某水電站廠房計(jì)算書

1、水電站廠房第一節(jié) 幾種水頭的計(jì)算()蓄單機(jī)滿出力時下游水位 蓄全機(jī)滿出力時下游水位底全機(jī)滿出力時下游水位一、的計(jì)算。 假設(shè)84m 由公式 公式中 為單機(jī)出力 為出力系數(shù) 為凈水頭 () 為該出力下的流量。 故解出70.028m3查下游流量高程表得下游水位為198.8m 上游水位為284m ()2.6m又因?yàn)?重新假設(shè)83m由公式 解出70.87m3查下游流量高程表得下游水位為199.3m 上游水位為284m ()2.5m又因?yàn)?故83m二、的計(jì)算。 假設(shè)60m 由公式 公式中 為全機(jī)出力 為出力系數(shù) 為凈水頭 () 為該出力下的流量。 故解出392.16m3查下游流量高程表得下游水位為203.

2、50m 上游水位為264m ()1.80m又因?yàn)?lt; 重新假設(shè)59m由公式 解出398.80m3查下游流量高程表得下游水位為203.58m 上游水位為264m ()1.77m又因?yàn)?故59m三、的計(jì)算。 假設(shè)70m 由公式 公式中 為全機(jī)出力 為出力系數(shù) 為凈水頭 () 為該出力下的流量。 故解出336.13m3查下游流量高程表得下游水位為203.40m 上游水位為284m ()2.10m又因?yàn)?> 重新假設(shè)78m由公式 解出301.66m3查下游流量高程表得下游水位為203.33m 上游水位為284m ()2.34m又因?yàn)?故78m第二節(jié) 水輪機(jī)的選型()根據(jù)該電站的水頭范圍和該機(jī)

3、組的出力范圍，在水輪機(jī)系列型譜表中查出該電站最好選擇機(jī)型。一、水輪機(jī)的額定出力計(jì)算。 公式中為水輪機(jī)額定出力。 為水輪機(jī)效率為。 為水輪機(jī)出力為。 故為萬二、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算。 為水輪機(jī)模型效率為。 為該出力下模型的流量。由此初步假定原型水輪機(jī)在該工況下 ,效率 由公式： 得 又因?yàn)檗D(zhuǎn)輪直徑應(yīng)選符合轉(zhuǎn)輪直徑系列并比計(jì)算值稍大的值故為2.75m。三、水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算。 初步假定 （對于壩后式水電站）由公式 又因?yàn)樗啓C(jī)的轉(zhuǎn)速要采用發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)采用的轉(zhuǎn)速。故為 。又因?yàn)楫?dāng) 時水輪機(jī)的效率比較低，故選取比標(biāo)

4、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(jī)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(jī)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： ,效率 得 又因?yàn)檗D(zhuǎn)輪直徑應(yīng)選符合轉(zhuǎn)輪直徑系列并比計(jì)算值稍大的值故為2.75m。 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(jī)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(jī)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2.75m

5、和 是正確的。五、水輪機(jī)工作范圍的檢驗(yàn)。則水輪機(jī)最大引用流量：與特征水頭，相應(yīng)單位轉(zhuǎn)速為：效率驗(yàn)證如圖： 六、水輪機(jī)吸出高度的計(jì)算。 （ ）公式中為電站的海拔高程為203.79m。（由多年平均流量秒立方米） 為水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)為。 為水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)修正值為。第三節(jié) 發(fā)電機(jī)的選型一、 發(fā)電機(jī)的外型尺寸。> 故采用懸式發(fā)電機(jī)。 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(jī)座外徑：因>，有風(fēng)罩內(nèi)徑：因 轉(zhuǎn)子外徑：下機(jī)架最大跨度：因 （查表 ）推力軸承外徑和勵磁機(jī)外徑：根據(jù)發(fā)電機(jī)容量查表得：取 軸向尺

6、寸的計(jì)算定子機(jī)座高度：因 上機(jī)架高度：推力軸承高度、勵磁機(jī)高度和永磁機(jī)高度：查表得： 取下機(jī)架高度：懸式非承載機(jī)架：定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離：懸式非承載機(jī)架：下機(jī)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(jī)主軸高度：定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭底盤之間的距離：二、發(fā)電機(jī)的重量估算 發(fā)電機(jī)總重： 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重： 發(fā)電機(jī)飛輪力矩：因<< 取二、 輪機(jī)蝸殼外型尺寸的計(jì)算由于，因此采用金屬蝸殼。查資料得：蝸殼外緣至機(jī)組中心的距離××××蝸殼圓斷面半徑××××蝸殼橢圓斷

7、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(jì)算： 水輪機(jī)在該工況的效率 屬于大型調(diào)速器。二、接力器選擇 接力器直徑的計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機(jī)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(jì)算在模型綜合特性曲線上由設(shè)計(jì)工況點(diǎn)： 查得 又 則 接力器容積的計(jì)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

8、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(yàn)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(kuò)大單元接線，兩臺機(jī)組共用一臺主變，參考水電站廠房設(shè)計(jì)附錄，選用型主變五、起重設(shè)備參考機(jī)電設(shè)計(jì)手冊：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量： 乘以動力系數(shù)：×選用×雙小車橋式起重機(jī)。第五節(jié) 尾水管的選型由于采用型，因此，所以：7.15m12.375m7.48m3.7125m3.7125m1.856m5.005m3.355m肘管進(jìn)口直徑： 對于混流式水輪機(jī)，0.05577m，0.06971m，0.1m，第六節(jié) 廠房尺寸的確定() 一、機(jī)組段平面尺寸的確定。的確定。 主廠房長度的確定。（）

9、機(jī)組間距:由發(fā)電機(jī)風(fēng)罩確定的機(jī)組段長度:×()所以取:為米。（2） 機(jī)組段長度:計(jì)算邊機(jī)組段長度的時候需要考慮設(shè)備的布置和吊運(yùn)的要求。由經(jīng)驗(yàn)公式得： ×() 式中()（3） 裝間長度:根據(jù)吊運(yùn)與機(jī)組檢修等的布置要求，由經(jīng)驗(yàn)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×12.375m。取:為12.4m。 上游側(cè)寬度: 主要決定于蝸殼進(jìn)口的布置、主閥、機(jī)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：8.3m。（） 廠房水上部分寬度的確定:

10、 下游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機(jī)層地面的設(shè)備的布置及交通要求。÷7.16m。取為7.2m。 上游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機(jī)層地面的設(shè)備的布置及交通要求。÷8.16m。取為8.3m。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3.29m×3.34m，中間隔墩寬為0.9m。尾水閘門尺寸為3.49m×3.54m，每臺機(jī)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(jī)操作。在每臺機(jī)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(yùn)閘門和行人交通的需要，以及尾水管的長度，設(shè)置尾水平臺，高程與發(fā)電機(jī)層地面高程相同為：210.23m

11、三、主廠房控制高程的確定。 水輪機(jī)的安裝高程：因?yàn)橐慌_機(jī)組滿發(fā)時引用最小流量為70.87m3,對應(yīng)的水位即為下游尾水位：水輪機(jī)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(jī)層地面高程： ()5 發(fā)電機(jī)定子安裝高程： ()6 發(fā)電機(jī)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(jī)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取為米。第七節(jié) 廠房的整體穩(wěn)定分析()為

12、了便于計(jì)算荷載，廠房的整體穩(wěn)定分析按一個機(jī)組段進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算方法與混凝土重力壩的穩(wěn)定分析相同。通過計(jì)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(jì)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：()×()×××&

13、#215;()×× 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(jī)電設(shè)備重： 發(fā)電機(jī)總重：水輪機(jī)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： (×÷)

14、5;××()×× 7 特殊風(fēng)荷載：··××61.44kg×()×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(jì)算設(shè)計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)情況時的荷載組合為：2 在水電站機(jī)組檢修的情況時的荷載組合為：

15、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(jì)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(jì)算。該廠房是建在比較好的地基上的，地基的承載力較好，計(jì)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(jì)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(jiān)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(yùn)行工況下： 檢修工況下： 非常工況下：六、廠房的抗剪斷強(qiáng)度驗(yàn)算： 所以 滿足要求。七、廠房抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算： 所以 滿足要求。八、廠房的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算： 正常運(yùn)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(jì)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(jì)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