水电站厂房的设计说明
水电站厂房设计(图文讲解)
水电站厂房设计第一节水电站厂房的任务、组成及类型一、水电站厂房的任务水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。
水电站厂房的主要任务：(1)将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。
(2)布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。
(3)布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。
二、水电站厂房的组成(一)从设备布置和运行要求的空间划分主厂房：布置水电站的主要动力设备(水轮发电机组)和各种辅助设备，设置装配场(安装间)。
副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。
主变压器场：装设主变压器的地方。
水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。
高压开关站：装设高压开关、高压母线、和保护措施等设备的场所，高压输电线由此送往用户。
此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。
(二)从设备组成的系统划分水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统(1)水流系统。
水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。
(2)电流系统。
即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。
(3)电气控制设备系统。
即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
(4)机械控制设备系统。
包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
(5)辅助设备系统。
包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。
水电站厂房
四川水利职业技术学院毕业设计水电站厂房设计姓名：胡超强班级：水工1131学号：1123111专业：水利水电建筑工程学校：四川水利职业技术学院一：设计资料1. 工程概况该水利枢纽位于向河上游，河流全长270公里，流域面积6000平方公里，属于山区河流。
本枢纽控制流域面积1350平方公里，总库容22.15亿立方米，为多年调节水库。
本枢纽的目标是防洪和发电。
主要建筑物有重力拱坝，坝高77.5米，弧长370米；泄洪建筑物；开敞式溢洪道或泄洪隧道；发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。
水电站总装机60MW，装机4台，单机15MW。
电站担任工农业负荷，全部建成后担任系统灌溉负荷。
2. 电站枢纽电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径5.5米，支洞内径3.4米，厂内装置4台混流式立式机组，出线方向为上游，永久公路通至左岸。
3. 设计参数及依据水库及水电站特征参数（1）水库水位水库校核洪水位 140.00m水库设计洪水位 137.00m水库正常高水位 125.00m水库发电死水位 108.00m设计洪水尾水位 77.00m校核洪水尾水位 78.50m1.厂址水位流量关系曲线（厂址处多年平均流量为100m3/s）（2）水电站特征水头最大水头 56.00m 最小水头 38.00m 平均水头 50.84m 计算水头 48.30m （4）地形地质电站枢纽地形参见下页地形图。
右岸地势相对平缓，左岸地势较陡。
枢纽基岩系凝灰岩，岩石抗压强度较高，厂区有第四纪沉积层，厚约3米，河床砂卵石覆盖层平均深2～4m 。
（5）供电方式本电站为四台机组投入系统运行，根据系统要求本电站能作调相运行，水电站主接线采用扩大单元接线方式，采用110千伏、35千伏及发动机电压10.5千伏三种电压等级送电；高压侧采用桥型接线方式。
（6）对外交通下游右岸有永久公路通过。
4、水电站主要动力设备及辅助设备1. 水轮机：由设计水头48.3m 和该机组的出力范围查水轮机型谱表中查水轮机型号为 HL220—LJ —225，水轮机总重284KN 。
水电站厂房布置(设计)
适用于单机容量在数十万MW的大型机组。
六、水电站厂房的起重设备
为了安装和检修机组及其辅助设备，厂房内要装设 专门的起重设备。
最常见的起重设备是桥式起重机(桥吊)。
桥吊由横跨厂房的桥吊大梁及其上部的小车组成，
桥吊大梁可在吊车梁顶上沿主厂房纵向行驶，桥吊
大梁上的小车可沿该大梁在厂房横向移动。
2、桥吊跨度与工作范围
(1) 桥吊跨度要与主厂房下部块体结构的尺寸相适应， 使主厂房构架直接座落在下部块体结构的一期混
凝土上。
(2) 要满足发电机层及安装间布置要求，使主厂房内
主要机电设备均在主副钩工作范围之内，以便安
装和检修。 (3) 尽量采用起重机制造厂家所规定的标准跨度。
第五节 主厂房的布置
④ 机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如 接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各
种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
⑤ 辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运
行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电
系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，
油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气
特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结 构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压 管道引入厂房。 坝后式厂房还可以变化为：挑越式厂房、溢流式 厂房、坝内式厂房。
坝 后 厂 房
坝后式厂房示意图
Center Hill Lake and Dam
挑 越 式 厂 房
乌江渡水电站
坝内式厂房
•厂房移入溢流坝体空腹内。
升压后，再经输电线路送给用户。
④
开关站。一般布置在户外，装设高压开关、 高压母线和保护设施，高压输电线由此将电 能输送给电力用户。
水电站设计说明书参考
石门子水利枢纽工程厂房设计1.设计资料1.1.工程概况石门子水利枢纽工程位于新疆昌吉州玛纳斯县西南塔西河中游河段上,距乌伊公路45km。
本工程以灌溉为主,兼顾发电、防洪、是一个综合利用的中型水利枢纽工程.塔西河流域总面积2010km2.水库建成后，可以增加灌溉面积，保证棉花种植面积的扩大，为玛纳斯县发展商品棉基地发挥重要作用。
此外，枢纽本身的防洪、发电效益也对当地工农业的发展起到积极作用。
本枢纽工程的主要建筑物由碾压混凝土拱坝、粘土心墙副坝、上下游围堰、导流兼引水发电隧洞、发电站厂房、碾压混凝土拱坝、坝身泄水孔等组成，最大坝高110m，装机6。
4MW。
年发电量为2490万KWh，年利用小时数为3890小时。
一期工程计划于1999年底部分蓄水，2000年6月30日建成。
玛纳斯县塔西河一级石门子水电站为塔西河石门子水利枢纽的二期工程,包括引水隧洞进口事故闸门及启闭机、导流洞改建为发电洞,发电洞与导流洞卸接的龙抬头弯段、钢筋砼衬砌段、钢板衬砌段、钢管分岔段、发电站厂房、高压开关站、尾水闸门及启闭机、尾水渠连接段等部分组成。
1.2.水文塔西河流域位于新疆昌吉州玛纳斯县境内,该河地处天山山脉北支依连哈比尔尕山的北麓东侧，该河流域北望准噶尔盆地,东以干河子呼图壁县为邻，西与玛纳斯河流域相伴。
地理位置介于北纬43︒31'～44︒30’，东经85︒50'~86︒32’之间,属独立水系，为典型的内陆河流。
据石门子水文站观测资料统计，多年平均气温4。
1︒C ,多年平均降水量430mm,多年平均蒸发量1410.8mm。
主要特征水位如下：正常蓄水位为∇1389死水位为∇1356最高洪水位∇1391.75设计洪水位∇1389下游设计洪水位∇1317下游最低尾水位∇1316.51.3.工程布置及主要建筑物1。
工程布置在可行性研究阶段，考虑到左岸山体单薄，主要及附属建筑物均布置在右岸,随着勘探工作的深入，发现左岸古河槽呈“V”型河谷，河槽内堆积的冲积砂砾石层，结构密实，各项物理力学指标较高，防渗处理后可作为天然坝体利用；同时查明右岸隧洞进出口存在边坡稳定问题。
水电站设计说明书
目录第一章枢纽基本情况及设计参考资料一、枢纽情况二、地质条件三、电站厂房枢纽布置四、设计依据及资料第一章枢纽基本情况及设计参考资料一、枢纽情况某水利枢纽位于XX河上游，坝址处河流迂回曲折，就自然地理来说属于丘陵地形，河流两岸山势高出水面60米至80米，.河床水流浅窄、坡陡流急、难通舟。
此水利枢纽，是一座以灌溉为主结合发电、防洪和养鱼等综合性的中型水利枢纽。
主体工程由土坝、溢洪道和水电站三部分组成。
二、地质条件厂址位于隧洞出口低洼的沟谷处，该处为灰岩地带，岩石强度较高，是建站的有利条件，距隧洞出口约150米以外则为泥质和钙质页岩。
该页岩因受大地构造影响，形成构造破碎岩。
强度较低，拳击可碎，不宜建站。
三、电站厂房枢纽布置此电站为引水式开发方式，它由引水隧洞，调压室、压力隧洞、主付厂房、主变场、开关站等组成。
主洞内径6.0米，调压室后分为二支洞，支洞内径4.2米，每支洞再分岔供二台机组。
厂房内共装置四台混流立式机组，出线方向为下游，有公路通过厂区。
四、设计依据及资料l、水文资料站址、百年洪水位113.00米。
站址、水位~ 流量关系曲线。
装机容量4×1万千瓦水轮机型式HL230-LJ-200蜗壳型式及包角钢蜗壳，包角345 尾水管型式4H允许吸出高-0.5米转轮带轴重15吨发电机型式SF10-28/425转子带轴重60吨转子带轴长 4.9米最大水头52.9米计算水头42.4米最小水头32.1米单机最大引用流量28m3/s 3、供电情况和电气主结线本电站主要用户为距电站8～12公里处的三个机械制造厂。
负荷约16000千瓦，剩余的功率用110千伏线路送往50公里处的变电站并入电力系统。
根据要求，本电站采用110千伏，35干伏及发电机电压6.3千伏三种电压等级送电。
4、水力机械附属设备(1)、调速系统(尺寸见附图)调速器形式DT-l00 油压装置形式YZ-2.5(2)、蝴蝶阀蝶阀为卧轴，双接力器油压操作式，活门直径2.6米，尺寸见附图。
水电站课程设计计算说明书
水电站厂房设计说明书（MY水电站）1.绘制蜗壳单线图1。
1蜗壳的型式水轮机的设计头头H p=46。
2m〉40m，水轮机的型式为HL220-LJ-225,可知本水电站采用混流式水轮机，转轮型号为220，立轴,金属蜗壳，标称直径D1=225cm=2。
25m.1.2蜗壳主要参数的选择［1]金属蜗壳为圆断面,由于其过流量较小，蜗壳的外形尺寸对水电站厂房的尺寸和造价影响不大，因此为了获得良好的水力性能一般采用= 340°～350°.本设计采用= 345°，通过计算得出通过蜗壳进口断面的流量Q c,计算如下:①单机容量：，选取发电机效率为=0.96，这样可求得水轮机的额定出力：②设计水头：H p=H r=46。
2m,D1=2。
25m 由此查表得：= 0.91水轮机以额定出力工作时的最大单位流量：③水轮机最大引用流量：④蜗壳进口断面流量:根据《水力机械》第二版中图4—30可查得设计水头为46。
2m〈60m时蜗壳断面平均流速为V c=5。
6 m/s。
由附表5可查得:座环外直径D a=3850mm,内直径D b=3250mm，;座环外半径r a=1925mm，座环内半径r b=1625mm。
座环示意图如图一所示：1。
3蜗壳的水力计算1.3.1对于蜗壳进口断面断面的面积：断面的半径：从轴中心线到蜗壳外缘的半径: 座环尺寸(mm) 比例：1：1001.3。
2对于中间任一断面设为从蜗壳鼻端起算至计算面i处的包角，则该断面处，，其中：，,。
表一金属蜗壳圆形断面计算表1.3.3 蜗壳断面为椭圆形的计算对于中间任一断面（依据《水力机械》以及《水电站机电设计手册》（水力机械)）,当圆形断面半径时,蜗壳的圆形断面就不能与座环蝶形边相切这时就改成椭圆形断面.则由椭圆断面过渡到圆形断面时的临界角计算如下:当时，如上图所示，由《水电站动力设备设计手册》查得：蝶形边高度可近似地定为，为座环蝶形边锥角，一般取55°。
水电站厂房结构设计
(一) 荷载
2．特殊荷载： （1）校核洪水位或检修水位情况下的静水压力； （2）相应于校核洪水位或检修水位情况下的扬压力； （3）相应于校核洪水位或检修水位情况下的浪压力； （4）地震力； （5）其它出现机会较少的荷载。 ▪ 注：作用在厂房上的静水压力应根据厂房在不同的运
行工况下的上、下游水位确定。
预制钢筋混凝土大型ຫໍສະໝຸດ 面板+隔热层+防水层 +保护层 (2) 屋架或屋面大梁。 2、排架柱 承受屋架或屋面大梁、吊车梁、外墙传来的荷载和排架柱 自重，并将它们传给厂房下部结构的大体积混凝土。 3、吊车梁 承受吊车荷载（包括起吊部件在厂房内部运行时的移动集 中垂直荷载），以及吊车在起重部件时，启动或制动时产 生的纵、横向水平荷载，并将它们传给排架柱。
处必须分开)。 ▪ 预制梁大多为单跨预应力混凝土结构。 4、吊车梁截面截面形式：矩形、T形和I字形。
(一) 吊车梁荷载
1．固定荷载：自重(按吊车梁实际尺寸计算)、钢轨及附件重根据厂 家资料取，初估时可取1.5~2.0kN/m。 2．移动荷载：承受移动的竖向集中荷载、横向水平制动力。
(二) 吊车梁内力计算和截面设计内容
一、水电站厂房的结构组成及作用
4、发电机层和安装间楼板 发电机层楼板承受着自重、机电设备静荷载和人的活荷载， 传给梁并部分传发电机机座和水轮机层的排架柱。安装 间楼板承受自重、检修或安装时机组荷载和活荷载，传 到基础。 5、围护结构 (1) 外墙。承受风荷载，并将它传给排架柱或壁柱。 (2) 抗风柱。承受厂房两端山墙传来的风荷载，并将它传 给屋面大梁和基础或厂房下部大体积混凝土块体。 (3) 圈梁和连系梁。承受梁上砖墙传下的荷载和自重，并 传给排架柱或壁柱。
▪ 边机组段和安装间段，除上下游水压力作用外，还 可能受侧向水压力的作用，所以必须核算双向水压力 作用下的整体稳定性和地基应力。
水电站厂房设计方案
水电站厂房设计方案水电站厂房设计方案一、设计背景水电站是一种利用水能转化为电能的能源设施，其厂房是水电站最核心的部分，承载了水轮机和发电机组等重要设备，为水电站的正常运行提供了必要的条件。
良好的厂房设计方案将能够提高水电站的发电效率，保证水电站的安全运行。
二、设计目标1. 提高发电效率：通过合理的布局和设备配置，减少能源损耗，提高水电站的发电效率。
2. 确保安全运行：采取科学的工艺流程，加强设备维护保养，预防事故发生，确保水电站的安全运行。
3. 考虑环境保护：在厂房设计中充分考虑环境保护要求，减少对周围环境的影响。
三、厂房布局设计1. 厂房结构：采用钢结构厂房，具有强大的承载能力和抗震性能，可降低生产成本，加快厂房施工速度。
2. 厂房布局：厂房主体分为发电设备区域、控制室区域、办公区域和维修区域等。
发电设备区域设置水轮机和发电机组，控制室区域设置自动控制设备和操作台，办公区域提供人员办公场所，维修区域用于设备维护和修理。
3. 通道设计：设置一条主通道连接各个区域，便于人员和设备的进出。
并且在设备区域中设置合适的通道，方便维修和检修工作。
四、设备配置设计1. 水轮机：选择高效的水轮机，以最大限度地转化水能为电能。
2. 发电机组：根据设计负荷选型，并考虑备用发电机组，以保证水电站在主机组发生故障时需要备多台发电机组进行切换。
3. 辅助设备：如冷却系统、供水系统、排水系统等，应根据实际需要进行合理配置，以保证设备的正常运行。
五、安全防护设计1. 防火设施：在厂房内设置适当的灭火器和灭火系统，以应对火灾的发生。
2. 应急疏散通道：设置合适的疏散通道和应急出口，保证人员在紧急情况下能够安全疏散。
3. 排水系统：设置合理的排水系统，防止厂房内积水对设备造成损害。
六、环境保护设计1. 噪音控制：采用隔音设计和降噪设备，降低发电设备的噪音。
2. 废水处理：设置合适的废水处理设备，将废水进行处理后排放，以减少对周围水源的污染。
水电站厂房设计(1)
水电站厂房设计1. 引言水电站厂房是水电站工程中至关重要的组成部分，负责承载水电设备和机械设备，保障水电发电的正常运行。
因此，在水电站工程建设过程中，水电站厂房设计必须可靠、安全，兼顾经济性和环保性。
本文将介绍水电站厂房设计的重要性、设计内容和要点，以及常见的设计方案和优化措施。
2. 设计内容和要点2.1 设计目标水电站厂房设计的主要目标是确保厂房结构的稳定性和安全性，以及满足水电设备和机械设备的布置需求。
设计需要考虑到厂房的承载能力、防震性能、通风与采光、防水防潮、防火等方面。
2.2 结构设计水电站厂房的结构设计需要考虑到承重墙、梁、柱和地基设计。
这些设计需要满足国家相关标准和规范的要求，确保厂房结构的稳定性和安全性。
此外，为了提高结构的抗震能力，需要采取一定的抗震措施，如设置抗震支撑结构和增加钢筋混凝土墙体厚度等。
2.3 通风与采光设计为了保证厂房内空气的流通和员工的工作环境，水电站厂房需要进行通风与采光设计。
设计人员需要考虑到机械通风设备的布置和通风管道的设计，确保良好的空气质量和温度控制。
此外，为了提供足够的自然光照，需要合理设置窗户和天窗。
2.4 防水防潮设计水电站厂房常常需要面对水的侵入和湿气的渗透。
因此，在设计过程中需要考虑到防水和防潮措施，如选择合适的防水材料、设立防水层等。
此外，需要合理设置防潮设备，如风干设备和湿度控制设备，确保厂房内干燥。
2.5 防火设计水电站厂房中常常储存有大量的燃油和液体燃料，因此，在设计过程中需要考虑到防火措施。
设计人员需要合理设置消防设备和防火墙，确保在突发火灾情况下能够迅速进行灭火和疏散。
3. 设计方案和优化措施3.1 常见设计方案•钢筋混凝土厂房：利用钢筋混凝土材料搭建厂房结构，具有稳定性好、抗震性能高、耐久性强的特点。
•钢结构厂房：利用钢结构搭建厂房结构，具有施工周期短、重量轻、适应性强的特点。
•砖混结构厂房：利用砖、石等材料搭建厂房结构，具有成本低、施工方便的特点。
水电站厂房及枢纽布置设计说明书
1．课程设计目的水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。
为今后从事水电站厂房设计打下基础。
2.课程设计题目描述和要求（一）工程概况本电站是一座引水式径流开发的水电站。
拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356千米长的引水渠道，获得静水头57.0米。
电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。
在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。
池底纵坡为1：10。
通过计算得压力前池有效容积约320立方米。
大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。
本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。
钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。
支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。
（二）设计条件及数据1.厂区地形和地质条件：水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。
沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。
并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。
以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。
2.水电站尾水位：厂址一般水位10.0米。
厂址调查洪水痕迹水位18.42米。
3.对外交通：厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。
4.地震烈度：本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。
（三）有关机电设备：1.水轮机;台数：四台；重量：7000Kg；型号：HL702(220)—WJ—50；参考价格：22000元/台；额定转速：n＝1000n/min＝57.0m；设计水头：HP设计流量：Q＝1.8m3/s；P额定出力：N＝845KW；查《小型水电站》中册，水轮机部分，天津大学主编，P812-813表2-3和P840图2-24得气蚀系数σ＝0.133（限制工况），气蚀系数修正值Δσ＝0.022＝57.0米时）。
水电站厂房课程设计计算说明书
水电站厂房设计说明书(MY 水电站)1.绘制蜗壳单线图蜗壳的型式水轮机的设计头头H p =46.2m>40m ，水轮机的型式为HL220-LJ-225，可知本水电站采纳混流式水轮机，转轮型号为220，立轴，金属蜗壳，标称直径D 1=225cm=2.25m 。
蜗壳要紧参数的选择[1]金属蜗壳为圆断面，由于其过流量较小，蜗壳的外形尺寸对水电站厂房的尺寸和造价阻碍不大，因此为了取得良好的水力性能一样采纳0ϕ= 340°～350°。
本设计采纳0ϕ = 345°，通过计算得出通过蜗壳入口断面的流量Q c ，计算如下：①单机容量：60000KW15000KW 4Nf==，选取发电机效率为f η=，如此可求得水轮机的额定出力：1500015625KW 0.96N fN r f η=== ②设计水头：H p =H r =46.2m ，D 1=2.25m 由此查表得：η=131150L/s 1.15m /s 1Q ==水轮机以额定出力工作时的最大单位流量： 15625131.11 1.15m /s 1max33229.819.812.2546.20.91221N rQ D H r η===<⨯⨯⨯③水轮机最大引用流量：1231.112.2538.2m /s max 1max 1Q Q D ==⨯⨯= ④蜗壳入口断面流量：3453max 38.236.61m /s 0360360Q Q c ϕ==⨯= 依照《水力机械》第二版中图4-30可查得设计水头为46.2m<60m 时蜗壳断面平均流速为V c =5.6 m/s 。
由附表5可查得：座环外直径D a =3850mm ，内直径D b =3250mm ，；座环外半径r a =1925mm ，座环内半径r b =1625mm 。
座环示用意如图一所示：蜗壳的水力计算1.3.1关于蜗壳入口断面 断面的面积：20max m 537.63606.53452.38360=︒⨯︒⨯=︒==c c c c V Q V Q F ϕ 断面的半径：m 443.16.53603452.383600max max =⨯⨯︒︒⨯===︒ππϕπρccV Q F从轴中心线到蜗壳外缘的半径：2 1.9252 1.443 4.811m max max R r a ρ=+=+⨯= 1.3.2关于中间任一断面设i ϕ为从蜗壳鼻端起算至计算面i 处的包角，那么该断面处max 360ii Q Q ϕ=，max360i c V ρπ=，2i a i R r ρ=+其中：3max 38.2m /s Q =， 5.6m /s c V =，1925mm 1.925m a r ==。
第十二章水电站厂房的布置设计
第四节 副厂房的布置
副厂房是设置机电设备运行、控制、试验、管 理和运行管理人员工作和生活的厂房建筑。
❖中央控制室 ❖集缆室 ❖继电保护室 ❖开关室 ❖通讯室及远动装置室
中央控制室
❖作用：负责水电站的运行、调度、控制、保 护和监视等方面的任务。
❖设备：控制盘、继电保护盘、信号盘、直流 盘、厂用电盘、照明盘等。
水轮发电机组的通风冷却
Байду номын сангаас
水轮发电机组的通风冷却
主厂房的通风
❖自然通风：设计上、下两排窗户通气换气 ❖机械通风：机械送风、机械排风。
副厂房的通风
❖精密仪器集中的副厂房：自然通风与机械通风 ❖集缆室、电缆廊道：机械排风 ❖开关室 ：机械排风 ❖发电机层以下部分：机械排风
采暖
利用机组热风采暖 电热采暖 ❖冬季采暖： 电炉采暖 电辐射板采暖
开关室
❖作用：布置发电机的配电装置。 ❖要求：位于主厂房与主变压器之间，以缩短 母线长度。
通讯室及远动装置室
❖作用：便于与调度中心联系，由系统调度中 心指挥水电站运行 。 ❖要求：靠近中控室布置，并同一高程，室内 最小高度为3.5m。
第五节 厂房的通风、采暖和采光
❖通风 ❖采暖 ❖采光
通风
❖水轮发电机组的通风冷却 ❖主厂房的通风 ❖副厂房的通风 ❖检修通风（尾水管、蜗壳等水下结构）
第一节
基本资料： ❖地形地质资料 ❖水文资料 ❖气象资料 ❖机电设备资料
第一节
厂房的结构轮廓： ❖ 平面
❖ 立面
平面
纵轴线
横轴线
厂房宽度
厂房长度
上部结构
下 部 结 构
立面 （主厂房剖面图）
Z发电机 Z水轮机
水电站厂房设计.
水电站厂房设计姓名：班级：学号：老师：一、水电站工程概况和基本资料（一）工程概况图1为某水电站的厂房布置图，它是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。
采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m ，坝址以上控制流域面积564k ㎡，占全流域面积的75.3%，多年平均流量为s m /6.173水库总库容为3810783.2m ⨯，属多年调节。
图1厂房为坝后式，安装3台8000KW 机组，总装机容量KW 4104.2⨯，保证出力5500KW ，多年平均发电量h KW ⋅⨯4107260，年利用小时3025h ，在系统中（地方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。
在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。
过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。
隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。
隧洞直径为5.2m 。
隧洞出口设有放空水库用的闸门。
在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m ，然后以三根m 2Φ的钢支管与机组相连。
本工程规模属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。
二、水电站厂房主要设备1、水轮机和发电机 电站最大水头m H 3.64max =，加权平均水头m H cp 63.59=，最小水头m H 02.38min =。
按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。
水轮机型号为140220--LJ HL ，单机额定出力为KW 8333，该机组适用m H 65max =，m H 38min =m H p 58=，额定流量35.16m /s ，和电站水头范围比较匹配。
发电机型号为3300/168000-SF ，单机额定出力KW 8000（悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。
华北电力大学-水电站厂房设计说明书
目录1、水电站工程概况和基本资料 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 电站枢纽布置 (1)1.3 设计依据及参数 (1)2、主要设备尺寸的确定 (6)2.1 蜗壳尺寸 (6)2.2 尾水管尺寸 (8)2.3 水轮机转轮尺寸 (8)2.4 发电机尺寸 (9)3 主厂房剖面设计 (10)3.1 水轮机安装高程 (10)3.2 主厂房开挖高程 (10)3.3 水轮机层楼板高程 (11)3.4 发电机安装高程 (11)3.5 发电机层楼板高程 (11)3.6 吊车安装高程 (11)3.7 屋顶高程 (12)3.8 尾水管底板高程 (12)4 主厂房平面尺寸确定 (12)4.1 机组段长度 (12)4.2 端机组段长度 (13)4.3 主厂房宽度 (13)4.4 安装场尺寸 (14)4.5 主厂房长度 (14)5厂区枢纽布置 (15)5.1 主厂房布置 (15)5.2 副厂房布置 (15)5.3 主变站布置 (15)1、水电站工程概况和基本资料1.1 工程概况该水利枢纽位于向河上游，河流全长270公里，流域面积6000平方公里属于山区河流。
本枢纽控制流域面积1350平方公里，总库容22.15亿立方米，为多年调节水库。
枢纽的目标是防洪和发电。
主要建筑物有重力拱坝，坝高77.5米，弧长370米；泄洪建筑物；开敞式溢洪道或泄洪隧洞；发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。
水电站总装机60MW，装机4台，单机15MW。
电站担任工农业负荷，全部建成后担任系统灌溉负荷。
1.2 电站枢纽布置电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径5.5米，支洞内径3.4米，厂内装置4台混流立式机组，开关站在厂房下游，靠近下游出线方向，永久公路从厂房下游侧，通至左岸。
1.3 设计依据及参数（一）水库及水电站特征参数1、水库水位水库校核洪水位140.00 m水库设计洪水位137.00 m水库正常高水位125.00 m水库发电死水位108.00 m设计洪水尾水位77.00 m校核洪水尾水位78.50 m2、水电站特征水头最大水头56.00 m最小水头38.00 m平均水头50.84 m计算水头48.30 m3、地形地质电站枢纽地形参见地形图。
河海大学水电站厂房毕业设计说明
红石河床式水电站设计说明书绪论（1）计内容本文的题目是：红石河床式水电站设计。
该设计说明书共包括七大章：1.绪论 2.红石电站的有关水能计算 3.水轮机组的选择 4.溢流坝设计与水库调洪计算 5.专题计算——进水口设计 6.枢纽布置 7.厂房设计等，以及相应的设计图纸4张。
（2）设计过程中遇到的问题做设计之前，我回顾了大学四年来所学的基础课、专业基础课和专业课，重点复习了专业课，并熟读了设计任务书和设计资料。
在回顾的基础上开始红石水电站的初步设计。
在设计中先后遇到了诸如如何做水量差积曲线及其公切线、电站装机容量的确定、水轮机组选型中效率及单位参数的修正、水轮发电机如何选型、大坝的应力分析方法等等这些问题。
为了解决这些问题，通过翻阅设计手册，阅读相关科技杂志上的文章，应用计算机在Internet上检索科技文献信息等途径，问题一一得到了解决。
1 基本资料1.1 流域概况与气候条件1.1.1 流域概况红石水电站位于第二松花江的上游，在丰满水库干流回水的末端。
坝址以上的流域面积为20300km2，其上游38km处的水库末端为白山水电站。
红石电站系松花江与上游白山电站与丰满电站之间的一个梯级电站。
红石以上流域位于长白山脉的西北坡，发源于长白山天池，分头道江、二道江，并在下两江口汇合成为第二松花江干流，流向西北。
本流域南临鸭绿江上游，东北为图门江与牡丹江，其西南为浑江流域。
白山到红石区间的流域面积为1300km2，较大支流均在右侧：有苇沙河，控制流域面积534km2；色洛河，控制流域面积456km2。
此二大支流占全区间面积的76％，且流经山谷之中，河道的平均比降6‰左右。
流域内为山林区，植被尚好。
由于两支流长度相近，暴雨后的洪水集流较快，区间流量较大。
红石流域概况见图１。
图1-1 红石流域概况图1.1.2 气候条件红石以上流域处于高寒地区，冬季较长，积雪较深，夏秋季多雨。
红石站的年降雨量变化在600～1100mm，多年平均雨量为854mm。
水电站厂房设计(引水隧洞+厂房)毕业设计说明书
目录摘要 (1)前言 (3)1 基本资料 (4)1。
1 工程概况 (4)1。
2 工程地质 (4)1。
3 枢纽布置情况 (7)1。
4 工程特性表 (7)2 枢纽布置 (10)2。
1厂房类型确定 (10)3 主要设备的选择 (11)3.1 水轮机型号及主要参数选择 (11)3.1.1 水轮机机组台数和单机容量选择 (12)3。
1.2 水轮机型号选择 (12)3.1.3 水轮机主要参数选择 (12)3 .2 水轮机重量估算 (15)3.3 转轮重量估算 (15)3.4 发电机型号的选择 (16)3。
5 起重设备的选择 (16)3.5.1 起重机的型号确定 (16)4 引水系统的设计 (18)4。
1 进水口设计 (18)4.1。
1 进水口的类型 (18)4。
1.2 供水方式的选择 (18)4。
1.3 引水道直径计算 (19)4.1.4 进水口尺寸计算 (19)4.1。
5 进水口高程计算 (22)4.2 引水道设计 (23)4。
2。
1 线路比较 (23)4。
3 调压室设计 (24)4.3。
1 调压室作用 (24)4。
3。
2 调压室的设置判断 (24)4.4 调节保证计算 (25)4.4。
1 调节保证计算的任务 (25)4.4。
2 调节保证计算的目的 (25)4。
4。
3 调节保证计算的标准 (25)4.4.4 调节保证计算的内容 (26)4。
4.5 调节保证计算过程 (26)4.5 水头损失计算 (30)4。
5.1 沿程水头损失计算 (30)4.5.2 局部水头损失计算 (31)4。
6 压坡线的绘制 (32)5 厂房布置设计 (33)5。
1 蜗壳尺寸的确定 (33)5.2 尾水管单线图的绘制 (36)5.2。
1 进口直锥段计算 (36)5。
2.2 肘管计算 (36)5.2.3 出口扩散段计算 (36)5.2。
4 尾水管高度 (37)5。
2。
5 尾水管单线图 (37)5.3 厂房平面尺寸计算 (37)5。
3。
15——水电站厂房(二)
5. 通讯室及远动装置室 当输电电压在110kV以上时，为了电站与系统调度
中心联系，由系统调度中心指挥电站运行，专设
载波电话通讯室、自动电话交换机室、微波或其
他无线电通讯室和远动装置室等。
这些房间要毗邻于中控室且在同一高程，室内最 小高度为3.2～3.5m。要求防尘防震，避免过大的 噪声、不应与蓄电池室或强电设备邻近。 微波或其他无线电通讯室，应在其屋顶或附近设
第八节 采光、通风、交通及防火
一、采光 地面厂房尽可能采用自然采光，主副厂房考虑开窗。
窗户尺寸：高度不小于房间进深的1/4，宽度不要太 小，以使照明均匀。
窗户位置：构架柱之间的墙上，下槛在发电机层楼板 以上1~2m。日光不要直接照射在仪表盘上。 夜间及水下部分的房间，采用人工照明。
② 储酸室应尽量靠近蓄电池室。酸室一般用套间与其他房间 分开，墙壁要较厚，地板、墙壁、顶棚要考虑耐酸问题。
③ 通风机室和套间，应采用单独的通风系统。
④ 充电机室最好布置在与蓄电池室毗邻的房间内。
7. 厂用电设备室 厂用变压器可布置在厂外主变压器旁；如厂内有空间， 也可布置在厂内，尽可能靠近开关室，以缩短连接母 线的长度。 每台厂用变压器应布置在防火、防爆的单独小间，并 与水轮机层同高，且设专用走廊。厂变一般就地检修， 门朝外开，地面有2％坡度倾向集油槽(干式变压器可 不设坡)。 厂用高压成套开关柜，通常布置在水轮机层母线室附 近，不宜布置在发电机层或距中控室太近。厂用低压 配电装置，又称动力盘，一般应集中布置在单独房间。
(1) 当机组段间距由蜗壳尺寸控制时 L0 = 蜗壳平面尺寸 + 2△l △l——蜗壳外混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般 取0.8~1.0m，金属蜗壳一般可取1~2m，边机组段一般 取1~3m。
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绪论水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。
厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。
通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。
所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。
其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。
水电站厂区包括：（1）主厂房。
布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。
（2）副厂房。
布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。
（3）主变压器场。
装设主变压器的地方。
电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。
（4）开关站（户外高压配电装置）。
装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。
由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不相同，所以厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。
根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：1. 坝后式厂房。
厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。
2. 河床式厂房。
厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如西津水电站厂房。
若厂房机组段还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），。
3. 引水式厂房。
厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。
当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。
水电站厂房是专门的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其设计有以下的特点:（1）厂房安装水轮机发电机组和辅助设备,以及控制操作和进行量测的设备,主要任务是发电,所以厂房设计必须保证机电设备的安全运行和提供良好的维护条件。
（2）水电站厂房是水工、机械和电机以及自动控制、电子设备的综合体,在设计、施工和运行中,必须把几个方面配合好,使综合体优化。
（3）水电站厂房设计应力求紧凑和简单,使建筑上美观,运行方便,而不求豪华。
（4）厂房运行管理人员应力求精简,应保证他们有良好工作条件和卫生环境。
（5）水电站厂房多建在偏僻地区,而机电设备一般既大又重,所以必须有较好的对外交通运输条件。
（6）设计水电站厂房时,要根据当地的地形、地质和水文条件,既考虑安排好压力输水管的进水和尾水管的出水条件,又要考虑到厂房与变压器和开关站在布置上的配合要求。
由上述特点可见,水电站厂房设计是比较复杂的,其中最关键的是要选择好水轮发电机组,即要尽可能选用转速高、尺寸小、重量轻的机组,因为厂房尺寸和起重设备的规模等都是随着机组的尺寸而定的。
对于一般的地面式厂房,选择合适的吸出高度也是非常重要的。
而且,全厂的机组台数不宜太多。
总之,在设计中要做多个比较布置方案,进行技术经济、运行管理综合比较,以选择确定最优设计方案。
第一章水电站厂房的位置及形式选定第一节水电站厂房的选择根据报告审查会决定采用钢筋混凝土面板堆石坝为坝型，选中坝址建坝。
左岸河岸式溢洪道，右岸长隧洞引水，在桐子营大桥以下420米处河道右侧建岸边厂房的枢纽总体布置方案。
通过工程所在地区水文、地质、地形、地貌构造，初步拟定在桐子营大桥以下420米处，靠近贡水河的右岸桔园处建设厂房，采用引水式厂房布置形式，通过有压隧洞引水。
选此处是因为该地区位于角砾岩、粉砂岩岩基上，地基比较好，地势平坦、开阔，厂房容易布置，从而工程开挖量小，交通便利，可节省材料和费用，便于工程的施工，另外，该地区靠近汞水河，从而比较容易泄水。
第二节厂房布置方岸的选定方岸一：主厂房位于桔园平坦处，副厂房位于主厂房上游一侧，升压站紧接副厂房，尾水渠布置在主厂房下游，斜对河岸。
这个方岸的优点是（1）基础开挖几劈坡工程量小。
（2）尾水出口与河道斜交，免受下泄洪水的顶托。
（3）升压站紧接副厂房，缩短了引出线的长度。
方岸二：副厂房位于主厂房的两侧，位于进厂公路的一侧，升压站位于主厂房的左侧，尾水渠布置在主厂房的下游。
这个方岸的优点是（1）靠近公路，交通便利。
（2）升压站远离副厂房，延长了引出线的长度。
对于上述两个方岸的比较，可以得出结论：方岸一，工程量小，主副厂房布置紧凑，厂区布置合理，虽有一些不足之处，但较方案二是利多弊少，故采用方案一。
第二章 下部结构的设计与布置第一节 水轮机的计算一、水轮机型号及主要参数选择：1.水电站最大水头max H =65.89m ，设计水头r H =50.4m ，加权平均水头av H =r H =50.4m,最小水头min H =35.7m ，装机容量为24MV ，初步布置2台机组，则单机容量为12MV 。
2. 水轮机型号选择根据该水电站的水头变化围35.7m~65.89m,在水轮机系列型谱表3-4，查出合适的机型有HL230和HL220,现将这两种水轮机作为初选方案，分别求出其有关系数，并进行分析。
水轮机HL230型水轮机方案的主要参数选择（1）转轮直径1D 计算查表3-6可得HL230型水轮机在限制工况下的单位流量'1Q =1110L/S=1.113m /s,效率m η=85.2%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1m Q ='1Q =1.113m /s,效率η=86.0%，设gr η=97% 水轮机的额定出力 r N =grgrN η=120000.97=12371KW,上述的'1Q 、η和r N =12371KW 、r H =50.4m 代入式 1D=1.85m ﹙2.1﹚选用与之接近而偏大的标称直径1D =2.0m （2）转速n 的计算查表3-4可得HL230水轮机在最有工况下单位转速'10n =71.0r/min,初步假定'10m n ='10n =71.0r/min,将已知的'10n 和av H =50.4m ，1D =2.0m代入式n=11n D==252.0r/min,选用与之接近而偏大的同步转速n=300r/min.﹙2.2﹚3.效率及单位参数修正HL230型水轮机在 最优工况下的模型最高效率为max M η=90.7%，模型转轮直径为1M D =0.404，根据式3-14 可得原型效率：maxη=1-()5max 1M η-=1-()510.907-=93.2%﹙2.3﹚则效率修正值为ηV =93.2%-90.7%=2.5%.考虑到模型与原型水轮机在 制造工艺质量上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。
先取ξ=1.7%，则可得效率修正值为η∆=1.7%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为max max 90.7%0.8%91.5%M ηηη=+∆=+=85.2%0.8%86.0%M ηηη=+∆=+= （与上述假定值相同）单位转速的修正值按下式计算：)''1101mn n ∆= ﹙2.4﹚则 '1'10mn n ∆=)110.44%==由于''110/ 3.0%m n n ∆∆<，按规定单位转速可不加修正，同时单位流量'1Q 也可不加修正。
由上可见原假定的η=86%、''11m Q Q =、''1010m n n =是正确的，那么上述计算及选用的结果1 2.0D m =，300/min n r =是正确的。
4.工作围的检验在选定1 2.0D m =，300/min n r =后，水轮机的'1max Q 及各特征水头相对应的'1n 即可计算出来。
水轮机在,r r H N 下工作时，其'1Q 即为'1max Q ，故 '1maxQ===1.024<1.113m /s﹙2.5﹚则水轮机的最大引用流量为'231max 1max 1.024229.08/Q Q D m s ==⨯=与特征水头max min ,H H 和r H 相对应的单位转速为'1min 73.92/min n r ===﹙2.6﹚'1max 100.42n ===r/min'184.52/min r n r === 在HL230型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出'1max 1024/Q L S =，''1max 1min 100.42/min,73.92/min n r n r ==的直线，这三根直线所围成的水轮机工作围（图中阴影部分）基本上包含了该特性曲线的高效率区，所以对于HL230型水轮机方案，所选定的参数1 2.0D m =，300/min n r =是合理的。
5.吸出高度s H 计算由水轮机的设计工况参数'1r n =84.52r/min,'1max 1024/Q L S =,在图上可查得相应的气蚀系数约为0.17σ=，并在图2-26上查得气蚀系数的修正值约为0.025σ∆=，由此可求出水轮机的吸出高度为：59010()10(0.170.02550.40.48 4.0900900s H H m m σσ∇=--+∆=--+⨯=->-） ﹙2.7﹚可见HL230型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。
二、水轮机HL220型水轮机方案的主要参数选择1. 转轮直径1D 的计算查《水力机械》可得HL220型水轮机在限制工况下的单位流量'1Q =1150L/S=1.153m /s,效率m η=89.0%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1m Q ='1Q =1.153m /s,效率η=90.0%，设gr η=97% 水轮机的额定出力 r N =grgr N η=120000.97=12371KW 上述的'1Q 、η和rN =12371KW 、rH =50.4m 代入式1D1.84m = 选用与之接近而偏大的标称直径1D =2.0m2. 转速n 的计算《水力机械》查表3-4可得HL220水轮机在最有工况下单位转速'10n =70.0r/min,初步假定'10m n ='10n =70.0r/min,将已知的'10n 和av H =50.4m ，1D =2.0m 代入式n=11n D=248.5r/min,选用与之接近而偏大的同步转速n=250r/min.3. 效率及单位参数修正可得HL 230型水轮机在 最优工况下的模型最高效率为max M η=91.0%，模型转轮直径为1M D =0.46，根据式3-14 可得原型效率max η=1-()5max 1M η-()510.91-=93.3% 则效率修正值为ηV =93.3%-91.0%=2.3%.考虑到模型与原型水轮机在 制造工艺质量上的差异，常在已求得的η∆值中再减去一个修正值ξ。