水電站廠房課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

目錄 第一章任務(wù)書 1 1.1目的 1 1.2設(shè)計(jì)容和要求 1 1.3應(yīng)提交的設(shè)計(jì)成果 1 第二章根本資料 2 2.1工程概況 2 2.2電站樞紐 2 2.3設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù) 2 第三章設(shè)計(jì)過程 5 3.1確定設(shè)備尺寸 5 3.1.1蝸殼尺寸 5 3.1.2水輪機(jī)和尾水管尺寸 6 3.1.3發(fā)電機(jī)尺寸 7 3.2廠房尺寸 7 3.2.1主廠房的平面尺寸 7 3.2.2主廠房的立面尺寸 9 3.3主廠房各層布置 10 3.3.1發(fā)電機(jī)層布置 10 3.3.2水輪機(jī)層布置 11 3.3.3蝸殼層布置 12 3.4副廠房的布置 12 3.5廠區(qū)樞紐布置 12第一章任務(wù)書1.1目的通過本設(shè)計(jì)，進(jìn)一步穩(wěn)固和加深水電站廠房局部的理論知識(shí)，使學(xué)生初步掌握水電站廠房設(shè)計(jì)的步驟和方法，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立分析問題和運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。1.2設(shè)計(jì)容和要求根據(jù)給定的原始資料及機(jī)電設(shè)備，決定廠房在樞紐中的位置，進(jìn)行廠區(qū)和廠房部的布置，確定廠房的輪廓尺寸。1.3應(yīng)提交的設(shè)計(jì)成果〔－〕設(shè)計(jì)說明書一份?！捕乘娬緩S房設(shè)計(jì)布置圖三：1、沿機(jī)組中心線廠房橫剖面圖〔1：100〕；2、發(fā)電機(jī)層平面圖〔1：100－1：200〕；3、水輪機(jī)層、蝸殼層綜合平面圖〔1：100－1：200〕?！踩硰S房樞紐布置簡圖一〔1：1000〕。第二章根本資料2.1工程概況湘賀水利樞紐位于向河上游，河流全長270km，流域面積6000km2，屬于山區(qū)河流。本樞紐控制流域面積1350km2，總庫容22.15m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。本樞紐的目標(biāo)是防洪和發(fā)電。主要建筑物有重力拱壩，壩高77.5m，弧長370m；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(jī)60MW，裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)15MW。電站擔(dān)任工農(nóng)業(yè)負(fù)荷，全部建成后擔(dān)任系統(tǒng)灌溉負(fù)荷。2.2電站樞紐電站廠房位于右岸壩下游幾十米處，由引水隧洞供水，主洞徑5.5m，支洞徑3.4m，廠裝置4臺(tái)混流式立式機(jī)組，出線方向?yàn)橄掠?，永久公路通至左岸，開關(guān)站布置在左岸開闊平地上。2.3設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)〔一〕水庫及水電站特征參數(shù)〔1〕水庫水位。水庫校核洪水位為140.00m，水庫設(shè)計(jì)洪水位為137.00m，水庫正常蓄水位為125.00m，水庫發(fā)電死水位為108.00m，設(shè)計(jì)洪水尾水位為77.00m，校核洪水尾水位為78.50m。〔2〕廠址水位—流量關(guān)系見表2—1.表2—1廠址水位—流量關(guān)系表水位〔m〕68.5069.2069.5569.7569.9070.20流量〔m3/s〕0.040.080.0120.0160.0200.0水位〔m〕70.9571.6072.2074.5076.3078.50流量〔m3/s〕400.0600.0800.01000.01200.01400.0〔3〕水電站特征水頭。最大水頭為56.00m，最小水頭為38.00m，平均水頭為50.84m，計(jì)算水頭為48.30m?！?〕地形地質(zhì)。左岸地勢較為平緩，右岸地勢較陡。樞紐基巖系凝灰?guī)r，巖石抗壓強(qiáng)度較高，廠區(qū)有第四紀(jì)沉積層，厚約為3m，河床砂卵石覆蓋層平均深度為2~4m?！?〕供電方式。本電站初期為3臺(tái)機(jī)組，遠(yuǎn)景為4臺(tái)機(jī)組，投入系統(tǒng)運(yùn)行。根據(jù)系統(tǒng)要求，本電站能做調(diào)相運(yùn)行，水電站主接線采用擴(kuò)大單元接線方式，采用110kV、35kV及發(fā)電機(jī)電壓10.5kV三種電壓等級(jí)送電，高壓側(cè)采用橋形接線方式?！?〕對外交通。下游左岸有永久公路通過?！捕乘娬局饕?jiǎng)恿υO(shè)備及輔助設(shè)備〔1〕水輪機(jī)：型號(hào)HL220—LJ—225，額定出力15.6MW，額定轉(zhuǎn)速214.3r/min，單機(jī)額定〔最大〕流量36.2m3/s?！?〕水輪發(fā)電機(jī)：型號(hào)SF15—28/550，發(fā)電機(jī)的外形尺寸見圖2—1，相關(guān)參數(shù)見表2—2.表2—2發(fā)電機(jī)根本參數(shù)額定功率kW功率因數(shù)cosφ額定轉(zhuǎn)速r/min額定電壓kV轉(zhuǎn)子帶軸重t150000.8214.3U=10.5G1=80圖2—1發(fā)電機(jī)外形尺寸示意圖〔3〕調(diào)速器設(shè)備。調(diào)速器型號(hào)為DT—100，機(jī)械柜尺寸為長×寬×高=750mm×950mm×1375mm，電氣柜尺寸為長×寬×高=550mm×804mm×2360mm，油壓裝置型號(hào)為YZ—1.0，其根本參數(shù)見表2—3.表2—3油壓裝置根本參數(shù)單位：mm型號(hào)油箱長度m油箱寬度n油罐總高H油罐筒高h(yuǎn)油罐直徑DYZ—1.01916190024571694930〔4〕廠房附屬設(shè)備。水輪機(jī)前的蝴蝶閥型號(hào)和尺寸見表2—4.表2—4蝴蝶閥根本參數(shù)型號(hào)直徑cm承受水頭m裝置方式閥重t閥體長m吊孔尺寸mDF340—8534085立軸201.21.8×4.3橋式吊車型號(hào)及尺寸見有關(guān)資料，選定吊車型號(hào)并選用有關(guān)尺寸?！?〕電氣設(shè)備。三相三繞組主變2臺(tái)：型號(hào)SFSL1—50000/110/35/10，尺寸為長×寬×高=6820mm×4520mm×8200mm，軌距為1435mm，檢修起吊高度8200mm，主變壓器自身重39.5t；廠用變壓器2臺(tái)，型號(hào)：SJL1—630/10/0.4，其根本參數(shù)見表2—5.表2—5廠用變壓器根本參數(shù)變壓器容量kVA廠變室面積m×m門高m吊物孔尺寸m630/105×32.52.5×2.0每臺(tái)機(jī)組有6塊機(jī)旁盤，其中控制盤、保護(hù)盤、表計(jì)盤、動(dòng)力盤各1塊，勵(lì)磁盤2塊。機(jī)旁盤尺寸為寬×厚×高=800mm×550mm×2360mm.〔三〕副廠房參考面積副廠房參考面積見有關(guān)資料。第三章設(shè)計(jì)過程3.1確定設(shè)備尺寸3.1.1蝸殼尺寸蝸殼型式及主要參數(shù)。2.3設(shè)計(jì)資料中說明設(shè)計(jì)水頭〔計(jì)算水頭〕Hr=48.30m，水頭大于40m，因此選擇金屬蝸殼。蝸殼斷面均為圓形，以改善其受力條件。金屬蝸殼包角φ0=345°。蝸殼水力計(jì)算?，F(xiàn)Hr=48.30m，最大引用流量Qmax=36.2m3/s，座環(huán)固定導(dǎo)葉外徑Da和外徑Db已經(jīng)給出分別為：Da=3.85m、Db=3.25m。根據(jù)Hr=48.30m查蝸殼進(jìn)口斷面平均流速曲線〔見得《水電站》〔第四版，啟釗主編〕P36圖2—8〕Vc=5.7m/s。對于任意斷面見圖3—1.滿足Qi=Qmaxφi360°，斷面半徑ρi=QiπVc=圖3—1金屬蝸殼水力計(jì)算圖3—2金屬蝸殼的平面單線圖表3—1蝸殼尺寸計(jì)算表斷面φi/°QmaxQiρi/mra/mrb/mai/mRi/m73036.23.020.411.9251.6252.342.7567536.27.540.651.9251.6252.573.22512036.212.070.821.9251.6252.753.57416536.216.590.961.9251.6252.893.85321036.221.121.091.9251.6253.014.10225536.225.641.201.9251.6253.124.32130036.230.171.301.9251.6253.224.52034536.234.691.391.9251.6253.324.713.1.2水輪機(jī)和尾水管尺寸根據(jù)水輪機(jī)型號(hào)及參數(shù)可以得D1=2.25m。表3—2推薦的尾水管尺寸表h/D1L/D1B5/D1D4/D1h4/D1h6/D1L1/D1h5/D1肘形型式適用圍2.24.51.8081.11.10.5740.941.3金屬里襯肘管h4/D1=1.1混流式D1>D22.34.52.421.21.20.61.621.27標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管軸流式2.64.52.721.351.350.6751.821.22標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管混流式D1≤D2圖3—3混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪流道尺寸表3—3混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪流道尺寸〔以D1為基準(zhǔn)，單位m〕D1D2D3D4D5D6b0h1h2h3h41.0001.0820.9280.8700.4780.1160.2500.0540.1650.4820.3092.2502.4352.0881.9581.0760.2610.5630.1220.3711.0850.695圖3—4彎肘形尾水管尺寸示意圖圖3—4中各數(shù)值經(jīng)過計(jì)算得出，見表3—4。表3—4尾水管尺寸表單位mθh1h2h3h4h5h6D3D4L1L8°0.1220.3712.1443.0382.7451.5192.4353.0384.09510.1253.1.3發(fā)電機(jī)尺寸在2.3中，已給出水輪機(jī)的型號(hào)和參數(shù)：型號(hào)HL220—LJ—225，額定出力15.6MW，額定轉(zhuǎn)速214.3r/min，單機(jī)額定〔最大〕流量36.2m3/s。發(fā)電機(jī)尺寸見圖2—1.3.2廠房尺寸3.2.1主廠房的平面尺寸〔一〕機(jī)組段長度L1蝸殼層決定的機(jī)組段長度為蝸殼外包線尺寸以及蝸殼外二期混凝土厚度，如圖3—5：L發(fā)電機(jī)層決定的機(jī)組段長度，如圖3—5：L1=L圖3—5機(jī)組段長度計(jì)算示意圖取大值13.0m，因此機(jī)組段長度為13.0m。端機(jī)組段長度L2=L1+ΔL，ΔL決定于裝配廠位置，橋吊寬度和工作圍，應(yīng)保證機(jī)組中心線或進(jìn)水閥中心線在吊鉤極限位置以，并留有一定的裕度，此處〔二〕主廠房的寬度決定于機(jī)組尺寸和發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置，具體布置圖見廠房布置圖。B=B上+B下，B上=D32+δ3+A，〔三〕裝配廠平面尺寸。寬度與主機(jī)室同寬，長度取決于一臺(tái)機(jī)組擴(kuò)大性檢修所需要的面積，本設(shè)計(jì)中主要為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、上機(jī)架、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、頂蓋；轉(zhuǎn)子周圍檢修距離2m，其他為1m。具體布置圖見廠房布置圖。確定裝配廠長度為18m?！菜摹硰S房整體尺寸：長度為L總=18+13×3+18=75m，寬度為17m。其平面布置情況見發(fā)電機(jī)層平面圖。3.2.2主廠房的立面尺寸〔一〕水輪機(jī)安裝高程Z安=Zw+Hs+b表3—5確定下游尾水位的水輪機(jī)過流流量電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)1臺(tái)或2臺(tái)3臺(tái)或4臺(tái)5臺(tái)及以上水輪機(jī)過流量1臺(tái)水輪機(jī)50%的額定流量1臺(tái)水輪機(jī)的額定流量1.5—2臺(tái)水輪機(jī)的額定流量本電站裝機(jī)4臺(tái)，取一臺(tái)機(jī)組額定流量為36.2m3/s，據(jù)表2—1插值得ZwHs=10.0-Zw900-（σm+Δσ）H得Z安〔二〕水輪機(jī)層地面高程Z水=Z安+ρmax〔三〕發(fā)電機(jī)裝置高程Z裝=Z安+h2+〔四〕發(fā)電機(jī)層樓板高程Z發(fā)=Z裝+h4，h4〔五〕吊車軌頂高程Z軌=Z發(fā)+0.92+h5+h6+h7+h8，首先應(yīng)選擇吊車，選擇單小車主鉤容重為100t，副鉤容重為20t，由于已確定主廠房寬度為17m，吊車跨度Lk選用16.0m。h5為吊物垂直平安距離，假設(shè)為柔性吊具為0.6—1.0m，剛性釣具為0.25—0.5m，此處取1.0m，同時(shí)滿足以上兩條件；〔六〕屋面大梁底面高程Z梁=Z軌+h9〔七〕屋頂高程Z頂=Z梁+h〔八〕廠房根底開挖高程Z挖=Z安-b02-h-δ，其中h為尾水管高度，在3.1.2中計(jì)算為廠房立面尺寸見附圖1和橫剖面圖。3.3主廠房各層布置3.3.1發(fā)電機(jī)層布置發(fā)電機(jī)采用上機(jī)架埋入式布置，需布置發(fā)電機(jī)、調(diào)速設(shè)備〔包括油壓裝置、電氣柜、機(jī)械柜〕、機(jī)旁盤、樓梯、吊閥孔、交通道等。布置情況見圖3—6和本說明書后附圖2.詳細(xì)布置見湘賀水電站廠房發(fā)電機(jī)層平面布置圖。圖3—6發(fā)電機(jī)層平面布置示意圖3.3.2水輪機(jī)層布置水輪機(jī)層布置機(jī)墩、調(diào)速器、接力器、蝶閥操作設(shè)備、油、氣、水管路、出線、電氣設(shè)備、吊閥孔等，機(jī)墩采用圓筒式。布置情況見圖3—7和本說明書后附圖1.具體布置見湘賀水電站廠房水輪機(jī)層平面布置圖。圖3—7水輪機(jī)層平面布置示意圖3.3.3蝸殼層布置布置蝶閥、蝸殼、滲漏集水井、檢修集水井、事故油池等。布置情況見圖3—8和本說明書后附圖2.詳細(xì)布置見湘賀水電站廠房蝸殼層平面布置圖。圖3—8蝸殼層示意圖3.4副廠房的布置副廠房設(shè)在主廠房的上游側(cè)，可以使布置緊湊，電纜線短，監(jiān)控機(jī)組方便，主廠房下游側(cè)具有良好的采光通風(fēng)條件。副廠房總共布置兩層，最低層地面位于水電站壓力鋼管2米上覆混凝土之上，第二層與發(fā)電機(jī)層樓板高程同高，為80.03m。第一層布