站在整個樞紐中的位置及廠房樞紐布置2.1電站廠房在樞紐中的位置2.1電站廠房在樞紐中的位置廠房為引水式地面廠房。廠區(qū)基巖系凝灰?guī)r，巖石抗壓強度較高，廠區(qū)有第四紀沉積層，厚約3米。初步可以沿等高線布置在引水道斜交的右河岸上，位于重力拱壩的下游?？刹捎眯毕蚬┧?。廠房上游端有公路，交通條件滿足要求。尾水渠逐漸傾向下游與河道斜交，使水流順暢。廠區(qū)樞紐布置初步擬定廠房位置后進行廠區(qū)布置。主廠房沿等高線布置在壩下游，安裝場在主廠房端部，靠近公路一側(cè)，并布置了回車場。副廠房布置在主廠房下游側(cè)，位于尾水平臺上。主變壓器布置在副廠房端部，靠近安裝場處。開關(guān)站位于距離主變約150m的下游。3水輪機安裝高程及主要設(shè)備尺寸的確定水輪機安裝高程水輪機型號為HL220-LJ—225。3.1.1計算吸出高吸出高公式:HW110.0-善=(%+M)H3 900 \m ‘其中:曾為水輪機安裝位置的海拔高程，初始計算時取為下游平均水位的海拔高程，取70m。。尬為模型氣蝕系數(shù)，查表得到口皿二6133。hW為氣蝕系數(shù)的修正值，根據(jù)設(shè)計水頭查得Z臺0.022。H為水輪機水頭，一般取為設(shè)計水頭H=48.30e。計算得%W2*43m3.1.2確定安裝高程其中:仏為設(shè)計尾水位，常取一臺水輪機的額定流量下的下游水位，單3機額定流量為36.2m/S，根據(jù)水位流量關(guān)系曲線查得尾水位為69.13m。占為吸出高，暫取為2.40m。吋為導(dǎo)葉高度，根據(jù)水輪機型號查得bg,—0*25DJI—0”25X225cfn—56*25cin計算得:Zg=69.13+2.40+0.5625=72.09水輪機的安裝高程為72.09m蝸殼型式及尺寸確定3.2.1蝸殼形式選擇采用金屬焊接蝸殼。蝸殼的斷面形狀均做成圓形，以改善其受力條件。包角*0=345"。

322蝸殼水力計算已知條件與參數(shù)最大引用流量%,=最大引用流量%,=36.2mVs導(dǎo)葉高度5- 5625m座環(huán)固定導(dǎo)葉外徑％和徑％：根據(jù)水力機械設(shè)計手冊，查得p3-385cm,Db=325cm進口斷面平均流速V』：根據(jù)經(jīng)驗曲線查取，金屬蝸殼取上進口斷面平均流速V』：根據(jù)經(jīng)驗曲線查取，金屬蝸殼取上(2)蝸殼中水流運動假定水流圓周分速度兒=J=6,Ws水力計算為保證流量均勻地進入導(dǎo)水機構(gòu)，通過任一斷面i的流量應(yīng)為式中：為從蝸殼鼻端至斷面式中：為從蝸殼鼻端至斷面i的包角斷面半徑斷面中心距

斷面外半徑計算過程如下:蝸殼水力計算斷面斷面流量Qi斷面半徑Pi中心距％外半徑Ri7303.020.392.312.706757.540.612.543.15512012.070.772.703.47416516.590.912.833.74321021.121.032.953.98225525.641.133.054.18130030.171.233.154.38034534.691.313.244.55圖圖3—2 蝸殼平面單線圖圖圖3—2 蝸殼平面單線圖\1111/—rbraaiRi蝸殼斷面單線圖圖3—1 蝸殼斷面形狀蝸殼平面單線圖尾水管型式及尺寸確定尾水管采用彎肘式。6￡1LI(L片1TO1 圖Z-37￡ <1<M混流式木輪機的盡水管尾水管尾水管尺寸采用設(shè)計手冊推薦的尺寸：HL220-LJ—225水輪機為中比轉(zhuǎn)速水輪機,h<4速水輪機,推薦的尾水管尺寸表腫Qi35fcJ/丿>1J.【初:時ft盤我2.S4.51-伽L.QOJ.100*S7tC竝1.10■fcwn^rniTAi./Oi-1.1提戲式DinDt4.j2*0L*20l*?tD用*0］血1*ET標廉《?上肘= iI4.32,720[,35iJ*15B-ft丁52.aU22!標《亂童土附節(jié)孟口wCRj衰i-17ft*的 尺廿雜[h=2.6Di=5.S5mL=45片=10.125m=2.720D,=6.12mDq=1?35Di=3?0375m”4=1.35D|=3,0375m%=0；,675D'i|=1.5187帥Li二1.82D1豈4,095mhs二仁22D1=2,745m轉(zhuǎn)輪尺寸確定根據(jù)水輪機型號及其標稱直徑Pi|確定各尺寸:D]—2.25ni表3-3轉(zhuǎn)輪個尺寸確定\￡?D7*ST圖3-4\￡?D7*ST圖3-4轉(zhuǎn)輪尺寸D2/D1D3/D1D4/D1D5/D1D6/D1b0/D1h1/D1h2/D1h3/D1h4/D11.0820.9280.870.4780.1160.250.0540.1650.4820.309D2D3D4D5D6b0h1h2h3h42.43452.0881.95751.07550.2610.56250.12150.371251.08450.69525一]zzzlOi發(fā)電機型式及尺寸確定水輪發(fā)電機型號SF15-28/550，為立式空冷水輪發(fā)電機，額定容量15MW/定子鐵芯外徑為550cm同步轉(zhuǎn)速為214.3r/mFn>150r/min，所以采用懸式發(fā)電機。初步計算時，采用定子埋入式。根據(jù)資料提供尺寸如圖:/yj-5圖3—54廠房各主要高程確定1N8400200033503840打0II.——49o4Ir■PIIR/；：?發(fā)電機尺寸hlA■4I/-嚴Vz工NB才K////Z乙/

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y4.6 4.6 吊車軌頂高程4.6 4.6 吊車軌頂高程4.3 4.3 發(fā)電機裝置高程廠房各咼程簡圖4.1 廠房開挖高程根據(jù)水輪機安裝高程初步確定廠房開挖高程:其中:V把為廠房開挖高程。為水輪機安裝高程h為尾水管高度，根據(jù)水力機械設(shè)計手冊推薦，暫取h二2?6Di-5?35m。1—2m1—2m取為Im。計算得:V把=72.09-0.5X0,5625-5.85-1=6』96片4.2 水輪機層地面高程%譏+Pg+耐V水為水輪機層地面高程P巾趙）（為蝸殼最大半徑，Pmax-minijhl為蝸殼頂部混凝土的厚度，取1.50m。J-72.09+1.31+1.50=74.90m

V號為發(fā)電機裝置高程h』為機墩進人孔高度，一般為2m左右，取為2m。h』h』為進人孔上的混凝土厚度，取為1.5m。計算得V叢=7<90+2.00+1.50=78.4ni4.4 發(fā)電機層樓板高程九為定子高度,九為定子高度,根據(jù)資料，h=2?43m計算得:V垸=78.4+2.43二80.83m校核：水輪機層地面到發(fā)電機樓板下層凈空高度不低于 4m初估樓板厚度為0.5m,外=80.83-0.5-74.9=5,43m滿足要求。裝配場樓板高程發(fā)電機層樓板高程高于下游設(shè)計洪水位，故安裝場高程與發(fā)電機層地面同咼。4.8 4.8 屋頂高程461橋吊選型橋吊的起重量取決于需要由它吊運的最重部件，一般為發(fā)電機轉(zhuǎn)子，低水頭電站可能是轉(zhuǎn)輪。本次設(shè)計中采用的是懸式發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子需帶軸吊運。帶軸轉(zhuǎn)子重量為 80t。利用設(shè)計手冊中的曲線估算轉(zhuǎn)輪重量為85t。根據(jù)資料附表1,初步選定選用單小車雙鉤100T橋吊。機組臺數(shù)不超過6臺，只選用一臺橋吊即可。橋吊的跨度根據(jù)廠房的平面尺寸及其他因素在后續(xù)章節(jié)中確定。在計算時初選跨度16m轉(zhuǎn)胳片片ft2i=s?（hJ-韓駕式轉(zhuǎn)ft,葉片歌水輪機轉(zhuǎn)輪重量估算曲線462軌頂高程刃t= 十+%+h?+hg為吊物垂直安全距離，取為0.8m。%為起吊部件高度，考慮最大部件高度，發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸約4.39m。切為吊索或吊具高度，估算為0.6m。%為吊鉤至軌頂距離，為1.474m。計算得:可鞭二80.S3+0-8+4.39+0-6+r474=88.09m4.7 屋面大梁底部高程幅為橋吊軌頂至小車頂距離，查表得幅為橋吊軌頂至小車頂距離，查表得hg=3,692mh祀為小車頂部到屋面大梁底部的距離，一般取0.30m。計算得:7^=88.09+3.692+630二92.03mhi］為屋面大梁（或桁架）+屋面板+保溫防水層高度，一般取0.3m。計算得:V］期—9Z08+0.3—92*38oi5主廠房平面尺寸確定5.1機組段長度;Li機組段長度為相鄰兩機組中心線的距離。分別計算發(fā)電機層、水輪機層和蝸殼層的機組段長度，然后取三者中的最大值作為機組段長度。5.1.1發(fā)電機層L1:21L1:215發(fā)電機層機組段長度計算1i二L「=如3+5+如0』0』為發(fā)電機風(fēng)罩徑，根據(jù)發(fā)電機尺寸,0g=8*4m。&3為風(fēng)罩厚度，一般取為0.3mob為兩機組之間風(fēng)罩外壁凈間距，一般可取 1.5-2.0m如兩機組之間設(shè)樓梯時取3-4m，取較大值4mo計算得:L*,=L=,二8.4X0*5+0?3+2二&56Li=13m5.1.2蝸殼層L1a"bI:;a?+aYL1a"bI:;a?+aY—丄■才U? -.IL|—r為蝸殼外圍混凝土厚度，均取為1.5m。R"R?為蝸殼345".1右57斷面外半徑,R[—4.55nit只2二3■T4nL_耳=匚5+3*74二5?24巾L=1.5+4.55 6.05mL]二LI+L嚴5?24+6.05=1X29片綜合考慮其他因素，取機組段長度L|'135。5.2 端機組段長度58.616AL= +0”5=4e08*n2故取1_2=17.81m揚X卻丄】-￡I十\,ii眉5.3 主廠房寬度主廠房寬度取決于機組尺寸和發(fā)電機層設(shè)備布置。B=B上+B下BudkJ9B3BB9EB咯—….-_—W

$占SL—」JIUI，Gf>■凸iy

*ISr1機墩逬人孔A3P*腫1-;- B上三戸3+S+A&為風(fēng)罩厚度。A為風(fēng)罩外側(cè)至廠房上游墻側(cè)(或立柱側(cè))凈距，決定于設(shè)備布置。上游側(cè)布置的設(shè)備有:調(diào)速器：(包括機械柜、電氣柜、 油壓裝置、接力器)，調(diào)速器之間油管路相連盡量靠近。機旁盤：要考慮機旁盤前的巡視，一般要求1.5m，以及機旁盤后進線要求,一般要求80cm蝶閥吊孔：蝶閥中心線與機組中心線滿足兩倍蝶閥直徑。另考慮發(fā)電機風(fēng)道尺寸。取A=4mC另考慮發(fā)電機風(fēng)道尺寸。取A=4mC主要取決于通道寬度,一般取為3m>計算得:B=B=8.4+0.3X2+4+3-16ni5.4 裝配場長度安裝廠長度一般約為機組段長度的 1.0~1.5倍，最后尺寸應(yīng)滿足在起重機主鉤吊運的圍之，能容納一臺機組擴大性檢修的要求。通常包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機上機架、水輪機轉(zhuǎn)輪和水輪機頂蓋等四大件的擺放。具體要求如下：(1)發(fā)電機轉(zhuǎn)子直徑4.9m,周圍應(yīng)留2.0m間隙。安裝場樓板留有孔口，孔徑比