水电站课程设计

水电站课程设计一：计算水轮机安装高程参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Z s 的计算方法如下：式中ω∇为设计尾水位，取正常高尾水位；0b 为导叶高度，；s H 为吸出高度，m 。

其中，10.0()900s m H H σσ∇=--+∆ 式中，∇为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔高程，设计取1580m ；m σ为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线（教材P69)查得m σ=，σ∆为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得σ∆=；H 为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m 。

水头H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。

10.0()900s m H H σσ∇=--+∆=1580900+⨯38= 0/2s s Z H b ω=∇++=。

二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图水轮机的计算图 转轮布置图如图所示，可得HL240具体尺寸：表 转轮参数表进口断面尺寸计算 (1)进口断面流量的确定由资料，该水电站初步设计时确定该电站装机×410kW ，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为×410kW ÷4=×410kW 。

由水轮机出力公式：9.81N QH QH ωγ===×410kW 式中：Q 为水轮机设计流量（3/m s ）；H 为设计水头，m ；由设计资料得H=。

所以，4×10//=118.039.81 4.4Q N H ω=⨯=（9.8138.0）（3/m s ） 进口断面流量计算公式： 00360Q Q ϕ=0360Q Q ϕ==345118.03360⨯=（3/m s ） 式中：ϕ0—蜗壳包角，通常均采用3450Q —水轮机设计流量，Q =s（2）进口断面流速的确定蜗壳进口断面平均流速可由教材P36（图2-8a ，已知设计水头，本设计为金属蜗壳可取为上限值）查得：0V =s 。

（3）进口断面半径0ρ由公式0ρ=2.492m =（4）进口断面中心距i a 由公式0a =0a r ρ+=+= 式中a r =/2a D （5）断面外半径0R由公式：002a R r ρ=+=+2×=绘制蜗壳单线图时，在蜗壳上共取0—0~7—7共八个蜗壳断面（从0—0开始每隔45°取一个断面），利用下列公式进行断面计算，得各断面的参数。

任一断面i —i 的流量：0360ii Q Q ϕ=断面半径：i ρ=即0i V V =）断面中心距：i a =a i r ρ+ 断面外半径：2i a i R r ρ=+ 各断面参数计算列表如下：尾水管计算由水轮机型号可知转轮直径D 1=410cm 转轮出口直径D 2==×410=㎝。

满足条件D 1≤2D ，采用标准混凝土肘管，故可用推荐的尾水管尺寸表（教材第二章P42表2-1） 尾水管各参数尺寸表直锥段各尺寸的确定（1） 导叶底环至转轮出口高度1h1h =+=（2） 转轮出口至尾水管直锥段进口高度2h对于混流式水轮机组，2h 为保证水轮机组正常运行的安装缝的高度，一般可忽略不计，此设计取2h =。

（3）尾水管进口直锥段高度3h3h =124h h h h ---=。

（4）尾水管直锥段进口直径3D3D ≈2D =㎝中间弯肘段尺寸的确定弯肘段尺寸可由教材推荐使用的标准混凝土肘管的尺寸图（教材P43图2—18和表2—2），其中所列的数据对应4h =4D =1000mm ，应用时乘以选定的4h （或与之相等的4D ）即可得到弯肘段各参数值。

出口扩散段尺寸的确定由尾水管参数尺寸表可得：5h =；6h =；L =；1L =。

由数据用此公式可算得 尾水管顶板仰角α=°。

三：确定主厂房轮廓尺寸主厂房长度的确定主厂房的长度可由公式0L nL L L =++∆安 式中：n —机组台数0L —机组段长度。

本机组段间距由蜗壳尺寸控制，按公式0L =蜗壳平面尺寸+2l ∆计算。

（l ∆—蜗壳外的混凝土结构厚度。

混凝土蜗壳一般取~，金属蜗壳一般可取1~2m ，边机组段一般取1~3m 。

）。

经综合考虑，中间机组段按0L =+⨯=计算，边机组按0L =+2⨯2=计算。

L 安—安装间长度。

按公式L 安=（~）0L 计算，此处按L 安=0L 处理。

L ∆—边机组段加长。

按公式L ∆=（~）1D 计算，此处按L ∆=1D主厂房长度3(6.698.732 1.5)(6.698.7322) 1.218.420.5 4.1L =⨯++⨯+++⨯+⨯+⨯=。

主厂房宽度的确定以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度s B 和下游侧宽度x B ，则厂房总宽度为B=s B +x B 。

s B 、x B 应分别考虑各层的布置要求确定，一般需考虑发电机层，水轮机层和蜗壳层的布置要求。

各层的s B 、x B 确定后，厂房的上、下游侧宽度应取各层上、下游侧宽度的最大值，即s B =max(s B ) x B =max(x B )B= max(s B )+max(x B ) 蜗壳层s B 、x B 的确定s B 的确定上游侧宽度s B 为机组中心至上游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土厚度l ∆，再加上蝴蝶阀室的宽度（参照教材湖南镇水电站主厂房蝴蝶阀设计，取为5m ）。

s B =++5=。

x B 的确定下游侧宽度x B 为机组中心至下游侧蜗壳外缘尺寸加上外包混凝土厚度l ∆。

x B =+=。

发电机层s B 、x B 的确定s B 的确定s B =s +D A 风（s A 为发电机层风罩外缘至上游侧墙的宽度，一般由主要及次要交通通道、附属设备的布置、吊运方式以及运行管理方便等因素确定） 由设计资料，s B =s +D A 风=+++1+1=。

考虑到发电机转子的吊运及附属设备的布置，取s B =12m 。

x B 的确定x B =D 风+x A （x A 为发电机层风罩外缘至下游侧墙的宽度，一般由主要及次要交通通道、附属设备的布置、吊运方式以及运行管理方便等因素确定）x B =D 风+x A =++1+1=8m 。

水轮机层s B 、x B 的确定一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备（即油气水管路等）和发电机辅助设备（电流电压互感器，电缆等）。

这些设备一般靠墙、风罩壁布置或在顶板布，不影响水轮机层交通，因此对厂房的宽度影响不大，此处不予计算。

主厂房宽度的最终确定s B =max(s B )=12m x B =max(x B )=B= max(s B )+max(x B )=12+=。

主厂房高度及各层高程的确定水轮机安装高程T ∇（第一节已经确定）s Z =0/2T s H b ω∇=∇++= 主厂房基础开挖高程F ∇主厂房基础开挖高程可由公式：321()F T h h h ∇=∇-++确定。

式中：（32h h +）—尾水管的尺寸；1h —尾水管底板混凝土厚度（根据地基性质和尾水管结构形式而定，岩基上的尾水管底板厚一般取1~2m ）=（++）=。

水轮机层地面高程1∇水轮机层地面高程1∇可由公式：14T h ∇=∇+（4h =蜗壳进口半径+蜗壳顶部混凝土层厚度。

金属蜗壳顶部混凝土一般不低于，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。

）14T h ∇=∇+=+（2+）=。

发电机装置高程可由公式：156G h h ∇=∇++求出。

式中：5h —发电机机墩进入孔高度（一般取~），；还须满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度。

）6h —进入孔顶部厚度混凝土厚度（一般为左右）。

156G h h ∇=∇++=++=。

发电机层楼板高程2∇发电机层地面高程除应满足发电机层布置要求外，还应考虑水轮机层设备布置及母线电缆的敷设和下游尾水位的影响。

一般情况下，发电机层楼板高程2∇应满足以下条件：（1）保证水轮机层的净高不少于~，否则发电机出线和油气水管道布置困难。

（2）保证下游设计洪水不淹厂房。

一般情况下，发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平。

由于单机容量数万千瓦的发电机组多采用定子埋入式布置，故本设计也采 用定子埋入式布置，其上部机架埋入深根据发电机尺寸取为3m 。

2∇=G ∇+3=+3=＞（设计洪水水位）。

且，故满足设计要求。

起重机（吊车）的安装高程C ∇（起重机的安装高程是指吊车轨顶高程） 计算公式：27891011C h h h h h ∇=∇+++++7h —发电机定子高度和上机架高度之和（埋入式布置7h 就仅为上机架的高度） 8h —吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；固定的机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距，垂直净距~（如采用刚性夹具，垂直净距可减小为~）9h —最大吊运部件的高度。

10h —吊运部件与吊钩间的距离（一般在~左右），取决与发电机起吊方式和挂锁，卡具。

11h —主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离，可从起重机参数表查出。

=+++++= 屋顶高程R ∇计算公式：1213R C h h ∇=∇++12h —小车高度；13h —为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取。

1213R C h h ∇=∇++=++=。

四．根据起重量和宽度，确定吊桥型号重量取决于需要由它吊运的最重的部件，本设计的最重部件为发电机转子的重量，重206t 。

当起重量大于75t ，且台数不大于6台时，可考虑采用双小车桥吊，本设计采用双小车桥吊。

五. 划分一，二期混凝土水电站厂房的施工是分期完成的，第一期浇筑的叫一期混凝土。

首先浇筑一期混凝土的目的是为了形成封闭的挡水周界。

包括尾水管扩散段、肘管断及主厂房的外墙、构架、吊车梁、屋顶等。

二期混凝土一般包括尾水管的直锥段、座环、蜗壳、发电机机座、及各层楼板。

发电机支承结构本设计采用圆筒式机座，圆筒壁厚取。

为了使机座荷载的一部分经水轮机座环传至下部块体结构，该内径要略小于座环的外径，一般取转轮直径的~倍左右，本设计取为倍转轮直径。

六. 主厂房的结构布置设计及厂房内各种设备的布置主厂房上部结构 （1）屋面结构主厂房的屋面一般采用钢筋混凝土预制构件，以节省模板。

常用的是薄腹屋面梁，其上部为大型预制屋面板。

屋面梁尺寸可从下面屋面梁尺寸表中查得。

屋面的防水层和保温层可采用图示的结构，保温材料可用炉渣或珍珠岩粉等，厚度由当地气温条件决定。

（2）构架采用整体式构架，每一机组段设置3个构架。

构架间距取为÷3=。

为简化设计施工，采用等跨布置。

（3）吊车梁及吊车柱为节约钢材，我国多采用钢筋混凝土吊车梁，支承在构架立柱的牛腿上。

（4）外墙（5）楼板七．副厂房的布置设计（1）副厂房的组成大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房中央控制室，继电保护盘，电缆室，蓄电池室，酸室和套间，蓄电池的通风机室，机械修理间，电器工具间，油化验室，水化验室等。