四川大发水电站厂房设计毕业设计

目录
摘要 (1)
1 前言 (3)
2 基本资料 (4)
2.1 工程概况 (4)
2.2 工程地质 (5)
2.2.1 地形地貌 (5)
2.2.2 地层岩性 (6)
2.2.3 地质构造 (7)
2.3 工程水文 (8)
2.3.1 气象特性 (8)
2.3.2 流域概况 (8)
2.3.3 基本水文资料 (9)
3 工程等级及防洪标准的确定 (10)
3.1 工程等级及建筑物级别 (10)
3.2 洪水标准 (11)
4 电站枢纽总布置 (11)
4.1 厂房类型的确定 (11)
4.2 枢纽布置 (12)
5 水轮机及发电机的计算 (14)
5.1 水轮机型号选择 (14)
5.2 水轮机CJ20型水轮机的主要参数选择 (15)
5.2.1 布置方式的选择 (15)
5.2.2 水轮机主要参数选择 (15)
5.3 发电机主要尺寸估算 (17)
5.3.1 发电机内部尺寸估算 (17)
5.3.2 发电机外形尺寸估算 (18)
5.3.3 轴向尺寸计算 (19)
5.3.4 发电机重量估算 (20)
5.4 尾水管形式及其主要尺寸确定 (20)
5.5 起重机的型号确定 (21)
6 厂房设计 (23)
6.1 主厂房的轮廓尺寸确定 (23)
6.1.1主厂房长度L的确定 (23)
6.1.2 主厂房宽度B的确定 (24)
6.1.3 主厂房各层高度和高程的确定 (25)
6.2 厂区布置 (28)
6.3 厂房布置 (28)
7 吊车梁的构架计算 (30)
7.1 吊车梁的结构设计 (30)
7.2 吊车梁的受力计算 (31)
7.2.1 吊车梁的荷载计算 (31)
7.2.2吊车梁内力计算 (33)
7.2.3 吊车梁承受扭矩和抗拒钢筋计算 (35)
7.3 吊车梁配筋计算 (36)
8 安装间楼板配筋计算 (43)
8.1 板、次梁、主梁尺寸拟定 (43)
8.1.1板的尺寸拟定 (43)
8.1.2次梁的尺寸拟定 (43)
8.1.3主梁的尺寸拟定 (44)
8.2 楼板的配筋计算 (44)
8.3 次梁的配筋计算 (46)
8.4主梁的配筋计算 (48)
8.5 跨中挠度计算 (50)
8.5.1 计算荷载效应 (50)
8.5.2 计算受弯构件的短期刚度 (50)
8.5.3 计算受弯构件的长期刚度B (51)
8.5.4 计算受弯构件挠度 (52)
9 结论 (52)
总结与体会 (53)
谢辞 (54)
参考文献 (55)
附录1 混凝土的参数 (56)
附录2 钢筋材料的参数 (57)
摘要
本次毕业设计的题目是四川大发水电站厂房设计。

其设计的主要内容包括枢纽布置、主要设备型号选择计算、厂房布置设计和结构设计、吊车梁配筋计算、安装间楼板配筋计算。

整个设计过程主要通过课程所学知识、查阅相关设计规范以及设计手册等有关资料并在老师的指导下完成。

主要的设计成果有以下内容：水轮机型号CJ-L-300/6×26，发电机型号为SF110—68/1280，起重机为2×300t双小车小车桥式起重机，主厂房长度为66.4m，主厂房宽度为24m。

关键词：大发水电站；厂房设计；结构设计，配筋计算
Abstract
The subject of this graduation project is of Sichuan Dafa hydropower plant design.
The main content of this design include the layout of the hub, the selection and calculation of the model of the main equipment, plant layout and structural design.
Throughout the design process, mainly through classroom knowledge, access to the relevant design specifications and design manuals, and completed under the guidance of their teachers.
Major design achievements include: the model of the turbine CJ-L-300/6×26generator model SF110-68/1280, crane bridge crane 2×300t double car, the length of the main plant is 66.4m, the width of the main plant is 24m.
Keywords: Dafa hydropower station; plant design; stuctural design; reinforcement calcuilation
1 前言
本毕业设计的主要目的是对我这几年专业学习成绩的一个检验，当然这次毕业设计的意义不仅仅是对学习的一个检验。

检验学习的成绩只是一个基本的要求，在完成设计的过程中更是锻炼了让我们在遇到新知识时勇于去学习、解决的能力。

选择水电站厂房设计作为这次的毕业设计主要是因为厂房在水电站中占有较大的投资比例，且其具有极大的重要性。

并且想通过这次的设计将所学知识合理的运用到设计中去，让自己所学的知识在设计中体现，以顺利完成该设计的目标和要求。

这次设计的主要范围是厂房和配筋两部分，设计达到的深度大致为主要结构尺寸确定和部分设备、线路的布置描述。

厂房是整个水电站枢纽建筑物中的一个主要建筑物，它的正确设计对于水电站的正常运行以及经济效益都有重大影响，不管是在国内还是在国外的水电站，对水电站厂房的设计都很重视。

这次设计主要需解决的问题在于各种主要设备的参数、尺寸等的计算，以此根据相关资料选择经济合理的设备型号；厂房的平面尺寸以及立面尺寸的计算和选择；吊车梁和楼板配筋以及强度等验算。

2 基本资料
2.1 工程概况
田湾河是大渡河中游右岸的一条支流，发源于贡嘎山西侧，主源莫溪沟与最大支流环河均位于康定县境内。

莫溪沟由北向南流，至子梅转向东南流，在魏石达先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸汇入后始称为田湾河。

下行至界碑石进入石棉县境内并有环河自右岸汇入，继续向东南流至金窝下游1km处的龚家沟口转向东北流，经草科、田湾在两河口注入大渡河。

田湾河地理位置界于东经101°41′～102°11′、北纬29°12′～29°47′之间。

流域左侧中上游以贡嘎山与磨西沟分水，下游与两叉河和什月河相连；右侧草科以下与瓦罗沟接壤，其余则与松林河为邻。

田湾河从巴王海至河口河道长48km，天然落差2120m，河道平均比降44.2‰。

全流域面积1400km2，河口多年平均流量42.3m3/s，水力资源理论蕴藏量870MW，是四川省水力资源相当优越的中型河流。

本流域山高谷深，河流深切，分水岭高程一般在3000～5000m，有雪山、冰川分布。

最高的贡嘎山主峰海拔达7556m。

岭谷相对高差1000～3000m，呈典型的高山峡谷地貌。

田湾河流域支流众多，多从右岸汇入，较大的支流右岸有环河、龚家沟、油房沟、唐家沟、陈家沟、大泥口沟、大发沟；左岸有高家沟、喇嘛沟、倪厂沟等。

其中最大的支流为环河，集水面积392km2，占全流域面积的28%，河口多年平均流量11.8m3/s。

支流环河仁宗海口至环河汇口平均比降89.7‰，是田湾河比降之最。

在干流和支流环河上各有一天然海子，干流上为巴王海（现已被淤满）；环河上为仁宗海，天然状况水面面积1.16km2，库容0.171亿m3，最大水深29m。

大发水电站坝址以上流域面积1162km2，多年平均流量35.3m3/s；正常蓄水位1691.56m，最低运行水位1686.87m，调节库容5.73万m3，具有日调节能力；电站水轮机安装高程1177.30m，单机额定引用流量29.0m3/s，最大引用流量58.0m3/s；电站最大水头513.8m，最小水头482m，额定水头482m，安装2台120MW水斗式水轮发电机组。

电站枯水年枯水期平均出力82.7MW，多年平均年发电电量12.617亿kW·h。

图2-1 梯级联合运行电站地理位置分布图
2.2 工程地质
2.2.1 地形地貌
田湾河流域区域地质构造背景十分复杂，地震活动频繁，界碑石以下地震基本烈度为Ⅶ度至Ⅸ度。

流域内边坡岩体破碎，风化较甚，滑坡、崩塌、坡积皆发育，从而为泥石流提供大量松散碎屑物质。

金窝以下的右岸支沟普遍发育现代泥石流，沟口分布有大小不一的泥石流堆积扇，尤其是龚家沟、油房沟、唐家沟、大发沟都是十分活跃的泥石流沟，历史上都曾经暴发过大规模的泥石流。

流域内地热活动十分强烈，河谷两岸多有温泉分布。

大发水电站地处川西高原东南边缘贡嘎山强烈隆起区，区内群山矗立，山岭海拔高程一般3600~5000m，西北部贡嘎山最高达7556m，常年白雪皑皑，属高山区。

区内河谷深切，高差达1000~3000m，呈典型的高山峡谷地貌。

工程区田湾河自西向东流经田湾乡花生棚子汇入大渡河，河谷较宽阔，谷底宽100~200m，河道平均坡降30‰。

田湾河流域发育有五级阶地。

除田湾乡、杜河坝Ⅰ~Ⅴ级阶地发育较全外，其余河段包括环河多见Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地。

其中Ⅰ级阶地为堆积阶地，Ⅱ级阶地为堆积或基座
阶地，Ⅲ~Ⅴ级阶地为基座阶地。

各级阶地发育特征见表2-1。

表2-1 田湾河流域阶地特征表
2.2.2 地层岩性
区内出露地层以磨西断裂为界可划分为东部未变质的沉积岩、岩浆岩区和西部的沉
积变质岩区。

磨西断裂以东主要分布一套古生界海相和中生界陆相地层及晋宁~澄江期基性~超基性岩、闪长岩、花岗岩；磨西断裂以西为一套古生界和中生界区域变质地层，以及少量印支~燕山期花岗岩（见表2-2）。

大发水电站工程区即位于西部变质岩区，主
要地层为二叠系变质岩，岩性复杂。

表2-2 区域地层岩性一览表
2.2.3 地质构造
田湾河流域位于甘孜褶断带与川滇南北向构造带交汇部位，地跨松潘甘孜地槽褶皱系和扬子准地台两大构造单元，区域地质构造背景复杂。

工程区位于贡嘎山断块的东北部，断块东侧以磨西断裂为界与黄草山断块相邻，西侧以玉农希断裂为界与雅江～理塘断块毗连。

区内有大发、大泥沟、草科等次级断裂呈北北西向或近南北向展布（表2-3）。

表2-3 大发水电站区域构造特征简表
2.3 工程水文
2.3.1 气象特性
田湾河流域位于四川盆地向青藏高原的过渡地带，属亚热带季风气候区。

流域内由于地势高差悬殊，立体气候显著。

气温由下游随海拔高程升高而逐渐递减，金窝（海拔约2000m）年平均气温11℃左右，草科至河口（海拔1400～1000m）多年平均气温13～15℃左右。

降水量则山地多于河谷，具有随海拔高程上升而增加的规律。

田湾雨量站多年平均年降水量为1252.3mm，草科以下的河谷地带，冬季寒冷少雨，夏季酷热多雨，干湿季明显，每年4月降水量明显增多，4～10月降水量占全年降水量的90%以上。

本流域易产生地形雨，且夜间降雨较多。

表2-4 田湾雨量站多年平均降水量统计表
2.3.2 流域概况
田湾河为大渡河右岸一级支流，发源于贡嘎山西侧的康定县境内。

大致由北向南流，至子梅转向东南流，在魏石达上、下先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸入汇后即称为田湾河。

下行至界碑石进入石棉县境并有环河自右岸汇入，水量大增，继续向东南流至金窝下游1km处的龚家沟口转向东北，途经草科、田湾在两河口注入大渡河。

田湾河
km。

干流河道全长84.5km。

流域面积14002
田湾河流域位于东经101°41′～102°11′、北纬29°12′～29°47′之间，左侧中上游以贡嘎山与磨西沟分水，下游与两叉河和什月河相连；右侧草科以下与瓦罗沟接壤，其余则与松林河为邻。

腾增沟口以上为上游，腾增沟口～界碑石为中游，界碑石以下为下游。

2.3.3 基本水文资料
田湾河流域先后建有田湾水文站、大泥口水文站、金窝水文站、界碑石水文站等，田湾河相邻流域松林河上建有安顺场水文站。

选取田湾河大泥口水文站作为本工程水文分析计算的设计依据站，松林河安顺场水文站为主要参证站。

各水文站基础资料观测情况详见表2-5。

表2-5 田湾河及邻近流域松林河水文站资料情况一览表
田湾河流域径流以降水补给为主，其次为冰川融雪水及地下水。

径流的年内分配不均，大泥口站汛期（5月～10月）的水量占年径流量的78.3%，其中以8月份为最丰，占年径流量的17.1%；枯期（11月～翌年4月）水量占年径流量的21.7%，全年以3月份水量最枯，仅占年径流的2.65%。

径流的年际变化不大，以大泥口站为例，多年平均流量39.4m3/s，最大年平均流量49.7m3/s，最小年平均流量29.5m3/s，两者比值仅为1.68。

根据大泥口水文站径流系列按面积比推算至大发电站坝址，并分别对年（5～翌年4月）和枯水期（11～翌年4月）径流进行频率计算，径流计算成果见表2-6。

表2-6 大发水电站坝址径流成果比较表
3 工程等级及防洪标准的确定
3.1 工程等级及建筑物级别
大发水电站位于田湾河下游，是田湾河流域规划中最末一个梯级，为单一发电工程，
无供水、灌溉、防洪等综合利用要求。

大发水电站装机容量240MW，根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》DL5180，本工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，永久性主要水工建筑物级别3级，次要建筑物级别4级，临时性建筑物级别5级。

3.2 洪水标准
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》DL5180和《防洪标准》GB 50201规定，本工程3级永久性建筑物的设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准500年一遇；3级永久性水电站厂房设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准200年一遇；3级永久性建筑物消能防冲设计洪水标准30年一遇。

各永久性主要水工建筑物洪水标准及洪峰流量见表3-1。

表3-1 各永久性主要水工建筑物洪水标准及洪峰流量
4 电站枢纽总布置
4.1 厂房类型的确定
本枢纽工程采用的是底格拦栅坝取水、首部设置调节池、长引水隧洞的混合引水式开发。

根据初步判定，厂房类型可选择的有岸边引水式厂房和地下厂房。

本流域山高谷深，河流深切，分水岭高程一般都在3000~5000m，有雪山冰川分布。

西北部最高的贡嘎山主峰海拔高达7556m，常年白雪皑皑，属高山区。

岭谷相对高差1000~3000m，呈典型的高山峡谷地貌。

工程区田湾河自西向东流经田湾乡花生棚子汇入大渡河，河谷较宽阔，谷底宽100~200m，河道平均坡降为30‰。

若厂房类型选用岸边引水式厂房，引水隧洞位于上游左侧，则厂房只能布置在左岸下游侧，但由于该流域地形地势险峻，布置引水式厂房并没有合适的位置，就需要开挖山体，开挖量非常巨大，而且该流域山体地质情况复杂，在岸边开挖山体以后很难保证边坡的稳定，又需要投资巨大的资金来维护边坡的稳定。

从安全和经济的角度来考虑，采用该类型的厂房是非常不合理的。

综合考虑，因地形及地质条件因素，岸边式引水厂房的方案不可行。

该区域地下岩性为中厚~厚层细晶灰岩夹板岩，岩石属于微风化~新鲜，局部弱风化，之谜坚硬，抗压强度较高，抗风化能力较强，岩体裂隙叫发育，嵌合紧密。

故该水电站厂房采用地下厂房，布置在下游左岸山体内。

4.2 枢纽布置
大发水电站采用底格栏栅坝取水、首部设置调节池、长引水隧洞、地下厂房的混合引水式开发。

整个工程由首部枢纽、引水系统和厂房枢纽三部分组成：坝址位于田湾河下游河段喇嘛沟沟口上游400m处；引水系统布置于田湾河左岸，引水隧洞总长9.506km （含引水涵管），压力钢管长约810m；厂址位于方大坪的左岸山体内，坝址、厂址相距约11km。

首部枢纽由底格栏栅坝、引水渠、沉砾池、汇水池（上游金窝水电站尾水与大发引水渠交汇处）、跨喇嘛沟渡槽、调节池及进水闸等建筑物组成。

底格栏栅坝坝长39m，底宽10m，坝高5.82m，坝顶高程1693.82m，坝内设一排取水廊道，廊道水平宽度2m，廊道深度1.63～3.58m，设计取水流量16m3/s（引取区间流量）。

两岸连接坝段为混凝土重力坝，坝顶高程1701.00m，坝顶宽6m。

首部采用水平铺盖防渗方式。

坝上游设钢筋混凝土水平防渗铺盖，长40m，厚度1m，两岸设钢筋混凝土护坡与铺盖连接共同防渗，厚度1m，护坡顶高程1701.00m。

坝下游设钢筋混凝土防冲护坦，护坦长35.80m，厚度1.5m，纵坡15%。

护坦后紧接20m长的钢筋混凝土海漫，为平坡，厚度1.5m。

护坦及
海漫下设排水反滤层，两侧设导墙，海漫末端设置6m 深的浆砌石防冲槽。

图4-1 首部枢纽布置图
引水隧洞布置于田湾河左岸，地处高山峡谷区，地形相对高差一般大于1000m ，河谷深切，坡面较完整，坡度一般30~50°局部为陡壁。

主要发育有5条支沟，从上至下依次为倪厂沟、小唐家沟、杨家沟、蒋家沟和张家沟，其中倪厂沟是隧洞区段切割较深的最大支沟，覆盖层堆积较厚，其余4条沟切割较浅，在1700m 以上高程沟心基岩裸露。

引水系统主要由引水涵管、引水隧洞、调压室和压力管道等组成。

引水隧洞全长9506m ，其中涵管段长142.92m ，隧洞段长9363.61m ，设计引用流量为58.0m 3/s 。

涵管段进口底板结构高程1676.70m ，底坡i=0.0010495；在涵0+142.92m （（引）0-025.30m ）处底板结构高程1676.55m ，同时该处为进洞点和变坡点，底坡变为i=0.0042337；在隧洞段（引）7+7881.85m 处底坡变为i=0.0070652，此处底板结构高程1643.17m ；隧洞段（引）9+321.308m 到调压室中心线处底坡变为i=0，调压室中心线处底板结构高程1633.00m 。

调压室为水室式，上室长45.00m ，下室长20m ，竖井直径7.5m ，最大高度84.4m ；压力管道主管总长776.19m ，全线采用钢板衬砌。

厂区枢纽由地下厂房（主、副厂房）、交通洞、排风洞、尾水洞和地面220kV 联合开关站等建筑物组成。

主厂房尺寸为m 06.47244.66⨯⨯（长*宽*高）。

图4-2 厂区枢纽布置图
5 水轮机及发电机的计算
5.1 水轮机型号选择
水电站最大水头Hmax=514m ，设计水头Hr=482m ，加权平均水头Hav=494m ，最小水头Hmin=482m ，装机容量为240MW ，初步布置2台机组，则单机容量为120MW 。

根据该水电站的水头变化范围428~514m ，在水轮机系列型谱表（表4-1）——斗叶式转轮型谱参数，查出合适的机型为CJ20。

并查得其相关参数为：水斗数
22~201=M z ；min /3910'r n =；s /L 30m ax 1'=Q ；直径比3.110
1
==
d D m 。

表5-1 斗叶式转轮型谱参数
使用水头 转轮型号 斗叶数 转轮节圆直径与最优单位转速 使用最大单位流量
5.2 水轮机CJ20型水轮机的主要参数选择
5.2.1 布置方式的选择
大中型机组立式、卧式均有使用，小型机组一般采用卧式。

卧式布置拆卸方便，但每个转轮只能布置1~2个喷嘴，荡喷嘴数目增多时，必须增加转轮数；立式布置可在同一个转轮上布置2~6个喷嘴，但当喷嘴数多达3个以上时，转速不宜选得太高以免各射流之间相互影响，而降低水轮机的效率。

5.2.2 水轮机主要参数选择
（1）转轮直径1D 的确定
选用模型转轮在限制工况的s /L 301'
=Q ；查得限制工况的效率855.0=M
η，并
取该工况下855.0==M ηη,则转轮直径 1D 为：
m 85.2855
.04826103.081.9120000
81.92301'
12
/3=⨯⨯⨯⨯⨯==η
r p r H z z Q N D p z —转轮个数，取1；
0z —喷嘴个数，取6。

冲击式水轮机的标称直径目前尚未形成系列，故选偏高为0.1的整数倍，即选用
m 9.21=D 。

（2）射流直径d 0的选择
通过水轮机的最大流量为：
68.29855
.048281.9120000
81.9=⨯⨯==ηr r H N Q s /m 3
由此可求得射流直径为：
258.0482
6168
.29545.0545.000=⨯⨯==r p H z z Q
d m
选取0d =260 mm ，则直径比3.1126
.094.2D 01===
d m ，符合推荐值，并由此选用喷嘴直径31220.10==d d n mm ，取转轮直径3D 1
= m 。

（3）转速n 的选择
23.29194
.2482
39110'===
D H n n a min /r 选用相邻偏高的标准同步转速n =300
min /r 。

（4）水斗数Z 1的选择
43.2226
.094
.267.667.6011===d D z 选用1
z =22。

（5）水轮机工作范围验算
1564.0855
.048294.281.9120000
81.92
32
23max 1'21
=⨯⨯⨯=
=
η
r
r
H D N Q s /m 3
对6喷嘴
0130.01564.012
1
m ax 1'
==Q s /m 3 = s L s L /0.30/0.13<
2.404820130.0300min 1max
1'=⨯==H nD n min /r
2.40482
94.230011'
=⨯==
r r H nD n min /r
min /9.38514
94
.2300max 1min 1'r H nD n =⨯==
从CJ20型水轮机模型综合特性曲线（《水利机械》P66 图3-11）可以看出，由
0.13max 1'=Q 、2.40max 1'
=n 、9.38min 1'=n 所包含的工作范围大部分都在高效率
区，其最高效率max η=85.5%。

所以对所选择的型号26
6300
L 20CJ ⨯——及其参数是
满意的。

（6）安装高程a Z 的确定
立式水轮机的安装高程为：
2
Z 1
D h p w a +
+∇= 式中w ∇为最高尾水位，w ∇=1173.07 m ；
p h 为排水高度，p h =3.09 m
则： 66.117735.009.307.1173Z =⨯++=a m
5.3 发电机主要尺寸估算
5.3.1 发电机内部尺寸估算
（1）极距τ 4
2P
S K f j
=τ
式中：f S —发电机额定容量，=f S 120000KW ；
P —磁极对数，取30；
j K —系数，一般取8~10，这里取j K =9.5
则： 53.6530
2120000
5.94
=⨯⨯=τ
cm
（2）定子内径i D
i D =
πτ
P 2=
14
.353
.65302⨯⨯=1210 cm
（3）定子铁芯长度t I
e
i f
t n CD S I 2
=
式中：e n —额定转速，e n =300 r/min ； i D —定子内径；
C —系数6-6-105.6~104**，这里取6-105*
则： t I =1503001210105120000
2
6-=⨯⨯* cm
035.0027.0300
1501210
<=⨯=e t i n I D 所以采用全伞式发电机。

（4）定子铁芯外径a D e n =300 r/min > 166.7 r/min
a D =i D +τ=1210+ 65.53 =1275.53 cm
则取a D =1280 cm ，故发电机型号为1280/68110-SF 。

5.3.2 发电机外形尺寸估算
（1）定子机座外径1D
1D =1.20a D =1.20×1280=1446 cm
（2）风罩内径2D
2D =1D +200=1446+200=1646 cm
（3）转子外径3D
δ23-=i D D
式中：δ—单边空气间隙，取2 cm
3D =1210－2×2=1206 cm
（4）下机架最大跨度4D
4D =5D +1 m 式中：5D —水轮机基坑直径，5D =770 c m
4D = 770+100=870 cm
（5）推力轴承外径6D 和励磁机外径7D
查《水利机械》，6D =4200 cm ，7D =3600 cm
5.3.3 轴向尺寸计算
（1）定子机座高1h
1h =t I +2τ=150+2×65.53=304 cm
（2）上机架高度2h 对于全伞式承载机架
2h =0.1i D =0.1×1210=121 cm （3）推力轴承高度3h ，励磁机高度4h ，机架高度5h 和永磁机高度6h 3h =156 cm
4h =150~180 cm ，取180 cm 5h =50~70 cm ，取70 cm
6h =95 cm
（4）下机架高度7h 全伞式非承载机架
7h =0.225i D =0.225×1210=272 cm
（5）定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离8h 全伞式非承载机架
8h =0.19i D =0.19×1210=234 cm
（6）下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离9h
按已生产的发电机统计资料，一般为70~15 cm ，取9h =94 cm
（7）转子磁轨轴向高度10h
10h =)100~70(+t I cm=150+74=224 cm （8）发电机主轴高度11h
11h =（0.7~0.9）H
式中：H —发电机总高度，即由主轴法兰盘底面至发电机顶部的高度
987654321h h h h h h h h h H ++++++++= 9423427295104180156121304++++++++= 1560= cm
11h =0.885×1560=1380.6 cm
（9）定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离12h 12h =0.81h +10h =5.4682243048.0=+⨯ cm
5.3.4 发电机重量估算
（1）发电机总重量f G （t ）
f G 3
2
1⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=e f n S K
式中：1K —系数，对全伞式发电机取8~10，在此处取10
890300120000103
2
=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=f G t
（2）发电机转子重量一般可按发电机总重量的1/2估算
4282
8562===f
G G t （3）发电机飞轮力矩
t i I D K CD 5.322=
式中：2K —经验系数，当375100≤≤e n 时，2K =5.2；
i D —定子内径，12.1m ；
t I —定子铁芯长度，1.5m 6.480665.11.122.55.32=⨯⨯=CD 2m KN •
5.4 尾水管形式及其主要尺寸确定
根据本电站的总装机容量为大中型水电站，为了减少尾水管的开挖深度，采用标准弯肘型尾水管。

是由进口直锥段，肘管和出口扩散段三部分组成，尾水管尺寸见下表5-2。

表5-2 尾水管尺寸参数（m ）
尾水管肘管是一90度变断面，起出口为矩形，断面断面水流由于在肘管中转弯受到离心力的作用，又去曲率越小，半径越小，产生的离心力越大。

一般推荐使用合理半径40.1~6.0R
D ）（=，外壁6R 用上限，内壁7R 用下限，为了减少水流在转弯处的脱
流及涡流损失，因此将肘管出口做成手速断面，并使断面的高度缩小，宽度增大，高宽比约为0.25，肘管进出口面积比约为1.3左右。

所以外壁半径5.35.30.16=⨯=R m ，
内壁半径1.25.36.07=⨯=R m 。

尾水管大致形状如下图5-1所示。

图5-1 尾水管示意图
5.5 起重机的型号确定
由发电机的型号以及水轮机重量可知，吊运部件最大重量为428吨，查大单位双小
车桥式起重机主要参数表选择t 3002 起重机，起各主要参数如下：
小车起重量，主钩300 t ，副钩50 t 跨度22 m 起升高度25.5 m 最大轮压78.0 t 起重机重量215 t 小车轨距5800 mm 小车轮距2880 mm 大车轮距5800 mm
大梁底面至轨顶距离250 mm 起重机最大宽度10680 mm 轨道中心至起重机外端距离460 mm 轨顶至起重机顶端距离5400 mm 轨顶至缓冲器距离1200 mm 车轮中心至缓冲器外端距离920 mm 操作室底面至轨顶距离2500 mm 两小车吊钩间距离4300 mm
吊钩至轨面距离，主钩1300 mm ，副钩610 mm 吊钩至轨道中心距离1800 mm 推荐使用大车轨道型号QU-120 起重机示意图如下。

图5-2 双小车桥式起重机示意
6 厂房设计
6.1 主厂房的轮廓尺寸确定
6.1.1主厂房长度L 的确定
装有立式冲击式水轮机的厂房机组段长度，主要由蜗壳、尾水管、发电机等设备在X 轴方向的尺寸来确定，同事还考虑机组附属设备及主要通道，吊物孔的布置及其所需尺寸。

（1）机组段长度1L 可按下式计算
1L =x L ++x L -
式中：x L +—机组段X +方向最大长度 x L -—机组段X -方向最大长度
x L +和x L -可按《水利机械》中的公式按发电机层计算。

发电机层：
x L +=
33
22δϕ++b
x L -=332
2δϕ++b
式中：3ϕ—发电机风罩内径，16.5 m
b —两台机组间风罩外壁的净距，一般为1.5~2.0 m ，这里取2.0m
3δ—发电机风罩壁厚，一般为0.3~0.4 m ，这里取0.4 m
则：
x L +=65.9
4.022
25.16=++ m
x L -=65.94.02
2
25.16=++ m
所以机组段长度
1L =x L ++x L -=9.65+9.65=19.3 m ，取20 m 。

（2）边机组段的附加长度L ∆
L ∆=(0.2~1.0)1D =0.8×3.0=2.4 m
（3）安装间长度2L
2L =(1.0~2.0)1L =1.2×20=24 m
（4）主厂房长度L
4.664.22420221=++⨯=∆++=L L nL L m
图6-1 主厂房长度计算简图
6.1.2 主厂房宽度B 的确定
以机组中心线为界，厂房宽度B 可分为上游侧宽度1B 和下游侧宽度2B 两部分。

1B —上游侧厂房宽度，1B =1D α,α=1.8~6.0，这里取3.5 1B =3.5×3=10.5 m
2B —下游侧厂房长度，亦尾水管的长度
2B =（3.5~4.5)1D =4.5⨯3=13.5 m
所以厂房宽度
B=1B +2B =10.5+13.5=24.0 m
6.1.3 主厂房各层高度和高程的确定
由于水斗式水轮机在我国还未形成系列产品，相关资料很是匮乏，无法找到水轮机的详细尺寸及细部构造，在以下计算过程中所用到相关于水轮机的细部尺寸，如：喷管半径、发电机定子高度、上机架高度、最大部件高度等，均按经验选取。

(1) 水轮机安装高程1∇的确定
由水轮机的计算部分可知：1∇=1177.66m
(2) 水轮机层地面高程2∇的确定
从水轮机安装高程向上量取喷管半径和喷管上部混凝土层的厚度，可得到水轮机层地面高程。

2∇=1∇+r +4h
式中：r —喷管半径，r =1.0 m 4h —进水管混凝土保护层厚度，不小于1m ，取4h =2.0m ，
则：
2∇=1177.66+1.0+2.0=1180.66m (3) 发电机安装高程3∇的确定
3∇=2∇+5h +6h
式中：5h —发电机墩进入孔高度，取5h =2.0m ； 6h —进入孔顶部混凝土厚度，取6h =2.0m ， 则：
3∇=1180.66+2.0+2.0=1184.66m
(4) 发电机层楼板高程4∇的确定
根据设备布置要求，水轮机层的净高不少于3.5~4.0m,否则发电机出线和油气水管道布置困难。

一般情况下，发电机层楼板面与装配场楼板面高程齐平。

4∇=3∇+d h
式中：d h —发电机定子高度，取d h =3.04 m ， 则：
4∇=1185.66+3.04=1188.7 m
(5) 起重机安装高程5∇的确定
起重机的安装高程是指吊车轨顶高程，它是确定主厂房上部结构高度的重要因素。

取决于下列要求：机组拆卸检修起吊最大和最长部件时与机组、墙、设备、柱、地面之间保持水平净距0.3m ，垂直净距0.6~1.0m ，以免由于挂索松弛或雕件摆动而碰坏设备或墙柱；另一方面在装配场检修变压器时，还需满足吊起变压器铁芯所需要的高度。

5∇=4∇+7h +8h +9h +10h +11h
式中：7h —上机架高度，取7h =1.18m ；
8h —吊运部件与固定的机组或设备间的垂直距离，取8h =0.6m ； 9h —最大吊运部件的高度，
9h =4h +5h +6h +d h =2.0+2.0+2.0+3.04=9.04 m ； 10h —吊运部件与吊钩间的距离，取10h =1.0m ； 11h —主钩最高位置至轨道顶面的距离，取11h =4.3 m ， 则：
5∇=1188.7+1.18+0.6+9.04+1.0+4.3=1204.82 m (6) 厂房天花板高程6∇的确定
6∇=5∇+12h +13h
式中：12h —吊车高度，取12h =5.4m ；
13h —吊车与天花板之间的距离，取13h =2.0m 则：
6∇=1204.82+5.4+2.0=1212.22 m (7) 厂房屋顶高程7∇的确定
7∇=6∇+14h +15h
式中：14h —屋顶混凝土面板厚度，取14h =1.0m ； 15h —混凝土面板保护厚度，取15h =0.3m ， 则：。