電大水利水電 —水電站課程設(shè)計(jì) 本科

1、某小型水電站設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 水利水電 指導(dǎo)教師： 第一章 內(nèi)容簡介內(nèi)容摘要本設(shè)計(jì)為一座引水式徑流開發(fā)的水電站。攔河壩的壩型為5.5米高的砌石滾水壩，在河流右岸開挖一條356米長的引水渠道，獲得平均靜水頭57.0米，最小水頭50m，最大水頭65m。電站設(shè)計(jì)引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形斷面，邊坡為1：1，底寬3.5米，水深1.8米，縱坡1：2500，糙率0.275，渠內(nèi)流速按0.755米每秒設(shè)計(jì)，渠道超高0.5米。在渠末建一壓力前池，按地形和地質(zhì)條件，將前池布置成略呈曲線形。池底縱坡為1：10。通過計(jì)算得壓力前池有效容積約320立方米。大約可以滿足一臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)

2、運(yùn)行三分鐘以上，壓力前池內(nèi)設(shè)有工作閘門、攔污柵、沉砂池和溢水堰等。整個(gè)設(shè)計(jì)根據(jù)地形及地質(zhì)條件和相關(guān)資料、規(guī)格等要求，進(jìn)行全面結(jié)合考慮，力圖合理、科學(xué)，有較強(qiáng)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：引水式徑流 水電站 設(shè)計(jì)規(guī)劃第二章 有關(guān)設(shè)計(jì)資料2.1 廠區(qū)地形和地質(zhì)條件水電站廠址及附近經(jīng)地質(zhì)工作后，認(rèn)為山坡坡度約30度左右，下部較緩。沿山坡為坡積粘土和崩積滾石覆蓋，厚度約1.5米。并夾有風(fēng)化未透的碎塊石，山腳可能較厚，估計(jì)深度約22.5米。以下為強(qiáng)風(fēng)化和半風(fēng)化石英班巖，廠房基礎(chǔ)開挖至設(shè)計(jì)高程可能有弱風(fēng)化巖石，作為小型水電站的廠址地質(zhì)條件還是可以的。2.2 水電站尾水位廠址一般水位10.0米。廠址調(diào)查洪水痕跡水位18

3、.42米。2.3 對(duì)外交通廠房主要對(duì)外交通道為河流右岸的簡易公路，然后進(jìn)入國家主要交通道。2.4 地震烈度本地區(qū)地震烈度為六度，故設(shè)計(jì)時(shí)不考慮地震影響。第三章 水輪機(jī)型號(hào)及主要參數(shù)選擇本水電站的最大水頭Hmax=65m，最小水頭Hmin=50m，平均水頭Hav=57.0m；水輪機(jī)的裝機(jī)容量Ny=3380kW，裝機(jī)臺(tái)數(shù)4臺(tái)，單機(jī)容量Ny1=845kW。對(duì)于引水式電站，設(shè)計(jì)水頭Hr=Hav=57m。電站設(shè)計(jì)引用流量QP=7.2m3/s，單機(jī)引用流量QP1=1.8m3/s。3.1 水輪機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)該水電站的水頭變化范圍5065m，查水電站（第四版），河海大學(xué)，劉啟釗主編P79表3-6水輪機(jī)系列型譜

4、中查出合適的機(jī)型有HL220、HL230。3.2 主軸及蝸殼形式選擇3.2.1 主軸本電站為小型引水式電站，引用流量小，為減少廠房的開挖量及高度，采用臥軸式。3.2.2 蝸殼本電站為小型引水式電站，引用水頭較高，因此采用金屬蝸殼為宜。通常情況下，金屬蝸殼斷面為圓形，包角。本設(shè)計(jì)中也是如此。3.3 HL220型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇3.3.1 轉(zhuǎn)輪直徑D1計(jì)算查水電站（第四版），河海大學(xué)，劉啟釗主編P79表3-6可得HL220型水輪機(jī)在限制工況下：單位流量，效率。由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量，效率假設(shè)為89.15%。轉(zhuǎn)輪直徑D1按下式計(jì)算：（3-1）式中Nr水輪機(jī)的額定出力，8

5、45kW；Hr水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭，對(duì)于引水式水電站取為平均水頭，57.0m；原型水輪機(jī)單位流量，初步假定；與相應(yīng)的原型效率，假設(shè)為89.15%。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，D1=0.44m，選擇與之相近且偏大的輪轉(zhuǎn)標(biāo)稱直徑D1=0.5m。3.3.2 轉(zhuǎn)速n的計(jì)算查水電站（第四版），河海大學(xué)，劉啟釗主編P79表3-6可得HL220型水輪機(jī)模型在最優(yōu)工況下的單位轉(zhuǎn)速=70.0r/min。水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n按下式計(jì)算：（3-2）式中原型水輪機(jī)最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速，初步假定=70r/min；Hav水輪機(jī)的平均水頭，57.0m；D1水輪機(jī)的輪轉(zhuǎn)直徑，由3.2.1計(jì)算可得，0.5m。由式（3-2）得，n=1057r/min，若

6、選擇的偏大同步轉(zhuǎn)速的1500r/min，則相差太大，不宜。故選用與之接近而偏小的同步轉(zhuǎn)速1000r/min。3.3.3 效率及單位參數(shù)修正查水電站（第四版），河海大學(xué)，劉啟釗主編P79表3-6可得HL220型水輪機(jī)模型最高效率Mmax=91.0%，模型的轉(zhuǎn)輪直徑D1M=0.46m。對(duì)于混流式水輪機(jī)，當(dāng)水頭H<150m時(shí)，原型效率按下式計(jì)算：（3-3）效率修正值為，則原型的效率為：（3-4）按下式判定是否對(duì)單位轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正：（3-5）由式（3-5）可知，此時(shí)單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)，單位流量也可不加修正。由上可見，原假定的是正確的，那么上述計(jì)算及選用的結(jié)果D1=0.5m、n=1000r/m

7、in也是正確的。3.3.4 工作范圍的檢查水輪機(jī)在Hr、Nr下工作時(shí)，其（3-6）則水輪機(jī)的最大引用流量為（3-7）與特征水頭Hmax、Hmin和Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為（3-8）在HL220型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上分別繪出、的直線，如附圖4所示，由這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本并末包含該特性曲線的高效率區(qū)。但是考慮到修改轉(zhuǎn)輪直徑對(duì)其工作范圍影響不太，若修改其同步轉(zhuǎn)速使之達(dá)到1500r/min，則估算其單位轉(zhuǎn)速可達(dá)100-110 r/min，更加偏離高效率區(qū)。因此，對(duì)于HL220型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù)D1=0.5m和n=1000r/min是合理的。3.3.5 吸出高度的HS計(jì)算由水

8、輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況參數(shù)，在曲線圖上查得相應(yīng)的氣蝕系數(shù)約為 =0.104，氣蝕系數(shù)修正值0.022（當(dāng)HP57.0米時(shí)）?？砂聪率接?jì)算水輪機(jī)的吸出高度：(3-9)式中水輪安裝位置的海拔高程，本設(shè)計(jì)取為下游水位一般水位10.0m；模型氣蝕系數(shù)，0.104；氣蝕修正系數(shù)，0.022；水輪機(jī)水頭，本設(shè)計(jì)取為設(shè)計(jì)水頭57.0m。計(jì)算式（3-9）得，水輪機(jī)的吸出高度HS=2.81m。3.3.6 飛逸轉(zhuǎn)速nf的計(jì)算（3-10）式中模型最大可能開度的單位飛逸轉(zhuǎn)速，133r/min；Hmax水輪機(jī)最大水頭，65m。3.4 兩種方案的比較分析為了便于比較分析，現(xiàn)將兩種方案（HL230型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇，引用他

9、人計(jì)算成果）的有關(guān)參數(shù)列入表3-1中：表3-1水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表序號(hào)項(xiàng)目HL220HL2301模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)推薦使用的水頭范圍（m）508535652最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速n'10(r/min)70.0713最優(yōu)單位流量Q'10(L/s)10009134最高效率hMmax(%)9190.75氣蝕系數(shù)s0.1040.176原型水輪機(jī)參數(shù)工作水頭范圍（m）506550657轉(zhuǎn)輪直徑D1(m)0.50.58轉(zhuǎn)速n(r/min)100010009最高效率hmax(%)0.91150.910910額定出力Nr（kW）84584511最大引用流量Qmax（m3/s）1.6951.76512吸出高度H

10、S(m)2.810.299由表3-1可見，兩種機(jī)型方案的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1相同，均為0.5m,。但HL220型水輪機(jī)方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域，運(yùn)行效率較高，氣蝕系數(shù)較小，安裝高程較高，有利于提高年發(fā)電量和減小電站廠房的開挖量。故選擇HL220 型水輪機(jī)方案，即：選定水輪的型號(hào)為HL220WJ50。第四章 機(jī)電設(shè)備4.1 水輪機(jī)對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)輪的直徑小于1m、吸出高度為正值的水輪機(jī)，常采用臥軸裝置，以降低廠房高度。而且臥式機(jī)組的安裝、檢修及運(yùn)行維護(hù)也方便。由上述水輪機(jī)的參數(shù)計(jì)算以及水電站的類型可以確定水輪機(jī)裝置方式采用臥軸式，水輪的型號(hào)為HL220WJ50。臺(tái)數(shù)：四臺(tái)；重量：7000Kg；

11、型號(hào)：HL702(220)WJ50；參考價(jià)格：22000元/臺(tái)；額定轉(zhuǎn)速：n1000n/min設(shè)計(jì)水頭：HP57.0m；設(shè)計(jì)流量：QP1.8m3/s；額定出力：N845KW；4.2 調(diào)速器（自動(dòng)調(diào)速器）調(diào)速器一般由調(diào)速柜、接力器、油壓裝置三部分組成。中小型調(diào)速器的調(diào)速柜、接力器和油壓裝置組合在一起，稱為組合式；大型調(diào)速器分開設(shè)置，稱為分離式。中小型調(diào)速器是根據(jù)計(jì)算水輪機(jī)所需的調(diào)速功A查調(diào)速器系列型譜表來選擇的。反擊式水輪機(jī)的調(diào)速功A（Nm）的經(jīng)驗(yàn)公式： Q為最大水頭下額定出力時(shí)的流量為=1.33。故本設(shè)計(jì)選用中小型調(diào)速器，油壓裝置與調(diào)速器組合在一起，根據(jù)調(diào)速器系列型譜表選用自動(dòng)調(diào)速器，型號(hào)為X

12、T300。型號(hào)：XT-300；臺(tái)數(shù)：四臺(tái)；接力器全行程：150mm；接力器全行程時(shí)間：1.55s；外形尺寸：長×寬×高（mm）1635×1000×1785；重量：1081Kg；參考價(jià)格：20000元；4.3 發(fā)電機(jī)選擇與水輪機(jī)單機(jī)容量相匹配的發(fā)電機(jī)，型號(hào)為SFW118/44-6。發(fā)電機(jī)主要參數(shù)，如下所示：臺(tái)數(shù)：四臺(tái)；型號(hào)：SFW118/44-6；額定功率：800KW；額定電壓：6300V；發(fā)電機(jī)總重：6500Kg；cos0.8；額定轉(zhuǎn)速：n=1000n/min；飛逸轉(zhuǎn)速：np1800n/min；外形尺寸：長×寬×高（mm）3190&#

13、215;1530×1500；參考價(jià)格：65000元/臺(tái)；4.4 蝶閥 快速閥門有：平板閥、蝴蝶閥、球閥。本設(shè)計(jì)根據(jù)水頭和輸水要求采用蝴蝶閥，蝶閥由閥殼和閥體組成，具體參數(shù)如下圖4-1所示：0.8m手電動(dòng)操作；重量：閥體340Kg；活門:277Kg；啟閉方式：電動(dòng)操作；主要尺寸：a=1730mm；b=880mm；c=350mm；d=850mm；e=470mm。圖4-1立式蝴蝶閥外形示意圖4.5 橋式起重機(jī)水電站必不可少起重設(shè)備，安裝、檢修等都需要起重設(shè)備，本設(shè)計(jì)采用洛陽市洛北起重設(shè)備廠生產(chǎn)的SDQ手動(dòng)單梁起重機(jī)，具體參數(shù)如下：型號(hào)：SDQ手動(dòng)單梁起重機(jī)； 臺(tái)數(shù)：一臺(tái)；起重量：10000

14、千克；跨度：11.0米。第五章 電氣主結(jié)線及電氣設(shè)備布置：電站采用單母線分段接線，1號(hào)和2號(hào)發(fā)電機(jī)組的出線經(jīng)高壓開關(guān)接至6.3KV母線為一組。另一組由3號(hào)和4號(hào)發(fā)電機(jī)組組成。每一組各自通過主變接入35KV高壓母線，二段母線之間用高壓開關(guān)連接，廠用電由發(fā)電機(jī)母線經(jīng)變壓器送至380V母線。根據(jù)電站主結(jié)線，水電站內(nèi)應(yīng)布置下列配電設(shè)備：高壓開關(guān)柜共13只，其中：1、2、3、4發(fā)電機(jī)開關(guān)柜共4只，6.3KV母線聯(lián)絡(luò)柜2只；主變開關(guān)柜4只；近區(qū)用電柜1只；廠用高壓柜1只；備用1只。如圖5-1所示：開關(guān)柜尺寸：長×寬×高1.2×1.2×3.2米。低壓控制盤7面；直流盤

15、1面；同期盤一面；低壓繼保盤7面；勵(lì)磁盤4面；機(jī)旁盤4面。表盤尺寸：寬90cm，厚60cm，高210240cm。主變兩臺(tái)：型號(hào)：SJ6-3200/35/6.3KV y/-11。每臺(tái)總重量：8770Kg，外形尺寸：長×寬×高2790×2825×2815mm。廠變一臺(tái)：型號(hào)：SJ30/6.3/0.4KV y/y-12?？傊亓浚?12Kg；外形尺寸：長×寬×高：975×408×930mm。變電站面積（主變壓器場(chǎng)和高壓開關(guān)站）：25×20m。圖5-1電站主結(jié)線圖第六章 主要控制高程的確定6.1 水輪機(jī)的吸出高度和

16、安裝高程由3.3.5可知，水輪機(jī)的吸出高度HS =1.15m。臥軸混流式水輪機(jī)的安裝高程，即主軸中心線的位置高程，按式(6-1)計(jì)算：(6-1)式中設(shè)計(jì)尾水位，10.0m；Hs水輪機(jī)的吸出高度，2.81m；D1水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑，0.5m。由上式計(jì)算得水輪機(jī)的安裝高程Zs=12.56m。6.2 水輪機(jī)層的地面高程由附圖2：水輪發(fā)電機(jī)組剖面圖B-B和附圖3：水輪發(fā)電機(jī)組橫剖面圖A-A可知，水輪機(jī)主軸中心線到水輪機(jī)地面高程的距離為750mm，那么水輪機(jī)地面高程為11.81m。6.3 尾水設(shè)計(jì)及相關(guān)高程6.3.1 尾水管設(shè)計(jì)圖6-1尾水管尺寸示意圖本電站為小型電站，為減少開挖量，尾水管采用彎錐形，

17、如附圖3所示。尾水管直錐段某些部位尺寸如圖3-1所示，計(jì)算如下：尾水管直錐段進(jìn)口寬度D3=D1+1.0cm=50+1.0=51.0cm=0.51m；直錐段長度L=4D3=4×0.51=2.04m；尾水管出口到底板距離h=1.5D3=1.5×0.51=0.765m，取0.8m；圓錐角q=14o，半圓錐角q/2=7o尾水管出口寬度D4=，圓錐角稍作改動(dòng)，取為1.0m； b=1.2D3=1.2×0.51=0.612m，c=0.85D3=0.85×0.51=0.434m；尾水管出口高程=11.81-2.04=9.77m。由于本水電站的最低尾水位為10.0m，所以

18、淹沒深度為0.23m，且一般小型水電站尾水管出口應(yīng)有0.51m的淹沒深度，且降低尾水室頂部高程，與蝶閥坑相互錯(cuò)開，以利于布置，所以，在尾水管出口加長一段圓管，長度為0.50m。那么尾水管出口高程為9.77-0.5=9.27m。尾水管底板高程=尾水管出口高程-h=9.27-0.80=8.47m。取底板厚度為0.5m，那么基礎(chǔ)開挖高程為8.47-0.5=7.97m。6.3.2 尾水室設(shè)計(jì) 求出c=0.434，b=0.612，所以尾水室的寬度為B=0.612+0.612+1.0=2.22m。該水電站的設(shè)計(jì)引水流量7.2立方米每秒，并且由于有4個(gè)水輪機(jī)所以，尾水室的流量，經(jīng)濟(jì)流速，。所以該尾水室的寬度

19、取2.3m，高度取1.3m。6.3.3 尾水渠設(shè)計(jì)尾水渠的流量，經(jīng)濟(jì)流速，。所以該尾水渠的寬度取2.3m，高度取1.3m。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置單獨(dú)的平板尾水閘門，尺寸：2.5m×2.0m。6.4 吊車軌頂高程本水電站為臥式機(jī)組，各部分組件吊裝相對(duì)獨(dú)立，不會(huì)互相干擾。各組件從安裝間起吊，近直線地到達(dá)預(yù)定安裝位置。裝機(jī)順序由遠(yuǎn)及近、由大到小依次安裝。本來最大吊運(yùn)部件為2m×2m，根據(jù)廠房設(shè)備的起吊情況，選擇洛陽市洛北起重設(shè)備廠生產(chǎn)的SQD手動(dòng)單梁起重機(jī)。吊車軌頂高程按下式計(jì)算：（6-2） 式中，水輪機(jī)地面高程，11.81m；h7地面以上固定機(jī)組最大部件高度，為水輪機(jī)部分，1.3m；h8

20、吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距，0.8m；h9最大吊運(yùn)部件的高度，蝸殼，2.0m；h10吊運(yùn)部件與吊鉤之間的距離，1.2m；h11主鉤最高位置至軌頂面距離，可從起重機(jī)參數(shù)表查出，0.61m。由式（6-2）計(jì)算可得， 17.72m。為取 18.00m6.5 廠房天花板高程和廠房頂高程為了檢修吊車和布置燈具，需在小車頂端到廠房天花板或屋頂大梁底面之間，留出至少0.3m的安全高度。吊車在軌頂以上的高度由吊車規(guī)格決定。天花板高度=吊車軌頂高程+吊車在軌頂以上的高度+安全超高綜合考慮，廠房天花板高程定為19.00m。第七章 主廠房的布置設(shè)計(jì)7.1 機(jī)組的布置方式本電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)為4臺(tái)，機(jī)組臺(tái)數(shù)較多

21、，因此采用機(jī)組軸線與廠房縱軸線垂直的布置方式。其優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)組間距小，岔管較短，分岔角較小。缺點(diǎn)是廠房寬度增大，尾水渠在發(fā)電機(jī)支座下通過，使尾水渠頂板上的荷載加大。7.2 廠房下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和布置臥式機(jī)組廠房下部結(jié)構(gòu)比較簡單，僅布置有尾水室和蝶閥坑等。7.2.1 尾水室參照6.3內(nèi)容；7.2.2 蝶閥坑高度和寬度 查小型水電站中冊(cè)，對(duì)于臥式機(jī)組不必設(shè)置貫通全廠的主閥廊道，單個(gè)設(shè)置主閥坑即可。主閥坑應(yīng)便于主閥的安裝、檢修和操作,操作主閥一側(cè)的空間應(yīng)不小于1m，對(duì)于側(cè)主閥外廓與坑壁的距離不小于0.8m。廠內(nèi)有吊車時(shí)，應(yīng)將主閥布置在吊車工作范圍之內(nèi)。蝴蝶閥主要尺寸：a=1730mm；b=880mm；c

22、=350mm；d=850mm；e=470mm。（可查圖4-1立式蝴蝶閥外形示意圖）所以，蝶閥坑長度=d+1000+800=2650mm=2.65m 蝶閥坑寬度=e+1000+800=2270mm=2.27m 蝶閥坑高度=1730+1000=2730mm=2.73m7.3 主廠房的長度和寬度7.3.1 機(jī)組間距機(jī)組的布置方式：機(jī)組的布置方式對(duì)確定廠房輪廓尺寸有較大的影響。其布置方式有縱向布置、橫向布置和斜向布置三種。本設(shè)計(jì)廠房中的機(jī)組布置采用橫向布置，機(jī)組等距離布置。臥式機(jī)組廠房尺寸的原則有：1、機(jī)組間距應(yīng)滿足兩點(diǎn)：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝、檢修時(shí)能抽出和套入；設(shè)備外廓之間的距離，一般為2m左右?？繖C(jī)組設(shè)

23、備外端與側(cè)墻的距離，同樣滿足上述要求。2、電氣屏柜與設(shè)備之間的距離，對(duì)于有吊車的廠房，一般不宜小于1.5m?？刂破?、動(dòng)力屏后端離墻應(yīng)有0.81.0m的距離。3、當(dāng)廠內(nèi)設(shè)有主閥時(shí)，應(yīng)設(shè)主閥坑，上下游側(cè)與壓力鋼管連接的法蘭面與墻的距離，一般不應(yīng)小于0.3m。4、安裝間的面積，應(yīng)滿足一臺(tái)機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要，一般可取為一個(gè)機(jī)組段長度的1.01.3倍，視機(jī)組容量和臺(tái)數(shù)而定。5、當(dāng)廠內(nèi)設(shè)有吊車時(shí)，確定廠房寬度應(yīng)考慮到吊車的標(biāo)準(zhǔn)跨度要求。根據(jù)以上原則確定：機(jī)組間距取5.5m7.3.2 邊機(jī)組段長度與安裝間相鄰的邊機(jī)組長度，必須滿足發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置要求，下部塊體結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)考慮蝸殼外圍或尾水管邊墻的混凝土厚度

24、0.8m以上，而與安裝間相對(duì)一端邊機(jī)組段長度，除滿足設(shè)備布置外，為了保證邊機(jī)組在吊橋工作范圍以內(nèi)，則，其中J為吊橋主鉤至橋吊外側(cè)的距離，x為吊車梁末端擋車板的長度，x一般為0.40.9m。由此取邊機(jī)距離墻壁的長度=4.0m，=4.83m。7.3.3 安裝間的長度安裝間的長度當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)不超過46臺(tái)時(shí)，可按檢修一臺(tái)機(jī)組時(shí)能放置四大部件并留有做夠的工作通道來確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)，可采用=(1.01.5) ，故取安裝間的長度為7.83m。7.3.4 主廠房的總長度當(dāng)、確定后，則主廠房的總長度為：廠房周邊的墻體采用的厚度為0.37m。柱子的尺寸為m。7.3.5 廠房的寬度主廠房的寬度應(yīng)從廠房上部和下部結(jié)構(gòu)的

25、不同因素來考慮。上部寬度取決于吊車的跨度，發(fā)電機(jī)尺寸、最大部件的吊運(yùn)方式、輔助設(shè)備的布置與運(yùn)行方式等條件。廠房下部寬度取決于蝸殼和尾水管的尺寸。根據(jù)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組橫剖面圖AA得機(jī)組總廠約為6m，并考慮廠內(nèi)交通及100000千克吊車的標(biāo)準(zhǔn)跨度為11m和保證能套入和抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，墻體寬度等因素，定出廠房的寬度為12m。7.4 安裝間的布置7.4.1 安裝間的位置安裝間一般均布置在主廠房有對(duì)外道路的一端，高程和主廠房高程一至。對(duì)外交通通道必須直達(dá)安裝間，車輛直接駛?cè)氚惭b間以便利用廠房橋吊卸貨。水電站對(duì)外交通運(yùn)輸?shù)缆房梢允氰F路、公路、或水路。對(duì)于中小型水電對(duì)外交通運(yùn)輸?shù)缆氛静捎霉贰?.4.2 安裝

26、間的尺寸安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安裝間的面積就決定了它的長度。安裝間的面積可按一臺(tái)機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要確定，一般考慮放置四大部件，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)上機(jī)架、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)頂蓋。四大部件要布置在主鉤的工作范圍內(nèi)，其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)全部置于主鉤起吊范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪周圍要留有12m的工作場(chǎng)地。7.4.3 安裝間的布置安裝間內(nèi)要安排運(yùn)貨車的停車位置主變壓器有時(shí)也要在安裝間進(jìn)行檢修，這時(shí)要考慮主變壓器運(yùn)入的方式及停車點(diǎn)。主變壓器大修時(shí)常需吊芯檢修，在安裝間上設(shè)尺寸相同的變壓器坑。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子放在安裝間上時(shí)主軸要穿過地板，地板上在相應(yīng)位置要設(shè)大軸孔，下要設(shè)大軸承臺(tái)，并預(yù)埋底腳螺

27、栓。安裝間大門尺寸選用4.4m×4.2m。7.5 主廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備布置及交通運(yùn)輸7.5.1 主廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備的布置主廠房內(nèi)的機(jī)電設(shè)備主要的有水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助附屬設(shè)備（調(diào)速器、勵(lì)磁盤及機(jī)旁盤），蝴蝶閥等。機(jī)組及其輔助附屬設(shè)備：調(diào)速器布置在發(fā)電機(jī)房，四周均留有大于1.0m寬的空間，以便于操作維修。調(diào)速器緊鄰發(fā)電機(jī)，以縮短管路和運(yùn)行操作方便。勵(lì)磁盤與機(jī)旁盤裝置在距離墻壁0.8m處。7.5.2 吊物孔水電站廠房只在發(fā)電機(jī)層設(shè)有吊車，其他層如水輪機(jī)層的一些小型設(shè)備需要檢修時(shí)，要將其吊運(yùn)到發(fā)電機(jī)層的安裝場(chǎng)，這就需要在發(fā)電機(jī)層的樓板上設(shè)置吊物孔，用于起吊發(fā)電機(jī)層以下幾層的一些小型設(shè)備?？壮叽鐬?/p>

28、2.2m×1.6m的吊物孔，蓋有承重蓋板。第八章 副廠房的布置設(shè)計(jì)副廠房：應(yīng)緊靠主廠房，基本上布置在主廠房的上游側(cè)，下游側(cè)和端部，可集中一處，也可分兩處布置，本設(shè)計(jì)布置在主廠房的上游側(cè)。副廠房的組成、面積和內(nèi)部布置取決于電站裝機(jī)容量、機(jī)組臺(tái)數(shù)、電站在電力系統(tǒng)中的作用等因素。8.1 中央控制室中控室是為了集中地對(duì)整座電站發(fā)電、配電、變電設(shè)備以及下游水位、流量進(jìn)行監(jiān)視和控制而集中布置各種控制儀表的專門房間。其中布置有各種指示盤、同步盤、記錄盤等控制盤、直流盤、保護(hù)盤和信號(hào)盤等，它是電站的神經(jīng)中樞。中控室應(yīng)盡量靠近主機(jī)房，交通方便。同時(shí)與開關(guān)站之間有方便通道聯(lián)系。引水式廠房中央控制室應(yīng)盡量

29、靠近主機(jī)房和開關(guān)站之間，并靠近機(jī)組。一般也常布置在主廠房的一端，此時(shí)應(yīng)結(jié)合裝機(jī)順序?qū)Τ跗诎l(fā)電和分歧過度的各種電纜、維護(hù)通道等進(jìn)行統(tǒng)盤考慮，以保證中控室的安全運(yùn)行。中控室的凈高度一般為44.5m.。中控室和發(fā)電機(jī)層之間最好用玻璃做成隔音墻。中控室下層應(yīng)設(shè)電纜層或電纜夾層，凈高度一般不小于2m，也不宜大于2.5m。中控室附近應(yīng)設(shè)置交接班室、值班室及衛(wèi)生間等。中控室的長為10m，寬為6m，中控室內(nèi)放置7面保護(hù)屏，7面控制屏，3面廠用屏，3面直流屏，外形尺寸均為（cm）60，并設(shè)置一個(gè)工作臺(tái)。中控制的凈高取3.9m 。8.2 高壓開關(guān)室發(fā)電機(jī)低壓配電設(shè)備是指發(fā)電機(jī)引出線至主變壓器升壓前的低壓配電設(shè)備。

30、位于發(fā)電機(jī)和主變壓器之間，并盡可能縮短其距離。發(fā)電機(jī)低壓配電設(shè)備通常布置于成套的開關(guān)柜中，其副廠房稱為高壓開關(guān)室。高壓開關(guān)室，當(dāng)其長度超過7米時(shí)，應(yīng)設(shè)兩個(gè)向外開的門出口，通向其他房間或室外。不應(yīng)布置在廁所、浴室的下面。高壓開關(guān)室長為10m，寬為6m，里面放置13個(gè)高壓開關(guān)柜，將開關(guān)柜設(shè)置成兩排，中間的維護(hù)通道為1m，尺寸為長（cm）120。開關(guān)室布置在安裝場(chǎng)上游側(cè)，開關(guān)室設(shè)有二扇寬度為1.2m的門。8.3 廠用設(shè)備的布置廠用電大部分是交流電，廠用變壓器常設(shè)兩臺(tái)，一臺(tái)備用，布置在廠用開關(guān)室內(nèi)。廠用電小部分是直流電，主要供給操作電路、信號(hào)以及繼電器用電。直流電來自蓄電池，廠房一般需設(shè)直流電設(shè)備室。

31、直流配電室一般包括蓄電池室、酸室、套間、充電機(jī)室、通風(fēng)機(jī)室、直流配電盤等，它們應(yīng)作為一個(gè)整體而布置在一起。根據(jù)以上要求將儲(chǔ)酸室和蓄電池室布置在一起。儲(chǔ)酸室，寬度為4.3m，長度為5.6m；蓄電池室布置在儲(chǔ)酸室的旁邊，寬度為4.3m，長度為5.8m。8.4 樓梯廠房各層之間用樓梯作主要交通通道，運(yùn)行人員上下各層從樓梯上通行。從副廠房到安裝間的樓梯寬為1.5m，從主廠房到副廠房的樓梯寬為1.2m。8.5 廠變和工具間廠變和工具間布置在開關(guān)室和中控室之間，廠變寬度為2.0m,長度為3m。工具間布置在發(fā)電機(jī)層旁邊，鄰近安裝間的位置，作為放置日常工具與零碎用品的場(chǎng)所。故將工具間布置在開關(guān)室的旁邊，鄰近安

32、裝場(chǎng)，寬度為3.0m,長度為3.8m8.6 值班室和休息室值班室和休息室布置在中控室旁邊，值班室長為6m，寬為3m；休息室長為6m，寬為2.5m。8.7 調(diào)度室和通訊室調(diào)度室和通訊室依次布置在休息室旁邊，尺寸都為：長6m，寬2.5m。8.8 衛(wèi)生間衛(wèi)生間布置在通訊室旁邊，長為6m，寬為2.5m。第九章 水電站樞紐布置9.1 廠房主廠房布置在河流右岸，上游坡腳較平坦處，以減少開挖量。尺寸：38.42×20.33m。9.2 主變壓器場(chǎng)變壓器場(chǎng)應(yīng)盡量布置在露天場(chǎng)地，保證良好的通風(fēng)條件；最好能靠近低壓配電裝置和主廠房，可減少事故幾率；其場(chǎng)地最好與裝配廠高程一致，并有軌道相連，以便與將變壓器運(yùn)

33、送到裝配場(chǎng)進(jìn)行檢修。變壓器場(chǎng)面積為25m×20m。9.3 引水道引水渠道在河流右岸，長356米的引水渠道，設(shè)計(jì)引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形斷面，邊坡為1：1，底寬3.5米，水深1.8米，縱坡1：2500，糙率0.275，渠內(nèi)流速按0.755米每秒設(shè)計(jì)，渠道超高0.5米。在渠末建一壓力前池，按地形和地質(zhì)條件，將前池布置成略呈曲線形。池底縱坡為1：10。通過計(jì)算得壓力前池有效容積約320立方米。大約可以滿足一臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行三分鐘以上，壓力前池內(nèi)設(shè)有工作閘門、攔污柵、沉砂池和溢水堰等。9.4 壓力鋼管兩根直徑1.2米的主壓力鋼管，鋼管由壓力前池引出直至下鎮(zhèn)墩各長約110米，在廠房

34、前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺(tái)機(jī)組，支管直徑經(jīng)計(jì)算采用直徑0.9米。鋼管露天敷設(shè)，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度。 9.5 尾水道每臺(tái)機(jī)組設(shè)單獨(dú)尾水渠，經(jīng)尾水平臺(tái)（尾水閘門）后合并引入河流。9.6 對(duì)外交通引水式廠房一般沿河岸布置，進(jìn)廠公路可沿等高線進(jìn)入廠房，寬采用6米。第十章 開挖量的計(jì)算鋼管內(nèi)徑D0=1.2m，鋼管間距l(xiāng)=1m，管軸線與地面傾角j=31°。開挖斷面及開挖布置圖如下圖所示： 圖10-1 開挖尺寸示意圖 圖10-2 開挖路線示意圖 圖10-3 開挖線布置圖-1（廠房處斷面）圖10-4 開挖線布置圖-2（升壓站斷面） 圖10-5 挖方計(jì)算輔助圖-3通過運(yùn)用CAD工具丈

35、量開挖線與原地表線所圍成的面積，再乘以開挖寬度，切分開挖體積進(jìn)行計(jì)算開挖量，計(jì)算過程和結(jié)果如下表10-1所示：各段所對(duì)應(yīng)的開挖體積： 表10-1 開挖量計(jì)算表面域名稱大?。ǎ?5821.2142.612.7126.7加權(quán)平均寬度（m）538.4238.426060體積（）2290814.88821636.692762.61602總體積（）7106.1802 故總開挖量為7106.18第十一章 分析與總結(jié)11.1 問題分析11.1.1 壓力鋼管支管的直徑在任務(wù)書中，給定的壓力鋼管支管直徑為0.9m，而給定的蝶閥直徑為0.8m，這個(gè)問題有待解決。本設(shè)計(jì)，根據(jù)附圖確定了壓力鋼管支管直徑為0.75m。11.1.2 主廠房尺寸計(jì)算在主廠房尺寸計(jì)算中，由于所給設(shè)備的尺寸信息不足，以及對(duì)于機(jī)電設(shè)備吊裝過程的認(rèn)識(shí)不充分，加上沒有經(jīng)驗(yàn)，理解起來比較抽象。之前在教材中所接觸的更多是立式廠房的計(jì)算，臥式廠房的可用資料少，導(dǎo)致計(jì)算過程比較粗略。11.1.