水電站廠房設計

1、水電站廠房設計姓名： 班級：學號： 老師：一、水電站工程概況和基本資料（一）工程概況圖1為某水電站的廠房布置圖，它是一座以發(fā)電為主兼有防洪、灌溉、過木、供水等綜合效益的縣辦骨干電站。采用鋼筋混凝土堆石壩，最大壩高74m，壩址以上控制流域面積564k，占全流域面積的75.3%，多年平均流量為水庫總庫容為，屬多年調節(jié)。圖1廠房為壩后式，安裝3臺8000KW機組，總裝機容量，保證出力5500KW，多年平均發(fā)電量，年利用小時3025h，在系統(tǒng)中（地方電網(wǎng)）擔任調峰、調相任務，并可對下游梯級進行調節(jié)，經(jīng)濟效益顯著。在樞紐布置上，為避免廠房、溢洪道、筏道的相互干擾，將岸坡式溢洪道布置在壩左岸的一鼻形山脊上

2、，用鋼筋混凝土擋土墻與堆石壩銜接，出口消能采用挑流形式。過木干筏道布置在壩左岸的山坡上。隧洞布置在壩右岸的山體中，具有導流、發(fā)電引水和放空等多種功能，即施工期用隧洞導流，并在導流洞口上的山巖中另開一洞口，與隧洞相連成為“龍?zhí)ь^”形式，采用塔式進水口作為發(fā)電引水和放空隧洞的首部，水庫蓄水時將導流洞口封賭。隧洞直徑為5.2m。隧洞出口設有放空水庫用的閘門。在放空閘門上游另鑿發(fā)電引水岔洞，洞徑4.6m，然后以三根的鋼支管與機組相連。本工程規(guī)模屬大（2）型，樞紐為二等工程，電站廠房按3級建筑物設計。二、水電站廠房主要設備1、水輪機和發(fā)電機電站最大水頭，加權平均水頭，最小水頭。按水頭范圍及裝機容量，套用

3、3臺現(xiàn)有機組。水輪機型號為，單機額定出力為，該機組適用，額定流量/s，和電站水頭范圍比較匹配。發(fā)電機型號為，單機額定出力（懸式），采用密封式通風，可控硅勵磁。水輪機導葉為0.35m。水輪機帶軸長3.74m，發(fā)電機轉子帶軸長4.785m.。一臺機組在設計水頭、額定出力下運行的尾水位為100.1 m。2、調速器：選用型電氣液壓式3、主閥：采用臥式液壓型搖擺式接力器雙平板偏心蝴蝶閥4、橋式起重機：本電站的最重部件為發(fā)電機轉子帶軸重37.5t，結合廠房布置要求。選用起重機跨度，主副鉤最大起升高度分別為20m和22m，主鉤最高位置至軌頂距離為0.911m，小車高度2.723m。廠房屋頂結構厚度為2.45

4、6 m。三、設計技術要求廠房課程設計重點是主廠房內部主要設備和結構的布置，以及輪廓尺寸的決定。設計圖應符合工程圖紙的要求，說明書應能說明設計內容，文字通順、整潔。二、水電站廠房布置說明書一、輔助設備系統(tǒng)（1）、油系統(tǒng)：根據(jù)設備用油量選用6m3凈油桶1只、6m3污油桶1只，凈油設備壓力濾油機2臺，真空濾油機1臺，共有設備齒輪油泵1臺。絕緣油系統(tǒng)，選用8m3凈油桶2只、8m3的污油桶2只。油凈化系統(tǒng)與透平油共用，變壓油的充油和排油均在安裝場內。兩類油的事故排油均由管道排往集水井，然后用油泵把事故油抽出來。（2）、供水系統(tǒng)：、技術供水，由于本電站水頭范圍為38.0264.31m，且水質、水溫均滿足要

5、求，所以采用自流供水方式。取水口設在每臺機組蝴蝶閥前的壓力鋼管上，并與全場技術供水總管連通，互為備用。每臺機組供水管上均設電磁液壓閥。以保證自動投入或切除。、消防用水，全長設一消防用水總管與技術供水總管聯(lián)通。油庫、油處理和變壓器上安裝消防噴霧頭。一般情況下，采用自流供水就可滿足全廠消防用水對水壓的要求。但，為以防出現(xiàn)水電站最小水頭運行情況，另設2臺水泵（1臺備用）從下游抽水送至消防總管，同時也作為技術供水的備用水源。（3）、排水系統(tǒng)：分為機組檢修排水、廠房滲漏排水和廠區(qū)排水。、檢修排水，采用廊道間接排水方式，即檢修機組時，蝸殼和尾水管重的積水通過盤形閥的控制，先經(jīng)廊道排往集水井，然后再由水泵抽

6、排到尾水渠。集水井上設2臺檢修排水深井泵。2臺深井泵同時運行，待積水抽空后，再由另一臺抽排閘門的漏水。、滲漏排水，與檢修排水共用一集水井，設一臺深井泵。檢修排水泵可作為滲漏排水泵的備用泵。滲漏排水泵的啟動和關閉，由液壓信號器根據(jù)集水井的水位變化控制。集水井的有效容積為40m3，可利用廊道容積為58.7m3。廠房沉陷、溫度縫的滲漏排水、壩體滲漏水、機組蓋與主軸密封滲漏排水、壓力鋼管伸縮節(jié)漏水等，經(jīng)廠區(qū)內的排水溝、管引到集水井，然后再由滲漏排水泵排至尾水渠。、廠區(qū)排水，選用4臺單級雙吸臥式水泵，廠區(qū)排水4臺排水泵逐步啟動，以減小常用變壓器的壓降。廠區(qū)的排水集水井的有效容積為94.13m3。、壓縮空

7、氣系統(tǒng)：高壓其系統(tǒng)選用1.5m3貯氣罐1只，高壓空壓機2臺，其中1 臺備用，低壓系統(tǒng)選用容積為3m3的制動和調相用的貯氣罐各一只，低壓空壓機2臺（互為備用）。為確保制動用氣的可靠性，在制動用氣貯氣罐的進氣側設置止逆閥，當2臺貯氣罐壓力不平衡時，只允許調相用的貯氣罐的氣壓進入制動貯氣罐。風動工具和吹掃用氣均從調相供氣管引出。、直流系統(tǒng)：由一組鉛酸蓄電池（GGF-300型130個）2套充電裝置組成，供全廠正常和事故情況下控制、保護、信號和自動裝置的直流電源。蓄電池按浮充電方式運行。、通風、采光：電站為地面式廠房，主廠房采用自然通風方式。中控室、載波室設空調機。蓄電池室和酸室設軸流風機，通過管道將酸

8、氣排至廠區(qū)外。對位于水輪機層的副廠房重的母線道，采用軸流風機通風散熱。主機房采光采用自然光和人工照明相結合的方式。人工照明的正常電源采用常用電源系統(tǒng)。當廠用電故障時，利用蓄電池的直流電供電。、尾水閘門：電站3臺機組共用一扇4×2m的平板滑動鋼閘門，由1臺5t的電動葫蘆啟閉。二、廠區(qū)布置主廠房位于壩后河床右岸位置，安裝場布置在與右岸進場公路相連接。充分利用廠區(qū)與壩體之間的空間，這將有利于主廠房的通風、采光。將副廠房分為兩部分，一部分在主廠房的上游，另一部分在主廠房的左端。變電站設置在左端的副廠房與溢洪道之間的一塊平地上，占地面積約為200m2。.主變壓器靠近左端的副廠房，設置兩臺主變壓

9、器并錯開布置，且變電站與安裝場同一高程。近變區(qū)布置在左端廠房的下游側，設置圍欄。35kv配電裝置采用室內型設備。在此基礎上，將35kv開關室布置在變電站下游側。開關室面積約為8×20m2，設兩個出口，110kv的開關站高壓設備均采用中型設備，110kv母線避雷器選用體積較小的氧化鋅避雷器，并安裝在構架上。在戶外開關站下游布置廠區(qū)排水泵房。溢洪道布置在作案的一鼻形山脊上，用鋼筋混泥土擋土墻與堆石壩相接，出口效能采用挑流消能形式。過木筏道布置在左岸山坡上。塔式進水口布置在右岸山體中。三、主廠房場內布置（1）、發(fā)電機及安裝場發(fā)電機與安裝場地面線在同一高程，布置3臺SF8000-16/330

10、0型發(fā)電機組。在機組上游區(qū)，布置YDT-3500型電氣液壓式調速器。每臺機組均設6塊機房盤（機組測溫盤，自動盤，勵磁調節(jié)盤，滅磁開關盤，動力盤，發(fā)電機組保護盤），均布置在大壩壩體上游擋水側的擋墻上。機組中心線上游側布置蝴蝶閥吊孔（3.4×2.2米），在中心線下有設置吊物孔（2.5×2.5m）,用以吊裝水輪機層及層下的其他重金屬設備。在發(fā)電機層右側布置樓梯。在安裝場內，設置（2.4×2.4m）的吊物孔以及與橋吊操作室相連通的樓梯。在安裝場露面上布置轉子軸空、，在軸空下設置轉子墩，以便支撐轉子。（2）、水輪機層在水輪機層上游布置蝴蝶閥液壓控制裝置、蝴蝶閥控制機柜以及蝶

11、閥孔。在調速器與水輪機層上布置調速軸及其推拉桿。水輪機下游布置油、氣、水道管以及機組檢修排水用盤型閥和尾水管平圧操作閥門。豎井機墩進入孔布置在機墩下游側。水輪機層右端安裝場下層布置油庫、油處理室、空氣壓縮裝置室以及通往發(fā)電機和蝴蝶閥室層的樓梯。發(fā)電機引線出線布置在水輪機上游側第二象限+Y偏-X32.5。方向發(fā)電機風罩上，中性點引線布置在-X軸方向上的風罩上。在機墩旁水輪機層地面上布置復勵磁變壓器及其保護網(wǎng)。發(fā)電機出口電流互感器及中性點電流互感器布置在發(fā)電機機墩風罩上。（3）、蝸殼，尾水管層在蝴蝶閥室中布置有蝴蝶閥及其伸縮節(jié)、蝴蝶閥接力器漏油裝置等。尾水管進人孔通道也設置在蝴蝶閥室中。四、主廠房

12、結構布置1、上部結構1）、構架，主機室布置三臺機組，在安裝場與1#機組間，2#、3#機組間各設一沉降縫，將主廠房分為三個獨立的單元。主廠房與副廠房之也設置一沉降縫，主廠房共設10個橫向構架（溫度沉降縫與構架并列）構架為“”型整體現(xiàn)澆鋼架。構架橫梁(屋頂大梁)為雙坡。主廠房上游側和下游側立柱分別固結在水輪機層一下和發(fā)電機層一下的混凝土墻上。構架縱向設有多道連續(xù)梁、過梁。2)、屋頂。采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋頂，屋頂面板10cm厚，并用2cm水泥砂漿抹平，用1cm水泥砂漿面層、加二氈三油，在鋪上屋面防水層。采用天溝排水。3）、吊車梁：采用T型鋼筋混泥土梁。吊車梁由構架上的牛腿支撐。安裝場的吊車梁為二等跨

13、連續(xù)梁，1#、2#機組段為三跨不等連系梁。4）、發(fā)電機層樓板梁系。樓板下的主梁布置在上、下游構架立主間與發(fā)電機風罩間。主梁之間布置次梁，發(fā)電機樓板厚度為20cm。發(fā)電機層樓板為二期混凝土。主梁簡支在構架的牛腿上。安裝場樓板則與構架同時整體澆注，主梁固結在構架立柱上。2、下部結構下部結構中，機墩和鋼蝸殼外圍結構為廠房二期混凝土。機墩采用圓筒形。機墩下側開一進人孔。鋼蝸殼上半圓形與其外圍混泥土結構之間用瀝青油麻墊層。尾水管為彎曲型，地板與機墩整體澆注，底板厚度為81.5cm，澆注尾水管頂板時在99.015m高程處設置一分縫。五、主廠房輪廓尺寸主要參數(shù)表項目名稱高程（m）水輪機安裝高程100.275

14、尾水管底板高程96.415廠房基礎開挖高程95.6蝴蝶閥室地面高程97.275水輪機層地面高程101.877發(fā)電機層地面高程107.255安裝場地面高程107.255吊車軌頂高程116.255天花板高程119.478屋頂高程121.934廠房總高度26.234主廠房長度46.82主廠房寬度256、 副廠房布置 1、上游廠房：兩層結構，第一層與水輪機通高程，上游側布置母線廊道，下游側布置電纜廊道和走廊。母線廊道布置1#、2#機組的引線，下游側布置3#機組的引出線。均設保護網(wǎng)。安裝場下布置油庫，油處理室。油庫上游側布置有空壓機室及樓梯間，第二層與發(fā)電機同高程，設有發(fā)電機出口電流互感器柜、勵磁電壓互

15、感器柜以及放置勵磁變壓器的房間。在安裝場上有布置工具間、高壓實驗室及樓梯間。 2、左端廠房：分六層。第一次與水輪機層同高程，布置母線道、電纜道和水泵房。第二層與發(fā)電機同高程，布置開關室、蓄電池室、廠用變壓器室、廠用配電裝置室和電纜豎井。第三層到第六層，布置電纜室、油化實驗室等，第四層布置中控室、值班休息室和交接班室，中控室設置保護屏、直流屏、公用設備屏等。第六層布置會議室、閱覽室、資料室及自動辦公室等。第二層以上均設樓梯間、衛(wèi)生間和洗澡間。35kv開關室布置在變電站中。副廠房主要房間面積表副廠房房間名稱面積副廠房房間名稱面積副廠房房間名稱面積中央控制室124蓄電池室55自動化實驗室20載波電話

16、室40酸室與套間18工具間20廠用動力盤室38開關室154油化實驗室42廠用變壓室31油庫109交接班室24儀表修理室24油處理室41夜班休息室20電工實驗室49水泵室63會議室124高壓試驗室41空氣壓縮機室57閱覽室21續(xù)電保護實驗室2135kv開關室154資料室21三、設計計算說明書一、設計水頭確定水電站加權平均水頭Hcp=59.63mHr=0.95Hcp則Hr=58.63×0.95=56.65，取設計水頭Hr=57m二、壓力管道直徑及蝶閥的確定按經(jīng)濟流速確定壓力管道直徑，壓力管道經(jīng)濟流速Ve一般為46m，取為4m/s管道直徑計算公式：D=1.13管道內流速：V=對于主管，Q=

17、49.5 m3/sD=1.13=3.976mV=4.00m/s對于支管，Q=16.5 m3/sD=1.13=2.3mV=4.00m/s查水電站建筑物設計參考資料，蝶閥直徑2.2米。三、 蝸殼尺寸的確定圖1 混流式水輪機蝸殼平面圖對蝸殼任一斷面式中：Qi該斷面流量i該斷面半徑Qmax水輪機最大流量c進口斷面流速包角蝸殼進口斷面Q斷面半徑斷面蝸殼半徑R34515.811.123.1430013.751.052.9925511.690.962.832159.850.892.671657.560.782.451255.730.682.25753.440.521.95相關數(shù)據(jù)表四、尾水管尺寸計算圖2 混

18、流式水輪機尾水管 水電站所用尾水管為彎肘型，查水電站機電設計手冊及水電站，圖中相應尺寸如下：L1=2.417m，L=7.15m，H5=3.032m ，B5=3.836m。五、水電站廠房尺寸設計主廠房高程的確定 電站機組在設計水頭工作時，額定出力情況下運行的下游水位100.1m，以此作為設計低水位，水輪機安裝高程按下式計算： 水輪機安裝高程T：T= W+Hs+B0/2式中： W水電站正常運行時可能出現(xiàn)的下游水位，一般取一臺機組的過流量相應的尾水位。Hs水輪機允許吸出高Hs=10-(1.2×0.128×58) -100.1/900=0.98m導葉高度b0=0.35m。在基礎資料

19、里得下游平均水位為100.1m，開一臺機時，下游水深為100.1m。考慮一定的安全裕量，Hs取0m，則水輪機安裝高程T= W+Hs+B0/2=100.1+0+0.5×0.35=100.275m 尾水管底板高程尾 尾=100.275-0.5B0-h 式中：h尾水管高度（h=3.685m）尾=100.275-0.5×0.35-3.685=96.415m 主廠房基礎開挖高程F式中：尾水管底部澆注混凝土厚度，0.815mF =96.415-0.815=95.6m 水輪機機層地面高程1式中：c蝸殼進口斷面半徑（0.902m）h4蝸殼混凝土保護厚度，0.7m1=100.275+0.90

20、2+0.7=101.877m 發(fā)電機層地面高程 = 1 + h式中:h發(fā)電機層與水輪機層高差 =101.877+5.378=107.255m 吊車安裝高程C 查水利機械表可知發(fā)電機轉子帶軸長為4.785m，比水輪機轉輪帶帶軸3.74m還要長，所以以調運發(fā)電機轉子帶軸為控制長度之一。調運時，轉子的距地面的安全距離控制在0.6m、吊索長1m，再由電車資料可知吊鉤只吊車軌道的距離為0.911m，則發(fā)電機層地面至吊車軌的高度為：=0.6+4.785+1.0+0.911=7.296 考慮主變壓器的調運，要求吊鉤與地面的距離為7.4m，則發(fā)電機層距地面的高度為：=7.4+0.911=8.311m 電站采用9m，所以吊車軌道高程：C=107.255+9=116.255m天花板高程RR= C + h12+ h13式中：h12軌頂?shù)降踯囆≤嚲嚯x，可從起重機主要參數(shù)表查出h13吊車檢修預留空間，0.5m所以，屋頂高程： R= 116.255+2.723+0.5=119.478 m廠房結構厚度為2.456m，則屋頂高程為121.934m廠房總高度為26,234m主機房凈高12.223m上部結構14.679m。主廠房長度L的確定式中：L主廠房長度n機組臺數(shù)L0機組段長度 L安安裝間長度L邊機組段加長 一、 機組段長度L0的確定 對于蝸殼層，蝸