水電站廠房課程設(shè)計(jì)

1、水電站廠房課程設(shè)計(jì) 一、水電站廠房主要設(shè)備和輔助設(shè)備主要設(shè)備：1、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)：電站最大水頭，加權(quán)平均水頭，最小水頭。按水頭范圍及裝機(jī)容量，套用3臺(tái)現(xiàn)有機(jī)組。水輪機(jī)型號(hào)為，單機(jī)額定出力為，該機(jī)組適用，額定流量/s，和電站水頭范圍比較匹配。發(fā)電機(jī)型號(hào)為，單機(jī)額定出力（懸式），采用密封式通風(fēng)，可控硅勵(lì)磁。水輪機(jī)導(dǎo)葉為0.35m。水輪機(jī)帶軸長(zhǎng)3.74m，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸長(zhǎng)4.785m.。一臺(tái)機(jī)組在設(shè)計(jì)水頭、額定出力下運(yùn)行的尾水位為100.1 m。2、調(diào)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(jī)：本電站的最重部件為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸重37.5t，結(jié)合廠房布置要

2、求。選用起重機(jī)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(jié)構(gòu)厚度為2.456 m。輔助設(shè)備：1、 供水：本電站水頭范圍為38.0264.3m，且水質(zhì)、水溫均滿足要求，所以采用自流供水方式。取水口設(shè)在每臺(tái)機(jī)組蝴蝶閥前的壓力鋼管上，并與全場(chǎng)技術(shù)供水總管連通，互為備用。每臺(tái)機(jī)組供水管上均設(shè)電磁液壓閥。以保證自動(dòng)投入或切除。2、排水：分為機(jī)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(jī)組時(shí)，蝸殼和尾水管重的積水通過(guò)盤形閥的控制，先經(jīng)廊道排往集水井，然后再由水泵抽排到尾水渠。集水井上設(shè)2臺(tái)檢修排水深井泵

3、。2臺(tái)深井泵同時(shí)運(yùn)行，待積水抽空后，再由另一臺(tái)抽排閘門的漏水。、滲漏排水，與檢修排水共用一集水井，設(shè)一臺(tái)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(dòng)和關(guān)閉，由液壓信號(hào)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(jī)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(nèi)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(tái)單級(jí)雙吸臥式水泵，廠區(qū)排水4臺(tái)排水泵逐步啟動(dòng)，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。3、 壓縮空氣：高壓其系統(tǒng)選用1.5m3貯氣罐1

4、只，高壓空壓機(jī)2臺(tái)，其中1 臺(tái)備用，低壓系統(tǒng)選用容積為3m3的制動(dòng)和調(diào)相用的貯氣罐各一只，低壓空壓機(jī)2臺(tái)，為確保制動(dòng)用氣的可靠性，在制動(dòng)用氣貯氣罐的進(jìn)氣側(cè)設(shè)置止逆閥，當(dāng)2臺(tái)貯氣罐壓力不平衡時(shí)，只允許調(diào)相用的貯氣罐的氣壓進(jìn)入制動(dòng)貯氣罐。風(fēng)動(dòng)工具和吹掃用氣均從調(diào)相供氣管引出。4、通風(fēng)、采光：電站為地面式廠房，主廠房采用自然通風(fēng)方式。中控室、載波室設(shè)空調(diào)機(jī)。蓄電池室和酸室設(shè)軸流風(fēng)機(jī)，通過(guò)管道將酸氣排至廠區(qū)外。對(duì)位于水輪機(jī)層的副廠房重的母線道，采用軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)散熱。主機(jī)房采光采用自然光和人工照明相結(jié)合的方式。人工照明的正常電源采用常用電源系統(tǒng)。當(dāng)廠用電故障時(shí)，利用蓄電池的直流電供電。5、尾水閘門：電站

5、3臺(tái)機(jī)組共用一扇4×2m的平板滑動(dòng)鋼閘門，由1臺(tái)5t的電動(dòng)葫蘆啟閉。6、直流系統(tǒng)：由一組鉛酸蓄電池（GGF-300型130個(gè)）2套充電裝置組成，供全廠正常和事故情況下控制、保護(hù)、信號(hào)和自動(dòng)裝置的直流電源。蓄電池按浮充電方式運(yùn)行。2、 廠區(qū)布置廠區(qū)布置是指水電站的主廠房、副廠房、主變壓器場(chǎng)、高壓開關(guān)站、引水道 、尾水道及廠區(qū)交通的相互位置的安排。主廠房是廠區(qū)的核心，對(duì)廠區(qū)布置起決定性作用，其位置要綜合考慮地形、地質(zhì)、水流條件、施工導(dǎo)流方案和場(chǎng)地布置、電站的運(yùn)行管理等多種因素，除了注意廠區(qū)各組成部分的協(xié)調(diào)配合外，還應(yīng)考慮下列因素：(1) 盡量減小壓力水管的長(zhǎng)度。因此對(duì)于壩后式水電站，主廠

6、房應(yīng)盡量靠近攔河壩；對(duì)于引水式水電站主廠房應(yīng)盡量靠近前池和調(diào)壓室。(2) 尾水渠盡量遠(yuǎn)離溢洪道或泄洪洞出口，防止水位波動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行不利。尾水渠與下游河道銜接要平順。(3) 主廠房的地基條件要好，對(duì)外交通和出線方便，并不受施工導(dǎo)流干擾。副廠房可選的位置：(1) 主廠房的上游側(cè)。適用于壩后式水電站。(2) 尾水管頂板上。影響主廠房的通風(fēng)、采光，需加長(zhǎng)尾水管，從而增加工程量。由于尾水管在機(jī)組運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，不宜布置中央控制室及繼電保護(hù)設(shè)備。(3) 主廠房的兩端。當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)多時(shí)，這種布置會(huì)增加母線及電纜的長(zhǎng)度。主變壓器場(chǎng)的布置原則：主變壓器的位置應(yīng)結(jié)合安裝、檢修運(yùn)輸、消防通道、進(jìn)線出線、防火防爆要求確

7、定。(1) 盡量靠近廠房，以縮短昂貴的發(fā)電機(jī)電壓母線長(zhǎng)度，減小電能損失和故障機(jī)會(huì)，并滿足防火、防爆、防雷、防水霧和通風(fēng)冷卻的要求，安全可靠；(2) 盡量與安裝間在同一高程上，便于主變壓器的運(yùn)輸、安裝和利用軌道推進(jìn)廠房的安裝間進(jìn)行檢修；(3) 變壓器的運(yùn)輸和高壓側(cè)出線要方便，且變壓器之間要留必要空間。(4) 高程應(yīng)高于下游最高洪水位，且四周設(shè)置排水溝。升壓變壓器可能布置的位置(1) 壩后式廠房，可以利用廠壩之間的空間布置升壓變壓器。(2) 河床式廠房，由于尾水管較長(zhǎng)，可將升壓變壓器布置在尾水平臺(tái)上，這時(shí)尾水平臺(tái)的寬度，應(yīng)使升壓變壓器在檢修移出時(shí)符合最小安全凈距的要求(詳見電氣設(shè)備規(guī)范)。(3)

8、引水式地面廠房，變壓器場(chǎng)可能的位置是廠房的一端進(jìn)廠公路旁、尾水渠旁、廠房上游側(cè)或尾水平臺(tái)上。(4) 由于地形和場(chǎng)地的限制，個(gè)別水電站有將主變壓器布置在廠房頂上。地下廠房的主變壓器可布置在地下洞室內(nèi)。引水道、尾水道及對(duì)外交通線路的布置：引水道一般為正向引水，盡可能保證進(jìn)、出水水流平順。當(dāng)水管直徑很小時(shí)且根數(shù)較少時(shí)，也可側(cè)向引水；尾水渠一般為明渠，正向?qū)⑽菜畬?dǎo)入下游河道，少數(shù)情況也可側(cè)向?qū)胂掠魏拥?。?duì)外交通一般為公路，也有的采用鐵路或水路的。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一端進(jìn)入廠房。壩式電站進(jìn)廠公路一般從下游側(cè)進(jìn)入。公路、鐵路要直接通入主廠房的安裝間，臨近廠房一段應(yīng)是水平，

9、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。布置：主廠房位于壩后河床右岸位置，安裝場(chǎng)布置在與右岸進(jìn)場(chǎng)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(fēng)、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(shè)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(shè)置兩臺(tái)主變壓器并錯(cuò)開布置，且變電站與安裝場(chǎng)同一高程。近變區(qū)布置在左端廠房的下游側(cè)，設(shè)置圍欄。35kv配電裝置采用室內(nèi)型設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，將35kv開關(guān)室布置在變電站下游側(cè)。開關(guān)室面積約為8×20m2，設(shè)兩個(gè)出

10、口，110kv的開關(guān)站高壓設(shè)備均采用中型設(shè)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(gòu)架上。在戶外開關(guān)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(guò)木筏道布置在左岸山坡上。塔式進(jìn)水口布置在右岸山體中。3、 廠房?jī)?nèi)部布置（1）、發(fā)電機(jī)及安裝場(chǎng)發(fā)電機(jī)與安裝場(chǎng)地面線在同一高程，布置3臺(tái)SF8000-16/3300型發(fā)電機(jī)組。在機(jī)組上游區(qū)，布置YDT-3500型電氣液壓式調(diào)速器。每臺(tái)機(jī)組均設(shè)6塊機(jī)房盤（機(jī)組測(cè)溫盤，自動(dòng)盤，勵(lì)磁調(diào)節(jié)盤，滅磁開關(guān)盤，動(dòng)力盤，發(fā)電機(jī)組保護(hù)盤），均布置在大壩壩體上游擋水側(cè)的擋墻上。機(jī)組中心

11、線上游側(cè)布置蝴蝶閥吊孔（3.4×2.2米），在中心線下有設(shè)置吊物孔（2.5×2.5m）,用以吊裝水輪機(jī)層及層下的其他重金屬設(shè)備。在發(fā)電機(jī)層右側(cè)布置樓梯。在安裝場(chǎng)內(nèi)，設(shè)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(chǎng)露面上布置轉(zhuǎn)子軸空、，在軸空下設(shè)置轉(zhuǎn)子墩，以便支撐轉(zhuǎn)子。（2）、水輪機(jī)層在水輪機(jī)層上游布置蝴蝶閥液壓控制裝置、蝴蝶閥控制機(jī)柜以及蝶閥孔。在調(diào)速器與水輪機(jī)層上布置調(diào)速軸及其推拉桿。水輪機(jī)下游布置油、氣、水道管以及機(jī)組檢修排水用盤型閥和尾水管平圧操作閥門。豎井機(jī)墩進(jìn)入孔布置在機(jī)墩下游側(cè)。水輪機(jī)層右端安裝場(chǎng)下層布置油庫(kù)、油處理室、空氣壓縮裝

12、置室以及通往發(fā)電機(jī)和蝴蝶閥室層的樓梯。發(fā)電機(jī)引線出線布置在水輪機(jī)上游側(cè)第二象限+Y偏-X32.5。方向發(fā)電機(jī)風(fēng)罩上，中性點(diǎn)引線布置在-X軸方向上的風(fēng)罩上。在機(jī)墩旁水輪機(jī)層地面上布置復(fù)勵(lì)磁變壓器及其保護(hù)網(wǎng)。發(fā)電機(jī)出口電流互感器及中性點(diǎn)電流互感器布置在發(fā)電機(jī)機(jī)墩風(fēng)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(jìn)人孔通道也設(shè)置在蝴蝶閥室中。結(jié)構(gòu)布置：1、上部結(jié)構(gòu)1）、構(gòu)架，主機(jī)室布置三臺(tái)機(jī)組，在安裝場(chǎng)與1#機(jī)組間，2#、3#機(jī)組間各設(shè)一沉降縫，將主廠房分為三個(gè)獨(dú)立的單元。主廠房與副廠房之也設(shè)置一沉降縫，主廠房共設(shè)10個(gè)橫向構(gòu)架（溫度沉降縫與構(gòu)架并列）構(gòu)

13、架為“”型整體現(xiàn)澆鋼架。構(gòu)架橫梁(屋頂大梁)為雙坡。主廠房上游側(cè)和下游側(cè)立柱分別固結(jié)在水輪機(jī)層一下和發(fā)電機(jī)層一下的混凝土墻上。構(gòu)架縱向設(shè)有多道連續(xù)梁、過(guò)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(gòu)架上的牛腿支撐。安裝場(chǎng)的吊車梁為二等跨連續(xù)梁，1#、2#機(jī)組段為三跨不等連系梁。4）、發(fā)電機(jī)層樓板梁系。樓板下的主梁布置在上、下游構(gòu)架立主間與發(fā)電機(jī)風(fēng)罩間。主梁之間布置次梁，發(fā)電機(jī)樓板厚度為20cm。發(fā)電機(jī)層樓板為二期混凝土。主梁簡(jiǎn)支在構(gòu)架的牛腿上。安

14、裝場(chǎng)樓板則與構(gòu)架同時(shí)整體澆注，主梁固結(jié)在構(gòu)架立柱上。2、下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)中，機(jī)墩和鋼蝸殼外圍結(jié)構(gòu)為廠房二期混凝土。機(jī)墩采用圓筒形。機(jī)墩下側(cè)開一進(jìn)人孔。鋼蝸殼上半圓形與其外圍混泥土結(jié)構(gòu)之間用瀝青油麻墊層。尾水管為彎曲型，地板與機(jī)墩整體澆注，底板厚度為81.5cm，澆注尾水管頂板時(shí)在99.015m高程處設(shè)置一分縫。4、 主廠房輪廓尺寸主要參數(shù)表項(xiàng)目名稱高程（m）水輪機(jī)安裝高程100.275尾水管底板高程96.415廠房基礎(chǔ)開挖高程95.6蝴蝶閥室地面高程97.275水輪機(jī)層地面高程101.877發(fā)電機(jī)層地面高程107.255安裝場(chǎng)地面高程107.255吊車軌頂高程116.255天花板高程119.4

15、78屋頂高程121.934廠房總高度26.234主廠房長(zhǎng)度46.82主廠房寬度25副廠房布置1、上游廠房：兩層結(jié)構(gòu)，第一層與水輪機(jī)通高程，上游側(cè)布置母線廊道，下游側(cè)布置電纜廊道和走廊。母線廊道布置1#、2#機(jī)組的引線，下游側(cè)布置3#機(jī)組的引出線。均設(shè)保護(hù)網(wǎng)。安裝場(chǎng)下布置油庫(kù)，油處理室。油庫(kù)上游側(cè)布置有空壓機(jī)室及樓梯間，第二層與發(fā)電機(jī)同高程，設(shè)有發(fā)電機(jī)出口電流互感器柜、勵(lì)磁電壓互感器柜以及放置勵(lì)磁變壓器的房間。在安裝場(chǎng)上有布置工具間、高壓實(shí)驗(yàn)室及樓梯間。2、左端廠房：分六層。第一次與水輪機(jī)層同高程，布置母線道、電纜道和水泵房。第二層與發(fā)電機(jī)同高程，布置開關(guān)室、蓄電池室、廠用變壓器室、廠用配電裝置

16、室和電纜豎井。第三層到第六層，布置電纜室、油化實(shí)驗(yàn)室等，第四層布置中控室、值班休息室和交接班室，中控室設(shè)置保護(hù)屏、直流屏、公用設(shè)備屏等。第六層布置會(huì)議室、閱覽室、資料室及自動(dòng)辦公室等。第二層以上均設(shè)樓梯間、衛(wèi)生間和洗澡間。35kv開關(guān)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(dòng)化實(shí)驗(yàn)室20載波電話室40酸室與套間18工具間20廠用動(dòng)力盤室38開關(guān)室154油化實(shí)驗(yàn)室42廠用變壓室31油庫(kù)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(shí)驗(yàn)室49水泵室63會(huì)議室124高壓試驗(yàn)室41空氣壓縮機(jī)室57閱覽室2

17、1續(xù)電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室2135kv開關(guān)室154資料室215、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一、設(shè)計(jì)水頭確定水電站加權(quán)平均水頭Hcp=59.63mHr=0.95Hcp則Hr=58.63×0.95=56.65，取設(shè)計(jì)水頭Hr=57m二、壓力管道直徑及蝶閥的確定按經(jīng)濟(jì)流速確定壓力管道直徑，壓力管道經(jīng)濟(jì)流速Ve一般為46m，取為4m/s管道直徑計(jì)算公式：D=1.13管道內(nèi)流速：V=對(duì)于主管，Q=49.5 m3/sD=1.13=3.976mV=4.00m/s對(duì)于支管，Q=16.5 m3/sD=1.13=2.3mV=4.00m/s查水電站建筑物設(shè)計(jì)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(jī)蝸殼平

18、面圖對(duì)蝸殼任一斷面式中：Qi該斷面流量i該斷面半徑Qmax水輪機(jī)最大流量c進(jìn)口斷面流速包角蝸殼進(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)表四、尾水管尺寸計(jì)算圖2 混流式水輪機(jī)尾水管 水電站所用尾水管為彎肘型，查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)及水電站，圖中相應(yīng)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(shè)計(jì)主廠房高程的確定 電站機(jī)組在設(shè)計(jì)

19、水頭工作時(shí)，額定出力情況下運(yùn)行的下游水位100.1m，以此作為設(shè)計(jì)低水位，水輪機(jī)安裝高程按下式計(jì)算： 水輪機(jī)安裝高程T：T= W+Hs+B0/2式中： W水電站正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的下游水位，一般取一臺(tái)機(jī)組的過(guò)流量相應(yīng)的尾水位。Hs水輪機(jī)允許吸出高Hs=10-(1.2×0.128×58) -100.1/900=0.98m導(dǎo)葉高度b0=0.35m。在基礎(chǔ)資料里得下游平均水位為100.1m，開一臺(tái)機(jī)時(shí)，下游水深為100.1m。考慮一定的安全裕量，Hs取0m，則水輪機(jī)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

20、=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(chǔ)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(jī)機(jī)層地面高程1式中：c蝸殼進(jìn)口斷面半徑（0.902m）h4蝸殼混凝土保護(hù)厚度，0.7m1=100.275+0.902+0.7=101.877m 發(fā)電機(jī)層地面高程 = 1 + h式中:h發(fā)電機(jī)層與水輪機(jī)層高差 =101.877+5.378=107.255m 吊車安裝高程C 查水利機(jī)械表可知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸長(zhǎng)為4.785m，比水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶帶軸

21、3.74m還要長(zhǎng)，所以以調(diào)運(yùn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸為控制長(zhǎng)度之一。調(diào)運(yùn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的距地面的安全距離控制在0.6m、吊索長(zhǎng)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(jī)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(diào)運(yùn)，要求吊鉤與地面的距離為7.4m，則發(fā)電機(jī)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(jī)主要參數(shù)表查出h13吊車檢修預(yù)留空間，0.5m所以，屋頂高程： R= 116.255+2.723+0.5=119.478 m廠房結(jié)構(gòu)厚度為2.456m，則屋頂高程為121.934m廠房總高度為26,234m主機(jī)房?jī)舾?2.223m上部結(jié)構(gòu)14.679m。主廠房長(zhǎng)度L的確定式中：L主廠房長(zhǎng)度n機(jī)組臺(tái)數(shù)L0機(jī)組段長(zhǎng)度 L安安裝間長(zhǎng)度L邊機(jī)組段加