水电站课程设计计算说明书终审稿)
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书一、工程概述本水电站课程设计的目标是设计并计算一个小型水电站的主要参数，包括水电站水头、发电机组的选型和水电站的发电能力等。
该水电站位于一个有山水资源的地区，有足够的水流来供给水电站。
设计要求是最大程度地利用水能，并确保水电站的安全性和经济性。
二、设计要求1.建设水电站的位置应选择水流充沛、水头较高的地方，以便获取更大的水能。
2.发电机组应根据水电站的设计水头，选中适当的发电机组型号。
3.给定的水流量和水头条件下，计算水电站的发电能力。
4.考虑水电站并网运行的需求，确定电压和发电机组的并网点。
5.计算水电站的经济性，包括投资回收期和净现值等。
三、设计计算1.水头计算水头是水电站发电的基础条件之一、按照要求的位置选择，确定水电站的装设高程和尾水位，计算水电站的净水头。
同时，确定引水渠的最大可能高程差，并计算引水渠的净落差。
2.发电机组选型计算根据所给水头和流量条件，选择适当的发电机组型号。
考虑机组的转速和效率等因素，计算并选择合适的发电机组。
3.发电能力计算利用所选发电机组的参数，计算水电站的额定发电能力。
4.并网运行计算确定水电站的并网电压等级，并计算发电机组与电网的并网点。
5.经济性计算依据投资、运营和维护等方面的费用，计算水电站的投资回收期和净现值。
四、设计结果经过计算，得到了该小型水电站的主要设计参数。
1.水头：根据山区资源和地势条件，确定了水电站的坝址和净水头。
2.发电机组：选择了适当的发电机组型号，确保了发电的效率和稳定性。
3.发电能力：计算出了水电站的额定发电能力，表示了水电站的发电潜力。
4.并网运行：确定了水电站的并网点和电压等级，为实现并网运行提供了基础。
5.经济性：计算了水电站的投资回收期和净现值，综合考虑了投资和运营方面的成本和收益。
五、设计总结本水电站课程设计综合考虑了水头、发电机组、发电能力、并网运行和经济性等方面的要求，达到了课程设计的目标。
本设计结果可以作为小型水电站设计和计算的参考，为实际工程的设计和建设提供了基础。
水电站课程设计计算书
水电站厂房课程设计计算书1．蜗壳单线图的绘制 1.1 蜗壳的型式根据给定的基本资料和设计依据，电站设计水头Hp=46.2m ，水轮机型号 ：HL220-LJ-225。
可知采用金属蜗壳。
又Hp=46.2m>40m ，满足《水电站》（第4版）P32页对于蜗壳型式选择的要求。
1.2 蜗壳主要参数的选择金属蜗壳的断面形状为圆形，根据《水电站》（第4版）P35页可知：为了获得良好的水力性能及考虑到其结构和加工工艺条件的限制，一般取蜗壳的包角为0345ϕ=。
通过计算得出最大引用流量max Q 值，计算如下： ○1水轮机额定出力：15000156250.96frfN N KW η=== 式中：60000150004f KWN KW ==，0.96f η=。
○2'31max 3322221156251.11 1.159.819.812.2546.20.904rp N Q m s D H η===<⨯⨯⨯（水轮机在该工况下单位流量''311 1.15M Q Q m s ==由表3-6查得）。
○3'23max1max 1 1.11 2.2538.2Q Q D m s ==⨯=。
由蜗壳进口断面流量max 0360c Q Q ϕ=，得334538.236.61/360c Q m s =⨯=。
蜗壳进口断面平均流速V c 由《水电站》（第4版）P36页图2-8（a ）查得，5.6/c V m s =。
由《水力机械》第二版，水利水电出版社）附录二表5查得：3250,3850b a D mm D mm ==，则1625 1.625,1925 1.925b a r mm m r mm m ====。
其中：b D —座环内径；a D —座环外径；b r —座环内半径；a r —座环外半径。
座环示意图如下图所示：图1 座环示意图（单位：mm ）1.3 蜗壳的水力计算（1）对于蜗壳进口断面（断面0）： 断面面积 35375.66.561.36m V Q F c c c ===断面的半径 m F cc 443.1537.6===ππρ从轴中心到蜗壳外缘的半径：m r R c a c 811.4443.12925.12=⨯+=+=ρ 即断面0：m 443.10=ρ，m r r a 925.10==，m R R c 811.40==。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书引言：水电站是一种通过水流的动能转换为电能的设施，它将水流引入并驱动涡轮机运转，通过涡轮机的旋转产生的机械能再转换为电能。
本设计计算书将对水电站的设计参数进行计算和分析，包括选址、装机容量、流量、水头等。
一、选址计算1.附近河流流量计算按照当地地理资料和水文资料，计算附近河流的流量，以评估水电潜力。
2.水头计算通过测量水流到达水电站的高度差确定水头，水头是水流所具有的势能。
3.水电站周围环境评价对选址位置的环境进行评估，包括地质构造、环境保护和社会影响等。
二、装机容量计算1.基于流量计算的装机容量通过已知的水流量和水头，计算水电站的最大装机容量。
2.基于负载需求的装机容量根据所服务区域的负载需求，计算水电站的装机容量，以满足需求。
三、流量计算1.流量计算公式根据附近河流的地理和水文数据，使用流量计算公式计算水电站水流量。
2.水流径流量测定使用水流计等设备进行水流测量，以确定实际的水流量。
四、水头计算1.水头测定方法使用水头测定仪器进行测量，包括压力计、液位计等，以获得准确的水头数值。
2.水头计算公式根据流量测量和水头测量结果，使用水头计算公式计算水电站的平均水头。
五、水电站输出功率计算根据已知的流量和水头，结合水轮机及发电机的性能曲线，计算水电站的输出功率，以评估发电能力。
六、输电线路计算计算水电站到负载区的输电线路的尺寸和材料，以确保电能能够有效输送到负载区。
结论：本设计计算书通过对水电站的各项参数进行计算和分析，为水电站的设计提供了科学依据。
选址计算评估了水电站可能的水流资源，装机容量计算满足了负载需求，流量和水头计算确定了水电站的水力潜力，水电站输出功率计算评估了其发电能力。
此外，输电线路计算确保了电能能够有效输送到负载区。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书水电站课程设计计算书一、设计任务本次课程设计的任务是设计一个水电站，要求该水电站能够充分利用水能资源，提高水力发电效率，同时满足经济性和环保性要求。
二、设计计算水轮机选择根据设计任务，我们需要选择适合的水轮机。
考虑到水头高度和流量等因素，我们选择了混流式水轮机。
水轮机的型号为HL200-LJ-250，额定功率为200MW，额定转速为250r/min。
水轮机效率计算水轮机的效率是衡量水力发电效率的重要指标。
根据所选水轮机的技术参数，我们可以计算出水轮机的效率。
具体计算公式如下：η = (输出功率 / 输入功率) × 100%其中，输出功率为水轮机产生的电能，输入功率为水轮机受到的水能。
根据所选水轮机的技术参数，输入功率为26393900 W，输出功率为20000000 W，因此水轮机的效率为：η = (20000000 / 26393900) × 100% = 75.78%3. 水头高度和流量计算水头高度和流量是影响水力发电效率的关键因素。
根据所选水轮机的技术参数，我们可以计算出水头高度和流量。
具体计算公式如下：水头高度 H = (输出功率 / 流量) × 9.81 m流量 Q = (输出功率 / 水头高度) × 1/效率根据计算结果，水头高度为31.5 m，流量为325 m³/s。
4. 水泵选择考虑到抽水蓄能电站的特点，我们需要选择适合的水泵。
根据水泵的技术参数，我们选择了离心式水泵，型号为150CDL-32-250，额定功率为150kW，额定转速为2950r/min。
水泵效率计算水泵的效率同样是衡量抽水蓄能电站效率的重要指标。
根据所选水泵的技术参数，我们可以计算出水泵的效率。
具体计算公式如下：η = (输出功率 / 输入功率) × 100%其中，输出功率为水泵产生的扬水量，输入功率为水泵受到的电能。
根据所选水泵的技术参数，输入功率为167440 W，输出功率为78669 W，因此水泵的效率为：η = (78669 / 167440) × 100% = 47.17%6. 蓄电池选择考虑到抽水蓄能电站的特点，我们需要选择适合的蓄电池。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书一、引言水电站作为我国可再生能源发电的重要组成部分，其设计与建设在很大程度上影响着我国能源安全和生态环境。
本文旨在探讨水电站设计的基本原理及运行管理，以期为水电站建设与发展提供参考。
二、水电站概述1.定义与分类水电站是根据水力资源开发程度和用途进行分类的，主要包括大型、中型和小型水电站。
水电站可以分为坝式、引水式和混合式等类型。
2.组成与功能水电站主要由挡水建筑物、泄水建筑物、水轮发电机组、输电线路等组成。
其功能是将水力资源转化为电能，满足社会用电需求。
三、水电站设计基本原理1.水文计算水文计算是水电站设计的基础，主要包括降雨量与径流、设计洪水等。
通过对水文数据的分析，为水电站工程规模和建筑物型式提供依据。
2.工程地质与地形地质工程地质与地形地质是水电站设计的另一重要依据。
地质构造、地形地貌等因素直接影响着水电站的建设成本和运行安全。
3.水资源评价水资源评价包括水资源总量、水资源利用条件等，为水电站的开发和利用提供指导。
四、水电站设计步骤与方法1.前期工作前期工作主要包括勘察测量、项目立项等。
勘察测量旨在了解工程地质、地形地貌、水资源等情况，为设计提供依据。
项目立项则是确保水电站项目合法合规的关键环节。
2.设计阶段设计阶段主要包括初步设计和施工图设计。
初步设计是根据前期工作成果，确定水电站工程规模、建筑物型式、机电设备等。
施工图设计则是对初步设计进行细化，为施工提供详细图纸。
3.施工与验收施工与验收阶段主要包括土建工程、机电设备安装和工程验收。
土建工程是为水电站建筑物提供基础工程，机电设备安装则是将水轮发电机组等设备安装到位。
工程验收是对水电站建设成果的全面检查，确保工程质量。
五、水电站运行与管理1.运行管理运行管理主要包括调度与运行方式、设备维护与检修。
调度与运行方式是根据电力系统需求和水资源条件，合理分配发电任务。
设备维护与检修则是确保水电站设备正常运行的关键。
2.安全管理安全管理主要包括安全生产、应急预案。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书摘要：一、引言二、水电站概述1.水电站的定义和分类2.水电站的基本组成三、水电站的设计与计算1.水电站的选址与规划2.水电站的工程设计3.水电站的设备选型与计算四、水电站的运行与管理1.水电站的运行原理2.水电站的运行管理3.水电站的安全与环保五、案例分析1.某水电站的设计与运行情况介绍2.该水电站的经济效益与社会影响六、总结与展望1.水电站的发展历程与现状2.水电站的未来发展趋势与挑战正文：一、引言水电站作为一种重要的可再生能源发电设施，在我国能源结构调整和绿色低碳发展方面发挥着重要作用。
本文旨在对水电站的设计、计算、运行与管理等方面进行详细阐述，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、水电站概述1.水电站的定义和分类水电站是指利用水力资源进行发电的设施，主要包括坝式水电站、引水式水电站和潮汐水电站等。
根据水电站的规模和用途，又可分为大型水电站、中型水电站和小型水电站等。
2.水电站的基本组成水电站主要由拦河坝、水电站厂房、发电机组、输电线路等部分组成。
拦河坝用于拦截水流，形成水库，水电站厂房用于安装发电机组，发电机组将水流的能量转化为电能，输电线路则负责将电能传输至用户。
三、水电站的设计与计算1.水电站的选址与规划水电站的选址需充分考虑水力资源、地质条件、环境保护等多方面因素。
在规划阶段，需对水电站的规模、类型、工程投资、建设周期等进行预测和评估。
2.水电站的工程设计水电站的工程设计主要包括拦河坝设计、水电站厂房设计、发电机组选型等。
拦河坝设计要考虑坝型选择、坝高、坝宽等因素；水电站厂房设计要考虑厂房布局、结构形式、通风排水等；发电机组选型要考虑机组类型、容量、转速等。
3.水电站的设备选型与计算水电站设备的选型与计算需结合水电站的规模、类型、负荷特点等因素进行。
主要设备包括水轮发电机组、电气设备、辅助设备等。
设备选型时要考虑设备的可靠性、经济性、安全性等；设备计算时要考虑设备的容量、台数、型号等。
水电站课程设计最终版
《水电站建筑物》课程设计设计说明书组员：曾凯学号：09150312班级：09水利3班水电站课程设计说明书第一章基本资料第二章水轮机发电机选择第一节机组台数和机组型号的选择第二节水轮机主要参数的确定第二节蜗壳和尾水管尺寸的确定第四节发电机组的选择及尺寸第三章水电站厂房设计第一节主厂房的平面尺寸确定第二节主厂房布置的构造要求第三节桥吊选择第一章 基本资料(一)、流域概况该水电站位于S 河流的上游，电站坝址以上的流域面积为20,300km 2，本电站属于该河流梯级电站中的一个。
(二)、水利动能本电站的主要任务是发电。
结合水库特性、地区要求可发挥养鱼等综合利用效益。
本电站水库特征水位及电站动能指标见表1表1 H 水电站工程特性表名 称 单位数量备注 一、水库特性 1、水库特征水位 校核洪水位(P=0.1%) m 293.90 设计洪水位(P=1%) m 290.90 正常蓄水位 m 290.00 死水位 m 289.00 2、正常蓄水位时水库面积 km 2 15.173、水库容积校核洪水位时总库容 108m 32.29 正常蓄水位时库容 108m 3 1.63 死库容 108m 3 1.49二、下泄流量及相应下游水位包括机组过流量1、设计洪水最大下泄量 m 3.s -18 200.00 相应下游水位 m 273.20 2、校核洪水最大下泄量 m 3.s -111 700.00 相应下游水位 m 274.90三、电站电能指标装机容量 MW 200.00 保证出力 MW 35.00 多年平均发电量 108kW.h 4.35 年利用小时数 h 2255四、水轮机工作参数 最大工作水头 m 25.60 最小工作水头 m 22.80 设计水头 m23.305000100001500020000264266268270272274276278280水位 (m )流量(m 2/s)图1 下游水位——流量关系曲线第二章 水轮发电机选择第一节 水轮机的台数和机组型号选择 4台；单机容量50KW ；型号HL310 第二节 水轮机主要参数确定 直径D1=6.5m ；转速n=71.4r/min 允许吸出高度Hs=0.143m 第三节 蜗壳和尾水管的尺寸选择 混凝土蜗壳，包角为0225 L+x=6.4m ，L-x=4.8m弯肘形尾水管，参数如下表所示：参数1Dh L5B 4D4h6h1L5h肘管型式适用范围 实际6.516.929.2517.688.7758.7754.387511.837.93标准混凝土肘管混流式第四节 发电机组的选择及尺寸发电机型号为SF50-60/920，具体参数如下表所示：因水轮机的发电功率50MW ，转速n=72r/min 则选择发电机的型号为SF50-60/920。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书摘要：一、引言1.1 课程设计背景1.2 课程设计目的1.3 课程设计内容二、水电站概述2.1 水电站的定义2.2 水电站的组成2.3 水电站的工作原理三、水电站设计计算3.1 水电站的选址与勘察3.2 水库容量与水位的确定3.3 水电站的机组配置与选型3.4 水电站的输电线路设计3.5 水电站的运行管理与维护四、水电站的经济效益与环保影响4.1 水电站的投资与收益4.2 水电站对环境的影响4.3 水电站的环保措施五、结论5.1 课程设计总结5.2 对水电站的发展前景的展望正文：一、引言1.1 课程设计背景随着我国经济的快速发展，能源需求也不断增加，水电作为一种清洁、可再生的能源，在我国的能源结构中占有重要地位。
为了满足社会对能源的需求，我国政府积极推动水电站的建设与发展。
1.2 课程设计目的本次课程设计旨在让学员了解水电站的基本概念、工作原理和设计方法，提高学员在水电站设计方面的实际操作能力。
1.3 课程设计内容本次课程设计主要包括水电站的概述、设计计算、经济效益与环保影响等方面。
二、水电站概述2.1 水电站的定义水电站是指利用水位落差，通过水轮发电机组将水的动能转换成电能的一种发电设施。
2.2 水电站的组成水电站主要由水库、大坝、水轮发电机组、输电线路等部分组成。
2.3 水电站的工作原理当水流经水轮发电机组时，水轮的旋转驱动发电机发电，将水的动能转换成电能。
三、水电站设计计算3.1 水电站的选址与勘察水电站的选址要充分考虑地形、地质、气候等因素，确保水电站的安全稳定运行。
3.2 水库容量与水位的确定水库容量和水位的确定要综合考虑降水量、蒸发量、径流量等因素，以保证水电站的正常运行。
3.3 水电站的机组配置与选型机组配置与选型要结合水电站的规模、水位落差等因素，选择合适的水轮发电机组。
3.4 水电站的输电线路设计输电线路设计要考虑线路的走向、跨越障碍物、防护措施等因素，确保输电线路的安全稳定。
水电站课程设计报告书
《水电站建筑物》课程设计BL电站计算说明书姓名:学号:指导教师:年月日一、基本资料1．1工程概况根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。
该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量7.21×108m3。
水库属大(2)型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。
采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。
电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。
水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。
1．2设计的目的与任务目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。
任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。
1．3BL电站设计资料气象资料：该地区多年平均气温9.3℃，最低气温－35.8℃。
最大风速北风21m/s。
最大冰厚0.37m。
地面冻结深度一般在1.1m左右。
水文资料：(1)水库特征水位与溢洪道泄量特征：（2电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程40.35m，渠顶高程45.90m，渠道设计流量48.0m 3/s 。
渠道加大流量53.0m 3/s 。
电站尾水渠水位流量关系表(Z ~Q )：(3)厂房地质资料水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房围有一小断层通过。
本地区地震基本烈度为Ⅶ度。
厂房设计烈度为7度。
(4)水轮机选型的基本资料：经水能计算，最终确定： １．电站最大水头H max ＝27.8m ； ２．加权平均水头H a ＝22.1m ； ３．设计水头H r ＝21.3m ；４．电站正常运转时的最小水头H min ＝14.0m 。
５．水电站总装机容量N f ＝6400kW ，考虑水电站运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。
水利水电工程施工课程设计说明书
前言部分一、课程设计的目的:通过课程设计，使学生将在课堂所学的知识融会贯通，提高学生提出问题、分析问题并解决问题的能力。
通过课程设计，培养学生利用所学知识，独立工作、创造性的工作的能力。
通过课程设计，使学生熟悉现行水利水电工程建设项目实施的基本程序、基本规则和项目设计的基本要求与基本内容。
通过课程设计培养学生应用技术规范与规程、查阅文献资料、体会协作共事的能力。
二、课程设计的意义：课程设计是对水利水电工程专业的学生实现培养目标的综合性教学实践环节，学生必须按照本任务的要求独立完成设计任务。
通过课程设计升华课程所学的知识，培养工程实践能力，激发学生的创新潜能。
三、设计范围：本次课程设计只要求学生进行倒流施工的设计，不要求大坝的布置和引水发电隧洞的设计。
四、应达到的技术要求：要求确定导流施工的设计流量、确定出导流标准、并设计出导流建筑物的各个尺寸和高程、进行倒流施工的布置。
第一部分工程基本资料概述一、基本资料1、枢纽建筑物型式与组成二龙河挡水建筑物为均质土石坝，坝体横断面见附图。
坝顶高程527.5m，宽6m，坝长462m。
属于Ⅴ级建筑物。
左岸上依次设有溢洪道、泄洪隧洞、输水隧洞。
泄洪隧洞，洞长为155.0m，进口底高程为496.4m，孔口尺寸3.0×3.0m，洞身为城门洞形无压洞，断面尺寸3.5×4.31m。
隧洞出口后接明流段泻槽与河床相接，挑能消能。
2、地理位置二龙河水库位于武烈河流域头沟川支流上，坝址座落在承德县头沟镇大孤山村附近，距承德县市约44km，是一座以防洪供水为主，兼顾灌溉和发电等综合利用的水利枢纽工程。
水库总库容6724万m3,兴利库容3771万m3，控制流域面积547m2，占头沟川流域面积的75%。
3、工程坝址二龙河水库位于武烈河流域头沟川支流上。
头沟川上游段河道坡度陡，在上游河段建坝库容较小；下游段进入丘陵区，河道开阔，在下游河段建坝，侵滩面积较小，建坝条件差，且淹没及移民量大；中游大孤山村附近U型峡谷，河流在此地带形成大于90°蛇区，两岸地质条件良好，适合建坝。
水电站课程设计计算书[详细]
![水电站课程设计计算书[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/a670853fcaaedd3382c4d356.png)
水电(5)班水电站课程设计谭锋6312030605152016/1/6本次课程设计的主要任务是水电站的设计前言 (4)1、水轮机发电组选择 (5)1.1选择机组台数、单机容量及水轮机型号 (5)1.1.1水轮机型号选择 (5)1.2 HL230水轮机的主要参数计算 (5)1.2.1转轮直径D1计算 (5)1.2.2转数n计算 (5)1.2.3效率及单位参数修正 (6)1.2.4工作范围的检验略 (6)1.2.5吸出高度Hs计算 (6)1.2.6水轮机安装高程计算 (7)1.3选择蜗壳型式、包角、进口尺寸 (7)1.3.1蜗壳的型式 (7)1.3.2蜗壳的断面形状 (7)1.3.3蜗壳的包角 (7)1.3.4蜗壳进口断面的平均流速 (7)1.3.5蜗壳外形尺寸的计算 (7)1.4尾水管型式及尺寸设计 (8)1.4.1进口直锥段 (9)1.4.2 出口扩散段 (9)1.4.3尾水管的高度 (9)1.4.4尾水管的水平长度 (9)1.5发电机型号的选择及尺寸计算 (10)1.5.1主要尺寸估算 (10)1.5.1.1极距τ (10)1.5.1.2定子内径Di (10)1.5.1.3定子铁芯长度Lt (10)1.5.1.4定子铁芯外径Da (11)1.5.2发电机型号选择 (11)1.5.3发电机外形尺寸估算 (11)1.5.4水轮发电机的总重量估算 (12)1.5.4.1发电机转子重量按发电机总重量的12估算 (12)1.5.4.2发电机飞轮力矩GD2估算 (12)1.6调速器及油压装置的选择 (12)2、引水系统设计 (13)2.1进水口轮廓 (13)2.2进水口高程选择 (13)2.2.1进口底部高程 (13)2.2.2进口顶部高程 (13)2.3坝式进水口尺寸拟定 (13)2.3.1进口段 (13)2.3.2闸门段 (14)2.3.3渐变段 (14)2.4通气孔和进人孔 (15)2.4.1通气孔的布置原则: (15)2.4.2通气孔的面积选择 (15)2.5进人孔 (15)2.6压力管道的布置 (15)3、厂区枢纽及电站厂房的布置设计 (16)3.1主厂房的长度 (16)3.1.1机组段长度的确定 (16)3.1.2装配场长度 (16)3.1.3边机组段加长 (16)3.2主厂房的宽度 (17)3.3主厂房的高度 (17)3.3.1安装高程 (17)3.3.2尾水管底板高程 (17)3.3.3开挖高程 (18)3.3.4水轮机层地板高程 (18)3.3.5发电机层地板高程 (18)3.3.6吊车轨顶高程 (18)3.3.7厂房天花板及屋顶高程 (18)4、主厂房布置的构造要求 (19)4.1厂房内的交通 (19)4.2厂房的采光、通风和防潮 (19)4.3主厂房的分缝 (19)5、副厂房的布置设计 (19)6、吊桥选择 (19)7、结论 (19)【参考文献】 (20)前言设计题目来源于老师,本次课程设计的主要任务是水电站的设计.此次设计的目的是为了培养我们正确的设计思想,严谨的设计态度,掌握设计的基本方法.通过解决相关的设计问题,使所学的专业得以运用,进一步掌握电站的设计方法和设计原理.锻炼自己对设计说明书格式的写作.通过对众多参考资料进行比较和校正,然后选择HL230水轮机、SF3.75-7/221发电机等进行电站的设计.1、 水轮机发电组选择1.1选择机组台数、单机容量及水轮机型号 1.1.1水轮机型号选择水轮机型号选择根据该水电站的水头变化范围25.60～62.70米,在水轮机系列型谱表3-3、表3-4中查出合适的机型有HL230. 1.2 HL230水轮机的主要参数计算 1.2.1转轮直径D 1计算查表3-6可得HL230型水轮机在限制工况下的单位流量 Q1米＇=1110L/s=1.11米3/s,效率η米=85.2%,由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q 1＇=Q 1米＇=1.11米3/s,效率η=86.0%.上述的Q 1＇、η、和N r =15∗1034=3.75*103kw 、H r =45米代入式(3-37)可得D 1=√N r9.81∗H r √H r ηQ 1＇=√9.81∗1.11∗45∗√45∗86.0%=1.15米,选用与之而偏大的标称直径D 1=1.2米. 1.2.2转数n 计算查表3-4可得HL230型水轮机在最优工况下单位转速n 10米＇=71r/米in,初步假定n 10＇=n10米＇,将已知的n 10＇和H av =H r 0.95=450.95=47.4米,D 1=1.2米代入式(3-39)可得n =n 1＇√H av D 1=71∗√47.41.2=407.3r/米in,选用与之接近而偏大的同步转速n=428.6r/米in.1.2.3效率及单位参数修正查表3-6可得HL230型水轮机在最优工况下的模型最高效率为η米米ax =90.7%,模型转轮直径D 1米=0.404米根据式(3-15),可求出原型效率η米ax =1-(1-η米米ax )*(D 1米D 1)15=92.5%,则效率修正值为Δη=92.5%-90.7%=1.8%,考虑到模型与原型水轮机在制造工艺上的质量差异,常在已求得的Δη值中在减去一个修正值ξ.现取ξ=1.0%,则可得效率修正值为Δη=0.8%,由此可得原型水轮机在最优和限制工况下的效率为η米ax =η米米ax +Δη=90.7%+0.8%=91.5%η==η米+Δη=85.2%+0.8%=86.0%(与上述假定值相同) 单位转速的修正值按下式计算Δn 1＇=n 10米＇*(√η米ax η米米ax-1)则Δn 1＇n10米＇=(√η米axη米米ax-1)=√91.5%90.7%-1=0.44%由于Δn 1＇n10米＇⁄<3.0%,按规定单位转速可不加修正,同时,单位流量Q 1＇也可不加修正.由上可见,原假定的η=86.0%,Q 1＇=Q1米＇,n 10＇=n10米＇是正确的,那么上述计算及选用的D 1=1.2米,n=428.6r/米in 也是正确的.1.2.4工作范围的检验略 1.2.5吸出高度H s 计算查表3-4可得σ米=0.170,由此可求出水轮机的吸出高度为 H s ≤10-∇900-σ米∗H =10-119−74900-0.170*45=2.3米1.2.6水轮机安装高程计算Z s =∇ω+H s +b 0/2=53+2.3+0.378/2=55.489米 1.3选择蜗壳型式、包角、进口尺寸 1.3.1蜗壳的型式该电站的设计水头H r =45米>40米,则应采用金属蜗壳.由上述知该水轮机转轮直径D 1=1.2米<3米且属于高水头混流式水轮机,则应采用铸造或铸焊就够. 1.3.2蜗壳的断面形状金属蜗壳的断面均做成圆形,金属蜗壳与座环的联接方式采用与由蝶形边座环的联接方式,а=55°. 1.3.3蜗壳的包角对于金属蜗壳,采用φ0=345°. 1.3.4蜗壳进口断面的平均流速由该水轮机的设计水头H r =45米从图2-8中的经验曲线查取可得V c =6.2米/s.1.3.5蜗壳外形尺寸的计算已知水轮机的设计水头H r=45米及其相应的最大引用流量Q米ax =39.75/4=9.94米3/s、导叶高度b0=0.315D1=0.315*1.2=0.378米、座环固定导叶外径D a=1.60D1=1.60*1.2=1.92米和内径D b=1.35D1=1.35*1.2=1.62米.蜗壳进口断面的形状为圆形、包角φ0=345°和平均流速V c=6.2米/s.通过任一断面i的流量公式为Q i=Q米ax ∗φi 360º断面半径ρi=√Q iπV c断面中心距a i=r a+ρi断面外半径R i=r a+2ρi1.4尾水管型式及尺寸设计1.4.1进口直锥段单边扩散角θ=7º～9º1.4.2 出口扩散段顶板上翘角α=10º～13º支墩厚度b5=(0.1～0.15)B5=0.33米～0.49米1.4.3尾水管的高度该水电站属于低水头电站,水轮机为混流式水轮机,则取H=2.6D1=3.12米.1.4.4尾水管的水平长度尾水管的水平长度是指机组中心线至尾水管出口断面的距离,通常取L=(3.5～4.5)D1=4.2米～5.4米1.4.5尾水管的主要尺寸设计推荐的尾水管尺寸表(单位:米)1.5发电机型号的选择及尺寸计算 1.5.1主要尺寸估算 1.5.1.1极距ττ=k f √Sf 2p4=10∗√37502∗74=40.5厘米 ,(V f =K t V =1.8∗40.5=7.3米/s)1.5.1.2定子内径D i D i =2ρτπ=2∗7∗40.5π=180.5厘米1.5.1.3定子铁芯长度L t由上述知N r =3750kW ,则查表可得系数C=3*10−6故L t=S fCD i2n e =37503∗10−6∗180.52∗428.6=89.5厘米, ( L tτ=89.540.5=2.2)1.5.1.4定子铁芯外径D a由于n e=428.6r/米in>166.7r/min,故D a=D i+τ= 180.5+40.5=221厘米1.5.2发电机型号选择由上述知该水电站可选SF－3.75－7/221型发电机组4台. 1.5.3发电机外形尺寸估算1.5.4水轮发电机的总重量估算G f=K1(S fn e )23⁄=8∗(3750428.6)23⁄=34.0t1.5.4.1发电机转子重量按发电机总重量的12估算1.5.4.2发电机飞轮力矩GD2估算GD2=K2D i3.5L t=4∗1.8053.5∗0.895=28.3t/米21.6调速器及油压装置的选择A=(200~250)∗Q∗√H米axD1=(200~250)∗9.94∗√62.7∗1.2=17244~21555N∙米为了保证工作可靠,由上述值知调速器可选用YDT−1800型调速器,采用2.5米Pa额定油压的油压装置及标准导水机构.2、引水系统设计2.1进水口轮廓由于本电站为坝后式水电站,故进水口的型式为坝式进水口.钢管经济直径D=√5.2Q米ax3H7=√5.29.943457=1.966米、经济流速V=5~7米/s蜗壳进口断面直径2ρ米ax=2∗0.7=1.4米,取引水道直径D=1.5米则引水道面积A‘=π4D2=1.767米22.2进水口高程选择2.2.1进口底部高程有压式进水口应低于运行中可能出现的最低水位并有一定的淹没深度,通常应在水库设计淤沙高程以上0.5~1.0米.故本电站进口底部高程可取80.6米.2.2.2进口顶部高程避免进水口前出现吸气漏斗和漩涡的临界淹没深度S cr=CV√d=0.55*9.94π∗1.524∗√2=4.375米则进口顶部高程为 90-4.375=85.625米2.3坝式进水口尺寸拟定2.3.1进口段进口段的作用是连接拦污栅与闸门段.其横断面为矩形,单孔.为使水流平顺的进入引水道,减少水头损失,进口流速控制为 1.5米/s.根据国内外实践经验,进口顶板的椭圆曲线方程为x2 a +y2b=1(其中a=1.1D=1.65米,D为引水道直径;b=1/3D=0.5米;a/b=3.3.)进口断面面积 A=A‘c∗cosθ= 1.7670.6∗cos2.99米22.3.2闸门段闸门段式进口段和渐变段的连接段,是安装闸门(工作闸门和检修闸门)和启闭设备的部分.闸门段通常设计成横断面为矩形的水平段,其高度等于引水道直径D=1.5米,宽度取1.3米,整个闸门段过水断面与后接的引水道面积的比值为1.1 : 1倍左右.闸门段的长度主要取决于整套闸门设备布置的需要,检修闸门和工作闸门之净距不小于闸门净高、宽的0.4倍,且不小于闸门的安装、维护工作所需的净空间.2.3.3渐变段渐变段是矩形闸门段到圆形压力引水道的过渡段,为保证过渡段的水流平顺,减少水头损失,避免产生真空或汽蚀现象,由矩形变到圆形的过渡段通常采用在四角过渡,圆弧的中心位置和圆角半径r均按直线规律变化.渐变段长度,根据经验一般为压力引水道直径1.0~1.5倍,取L=1.25D=1.875米,收缩角取7°.坝式进水口渐变段轴线通常为直线.2.4通气孔和进人孔2.4.1通气孔的布置原则:（1）通气孔的顶部高程(外口)应在水库最高水位以上,以防水流溢出,并加拦栅保护,防止堵塞及危害运行人员.（2）通气孔内应尽量靠近闸门下游面,并设在门后管道顶部.（3）通气孔运用方便,形体平顺,以减少气流阻力.（4）有条件时尽可能将通气孔与闸门井或检查竖井结合共用,节省投资.2.4.2通气孔的面积选择A=Q aV米ax =9.9450=0.198米2.5进人孔为方便压力引水道内部的检修,须设置进人孔,采用1米见方的方形.2.6压力管道的布置该电站为坝后式水电站,采用坝式进水口,故压力管道为坝内压力钢管,采用单管单机供水,倾斜布置.3、厂区枢纽及电站厂房的布置设计本电站厂房布置在坝之后,且与公路布置在同一岸.厂坝采用分离式布置,即在厂坝之间设一道沉陷温度伸缩缝,彼此隔开,厂坝之间的力不互相传递.厂房的取水口布置在上游面,引水道设置在坝体内.3.1主厂房的长度3.1.1机组段长度的确定故机组段长度L1+x−x=3.859+3.782=7.641米3.1.2装配场长度L2=1.5*7.641=11.462米3.1.3边机组段加长∆L=1.0D1=1.2米则主厂房的长度L=4L1+装配场长度L2+边机组段加长∆L=43.226米3.2主厂房的宽度以厂房中心线为界,厂房宽度B可分为上游侧宽度B1和下游侧宽度B2两部分.厂房宽度B=B u+B dB u=ϕ32+δ3+A(其中ϕ3=4.763米,δ3=0.4米)选择上游侧吊运,则上游侧较宽.此外,发电机层交通应畅通无阻.一般主要通道宽度2~3米,次要宽度1~2米.在机旁盘前还应留有1米宽的工作场地,盘后应有上下游侧分别布置水轮机辅助设备和发电机辅助设备.故此时A=2.5+1.2+1+1=5.7米.则上游侧宽度B u=ϕ32+δ3+A=4.7632+0.4+5.7=8.482米.下游侧宽度B d=ϕ32+δ3+A=4.7632+0.4+1.2=3.982米(此时A只取次要宽度1.2米).蜗壳在-Y方向的尺寸和蜗壳外的混凝土厚度B i=R0+1.0=2.359+1.0=3.359米<B d=3.982米.则主厂房宽度B=B u+B d=8.482+3.982=12.464米.选用75～250t桥式起重机,吊车标准宽度L k=13.5米.故主厂房宽度确定为13.5米.3.3主厂房的高度首先定出各层的高程,才能确定主厂房的高度.厂房各层的高程,主要有安装高程、尾水管底板高程、开挖高程、水轮机层地板高程、发电机层地板高程、吊车轨顶高程、厂房天花板及屋顶高程等.3.3.1安装高程∇安= ∇W+ H s+ b0/2=53.00+2.3+0.378/2=55.489米(式中∇W 为电站运行时出现的最低下游水位)3.3.2尾水管底板高程∇尾= ∇安-b0/2-H尾=55.489-0.378/2-3.12=52.18米(式中H尾为尾水管的高度) 3.3.3开挖高程∇挖=∇尾-混凝土底板厚度(约1~2米)=52.18-1.5=50.68米3.3.4水轮机层地板高程∇水=∇安+ b0/2+蜗壳顶部混凝土厚度(约1米)=55.489+0.378/2+1.0=56.678米3.3.5发电机层地板高程∇发= ∇水+进人孔高度(约2米)+混凝土结构厚度(约1米)+定子外壳高度=56.678+2+1+1.705=61.383米3.3.6吊车轨顶高程∇吊=∇发+最大部件高度+高度方向的安全距离或∇吊=∇发+h6+h7+h8+h9+h10(h6为吊运设备时需跨越的固定设备或建筑物的高度;h7为吊运部件与固定物之间的垂直安全距离,不应小于0.3米;h8为起吊设备的高度;h9为吊具高度;h10吊车主钩至轨顶的最小距离.)则∇吊=∇发+h6+h7+h8+h9+h10=61.383+4+0.4+5.542+0.2+1.3=72.825米3.3.7厂房天花板及屋顶高程∇天=∇吊+吊车尺寸+0.2=72.825+3.7+0.2=76.725米∇顶=∇天+屋顶大梁高度+屋面板厚度=76.725+1.2+0.8=78.725米主厂房的高度= ∇顶-∇挖=78.725-50.68=28.045米4、主厂房布置的构造要求4.1厂房内的交通为了便于安装检修及运行管理、处理事故等交通需要,主副厂房应在各层之间设置有楼梯,在平面应有交通道.主要楼梯经常有人上下,使用频繁,宽度取1.8米,坡度为25°,型式为双跑楼梯.楼梯的踏步30厘米,高20厘米.封顶高度为2.4米.栏杆高度为1.0米.蜗壳进人孔和尾水管进人孔处,设爬梯,爬梯长2.5米.4.2厂房的采光、通风和防潮本电站采用坝后式厂房,采光采取自然采光采光窗户高度 1.5米.但下游设计洪水位为64.39米大于发电机层61.383米,则应辅以人工照明.采用自然通风.在冬季,采取将发电机风罩打开一个窗口,将发电机产生的热量送入主厂房中取暖.水轮机层和母线道等处,靠机电设备发出的热量维持必须的温度.防潮可采取防止渗漏、加强通风、加强排水等措施.在各运行层设置防水龙头防止火灾.4.3主厂房的分缝本电站两机组设置一条伸缩缝.其宽度为5厘米.5、副厂房的布置设计为了保证机组正常运行,在主厂房近旁布置的各种辅助机电设备、控制、试验、管理和运行人员工作和生活的房间,称为副厂房.对于本电站,副厂房设置上游侧.宽度为7.6168米,长为32.542米.6、吊桥选择本电站吊桥宽度由3.2主厂房的宽度计算可知吊车标准宽度L k=13.5米7、结论在设计过程中,我手机了很多的工程设计资料,仔细了解设计原资料,从工程概况、方案讨论及订正到图纸结构设计,以科学的理论知识为基础,以工程实例为依据,根据国家标准规范,结合科学手段精心设计完成.实际和设计经验,错误在所难免,敬请诸位老师批评指正为谢. 【参考文献】[1]水电站第4版,中国水利水电出版社,010.[2] 水电站厂房设计规范SL266-2001.[3] 水电站机电设计手册－水力机械.[4] 水电站建筑物设计参考资料.。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书
【最新版】
目录
1.课程设计概述
2.水电站简介
3.水电站的计算方法
4.计算书的具体内容
5.结论
正文
1.课程设计概述
本课程设计旨在帮助学生深入理解和掌握水电站的基本原理和设计
方法。
通过本课程的设计，学生将能够熟练运用所学的知识，对水电站进行全面的计算和设计。
本设计计算书是课程设计的一个重要部分，它将详细介绍水电站的计算过程和结果。
2.水电站简介
水电站是一种利用水力发电的电站，通常包括一个大坝和一座发电厂。
大坝用于拦截河流，形成一个水库，以便调节水流，发电厂则利用水流的动能来发电。
水电站的优点包括清洁、可再生和可靠的能源来源，因此，它在我国的能源结构中占有重要的地位。
3.水电站的计算方法
水电站的计算主要包括以下几个方面：水头计算、流量计算、发电功率计算、大坝结构计算等。
其中，水头计算是确定水电站发电的关键参数，它决定了发电厂的装机容量；流量计算是为了确保发电厂有足够的水可供发电；发电功率计算则是为了确定发电厂的发电能力；大坝结构计算是为了保证大坝的安全。
4.计算书的具体内容
本计算书首先介绍了水电站的基本情况，包括大坝的高度、水库的容量、河流的流量等。
然后，我们根据水头、流量等参数，计算出发电厂的装机容量和发电功率。
最后，我们对大坝的结构进行了详细的计算，以确保大坝的安全。
5.结论
通过本课程的设计，我们深入理解了水电站的设计原理和计算方法，通过编写计算书，我们更深入地理解了水电站的工作原理和计算过程。
水利水电工程施工课程设计计算说明书
《水利工程施工》课程设计计算说明书一、基本资料大渡河上某水电工程采用单戗立堵进占，河床的剖面图见图1。
戗堤处水位~流量关系见表1和图2。
戗堤端部边坡系数n=1，截流戗堤两侧的边坡为1:1.5。
截流材料采用当地的中粒黑云二长花岗岩，容重为26KN/m3。
该工程采用左右岸各布置一条导流洞导流，左、右导流隧洞联合泄流的上游水位和泄流流量关系见表2和图3。
图1 河床剖面图图2 戗堤处水位~流量关系曲线表1 戗堤处水位~流量关系图3 上游水位~泄流量关系曲线 表2 上游水位~泄流量关系每位同学按不同的设计流量进行无护底情况下截流水力计算，并确定相应的截流设计方案。
按以下公式确定截流设计流量Q=（300+3×学号的最后两位） m 3/s ，计算时不考虑戗堤渗透流量和上游槽蓄流量。
截流设计是施工导流设计重要组成部分，其设计过程比较复杂，目前我国水利水电工程截流多采用立堵截流，本次设计按立堵截流设计，有多种设计方法。
其设计分为：截流水力计算、截流水力分区和备料量设计。
截流设计流量的确定，通常按频率法确定，也即根据已选定的截流时段，采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。
一般地，多采用截流时段5%～10％的月平均或者旬平均流量作为设计标准。
截流的水力计算中龙口流速的确定一般采用图解法（详细见《水利工程施工》P39~42），以下对于图解法及图解法的量化法----三曲线法做如下介绍。
二、截流的水力计算1、计算下游水位下H 、戗堤高度B H 、戗堤水深0H由0Q =306s m /3，根据戗堤处水位~流量关系曲线，由内插法可知，下H =952.62m ; 由Q Q =0,上H =957.08m ，B H =底上H m H -+1=7.08m ；底下H H Z H -+=0=1.62m+Z.2、根据已知的泄流量d Q 与上游水位上H 关系绘制d Q ~Z 曲线0.00 150.00 300.00 410.00 800.00 1400.00953.00 955.40 957.03 958.00 960.66 964.120.38 2.78 4.41 5.38 8.04 11.503、绘制龙口泄水曲线Z Q ~由龙口泄水能力计算按照宽顶堰公式计算：1.52Q mB gH式中 m ——流量系数当0.3Z H <，为淹没流，01Z m H ⎛=- ⎝当0.3ZH ≥，为非淹没流，0.385m = B ——龙口平均过水宽度梯形断面：02B B B nH nH =-+ 三角形断面：0B nH =0H ——龙口上游水头梯形断面：0H Z Z =-上底三角形断面：()00.5B H Z Z nH B n =---上底 其中 Z ——龙口上下游水位差B H ——戗堤高度n ——戗堤端部边坡系数，取 1.0n =Z 上——龙口上游水位Z 底——河道底板高程由连续方程可得龙口流速计算公式为 ： Q Bhυ=- 淹没流时：s h h =，s h ——龙口底板以上的下游水深 非淹没流时：c h h =，c h ——龙口断面的临界水深 即淹没出流时：对于梯形断面： s h h =对三角形断面：0.5B s nH Bh h n-=-。
水电站课程设计计算书
一、绘制蜗壳单线图1．蜗壳的型式水轮机的型号为HL220—LJ —225，则蜗壳型式应为金属蜗壳。
2．蜗壳主要参数的选择 （1）断面的型式；金属蜗壳的断面形状均做成圆形，根据水轮机的型号，查《水利机械》附表5得到蜗壳座环的内外径分别为：内径3150D mm b =，外径3850D mm a=。
座环蝶形边切线与水平中心线的夹角为=55α 。
（2）蜗壳的包角0ϕ，工厂大都采用=3450ϕ 。
（3）蜗壳进口平均流速V c ；由于电站设计水头 5.5/V m s c=。
3.蜗壳的水力计算 发电机的单机容量15NMW f=,发电机效率取96%fη=所以水轮机的出力15.625N fN MW rfη==根据附表1查得：'1150/1Q L S =,91%η=615.6251033' 1.1' 1.151max 13322229.819.812.2546.20.911N rQ m s Q m s D H r η⨯===<=⨯⨯⨯则水轮机的最大引用流量maxQ 为：23' 1.1 2.2537.85max 1max 1QQ D m s ==⨯=1）对于蜗壳进口断面断面面积 34537.8520m a x 6.595360360 5.5Q Q c F m c V V C Cϕ⨯====⨯ ；断面的半径51.45m a xm ρ====从轴中心线到蜗壳外缘的半径： 2 1.9252 1.45 4.82maxmaxRr m a ρ=+=+⨯=2）对于中间任意断面设i ϕ为从蜗壳鼻端起算至计算断面i 处的包角，则该计算断面处的：max 360iQ Q iϕ=iρ=2R r iaiρ=+选取特殊角进行计算，计算成果见下表：二、尾水管单线图的绘制根据所给资料确定采用弯肘形尾水管，由单位参数可得到蜗壳尾水管尺寸：见图所示。
其中直锥管的长度 5.625 3.43 2.19523h H H m =-=-=；肘管外壁半径 3.11412R m φ==；肘管内壁半径0.60.6 3.114 1.86822R m φ=⨯=⨯=。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书1.设计背景和目的水电站是利用水能转化成电能的设施，是一种清洁、可再生、低碳的能源发电方式。
本课程设计的目的是培养学生对水电站的设计和运营的能力，让学生熟悉水电站的工作原理、设备选型和运营管理。
2.设计内容和步骤本课程设计主要包括以下内容和步骤：第一步：水电站工作原理和分类-学习水电站的工作原理，包括水能转化成电能的过程和原理。
-了解不同类型的水电站，如常见的水轮发电站、水力蓄能发电站等。
第二步：水电站选址与规划-学习水电站的选址原则和方法，包括地形、水源、水质等因素的考虑。
-学习水电站的规划和设计，如水库容量、泄洪能力等。
第三步：水电站水轮机和发电机组选型-学习不同类型的水轮机，如水轮发电机、斜流式水轮机等，并了解其特点和适用场合。
-了解不同类型的发电机组，如交流发电机组、直流发电机组等，并学习其选型原则。
第四步：水电站机电设备的布置和安装-学习水电站机电设备的布置原则，包括水轮机与发电机组的布置、输电线路和变压器的布置等。
-学习水电站机电设备的安装和调试，包括机械设备的安装、电气设备的接线、系统的调试等。
第五步：水电站的运营与管理-学习水电站的运营与管理，包括人员组织、设备检修与维护、安全生产等方面的知识。
-学习水电站的经济运行，包括发电量的计算、成本的控制、效益的评估等。
3.设计要求本课程设计的要求如下：-学生要了解水电站的工作原理、分类和选址原则。
-学生要掌握水轮机和发电机组的选型原则和设计方法。
-学生要了解水电站机电设备的布置和安装。
-学生要熟悉水电站的运营和管理，包括安全生产和经济运行等方面的知识。
本课程设计计算书包括以下计算内容：-根据水电站的设计参数和水流情况，计算水轮机的额定功率和转速。
-根据发电机组的额定功率和功率因数，计算发电机的额定电流和额定电压。
-根据水电站的装机容量和发电量，计算其年发电量和可再生能源发电量。
-根据水电站的运行状态和工况，计算其效益和经济效益。
水电站课程设计计算书
水电站课程设计计算书1.引言水电站是一种重要的雄伟工程，利用水流能将水能转化为电能。
在设计水电站时，需要进行各种计算来确保其安全可靠、经济高效。
本文将通过计算书的方式，详细介绍水电站课程设计的相关计算工作。
2.设计参数根据设计要求，我们选择建设一座小型水电站，水库总库容为1000万立方米，调节库容为500万立方米，装机容量为100兆瓦，设计年供水量为5000万立方米。
3.水库调度计算3.1平均流量计算根据设计年供水量和供水天数，可以计算出平均流量。
假设供水天数为365天，则平均流量为5000万/365≈136,986.3立方米/日。
3.2调度流量计算调度流量是指发电机组平均年发电小时数所确定的流量。
假设设计年发电小时数为3500小时，则调度流量为100兆瓦/3.5小时≈28.57立方米/秒。
3.3标准尺寸计算根据调度流量和设计年供水量，可以计算出水库的有效蓄水面积和水位变化量。
假设调度流量为28.57立方米/秒，年供水量为5000万立方米，则有效蓄水面积为5000万/28.57≈1,747,908.7平方米。
水位变化量为5000万/1000万≈5米。
4.电站水头计算5.发电机组计算5.1发电机组数量计算根据设计年发电小时数，装机容量和调度流量，可以计算出发电机组的数量。
假设设计年发电小时数为3500小时，装机容量为100兆瓦，调度流量为28.57立方米/秒，则发电机组数量为(100×3500)/(28.57×3600)≈3.85个，取4个。
5.2单台发电机组出力计算单台发电机组的平均出力可以通过装机容量和年发电小时数计算得到。
假设年发电小时数为3500小时，则单台发电机组的平均出力为100兆瓦/3500小时≈28.57兆瓦。
6.发电量计算根据发电机组数量和单台发电机组的平均出力，可以计算出年发电量。
假设发电机组数量为4个，则年发电量为4×100兆瓦×3500小时≈140,000万千瓦时。
水电站课程设计计算说明书(原创)
《水电站》课程设计任务书题目：水电站地面式厂房布置设计发题日期：年月日完成日期：年月日专业名称：班号：学生姓名：主要指导教师：其他指导教师：武汉大学水利水电学院水电站教研室1工程概况及设计资料1.1工程概况湘贺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。
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，出线方向为下游，永久公路通至左岸。
1.2基本资料1.2.1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、厂址水位流量关系曲线3、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 m4、地形地质电站枢纽地形参见地形图。
左岸地势较平缓，右岸地势较陡。
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2~4米。
5、供电方式本电站初期为三台机组，远景为四台机组，投入系统运行，根据系统要求本电站能作调相运行，水电站主结线采用扩大单元结线方式，采用110千伏、35千伏及发电机电压10.5千伏三种电压等级送电；高压侧采用桥形结线方式。
电气主结线见图二。
6、对外交通下游左岸有永久公路通过。
1.2.2水电站主要动力设备及辅助设备1、水轮机：型号HL220-LJ-225额定出力15.6 MW额定转速214.3 r/min单机额定（最大）流量36.2m3/s2、水轮发电机：型号SF15-28/550机械柜尺寸：长×宽×高=750×950×1375（mm）电气柜尺寸：长×宽×高=550×804×2360（mm）（2）油压装置型号：YZ-l.04、厂房附属设备（l）水轮机前的蝴蝶阀（2）桥式吊车详见附表1，选定吊车型号，选用有关尺寸．5、电气设备（l）三相三线圈主变二台型号：SFSL1-50000/110/35/10尺寸：长×宽×高=6820×4520×8200（mm）轨距：1435（mm）检修起吊高度：8200（mm）主变压器身重：39.5（吨）（2）厂用变压器二台型号：SJL1－630/10/0.4厂用变压器参考数据：（3）机旁盘每台机六块：控制盘1块，保护盘1块，表计盘1块，动力盘1块，励磁盘2块。
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水电站课程设计计算说明书公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]《水电站》课程设计任务书题目：水电站地面式厂房布置设计发题日期：年月日完成日期：年月日专业名称：班号：学生姓名：主要指导教师：其他指导教师：武汉大学水利水电学院水电站教研室1工程概况及设计资料1.1工程概况湘贺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。
电站厂房位于右岸坝下游几十米处，由引水隧洞供水，主洞内径米，支洞内径米，厂内装置4台混流式立式机组，出线方向为下游，永久公路通至左岸。
1.2基本资料1.2.1水库及水电站特征参数1、水库水位水库校核洪水位 m水库设计洪水位 m水库正常高水位 m水库发电死水位 m设计洪水尾水位 m校核洪水尾水位 m2、厂址水位流量关系曲线3、水电站特征水头最大水头 m最小水头 m平均水头 m计算水头 m4、地形地质电站枢纽地形参见地形图。
左岸地势较平缓，右岸地势较陡。
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2~4米。
5、供电方式本电站初期为三台机组，远景为四台机组，投入系统运行，根据系统要求本电站能作调相运行，水电站主结线采用扩大单元结线方式，采用110千伏、35千伏及发电机电压千伏三种电压等级送电；高压侧采用桥形结线方式。
电气主结线见图二。
6、对外交通下游左岸有永久公路通过。
1.2.2水电站主要动力设备及辅助设备1、水轮机：型号HL220-LJ-225额定出力 MW额定转速 r/min单机额定（最大）流量 s2、水轮发电机：型号SF15-28/550机械柜尺寸：长×宽×高=750×950×1375（mm）电气柜尺寸：长×宽×高=550×804×2360（mm）（2）油压装置型号：4、厂房附属设备（l）水轮机前的蝴蝶阀（2）桥式吊车详见附表1，选定吊车型号，选用有关尺寸．5、电气设备（l）三相三线圈主变二台型号：SFSL1-50000/110/35/10尺寸：长×宽×高=6820×4520×8200（mm）轨距： 1435（mm）检修起吊高度： 8200（mm）主变压器身重：（吨）（2）厂用变压器二台型号： SJL1－630/10/厂用变压器参考数据：（3）机旁盘每台机六块：控制盘1块，保护盘1块，表计盘1块，动力盘1块，励磁盘2块。
尺寸：宽×厚×高=800×550×2360(mm)1.2.3副厂房参考面积（单位：m2）（1）直接生产副厂房①中央控制室 100~120②电缆室与中控室同③通讯室 20~50④发电机电压配电装置室 40~50⑤厂用盘室 30~40⑥直流系统室蓄电池室 40~50酸室 10~14套间 5~6充电机室 10~15通风机室 10~15直流盘室 20~25⑦母线廓道宽度不少于⑧厂变室 15⑨空压机及贮气筒室 3~40⑩油桶及油处理室 50~55⑾排水泵室 15~20集水井容积 30~35（m3）（2）检修、试验用房①测量表计试验室 30~40②高压试验室 20~30③电工试验室 20~30④机修间 40~50⑤工具间 10~15（3）间接辅助生产用房①交接班室 20~25②值班休息室 15~20③办公室 15~20④浴室厕所 10~20⑤警卫室 10附表1：桥式吊车型号及尺寸2水电站在整个枢纽中的位置及厂房枢纽布置2.1电站厂房在枢纽中的位置厂房为引水式地面厂房。
厂区基岩系凝灰岩，岩石抗压强度较高，厂区有第四纪沉积层，厚约3米。
初步可以沿等高线布置在引水道斜交的右河岸上，位于重力拱坝的下游。
可采用斜向供水。
厂房上游端有公路，交通条件满足要求。
尾水渠逐渐倾向下游与河道斜交，使水流顺畅。
2.2厂区枢纽布置初步拟定厂房位置后进行厂区布置。
主厂房沿等高线布置在坝下游，安装场在主厂房端部，靠近公路一侧，并布置了回车场。
副厂房布置在主厂房下游侧，位于尾水平台上。
主变压器布置在副厂房端部，靠近安装场处。
开关站位于距离主变约150m的下游。
3水轮机安装高程及主要设备尺寸的确定3.1水轮机安装高程水轮机型号为HL220—LJ—225。
3.1.1计算吸出高吸出高公式：−(H H+?H)HH H≤10.0−900其中：为水轮机安装位置的海拔高程，初始计算时取为下游平均水位的海拔高程，取70m。
H H为模型气蚀系数，查表得到H H=0.133。
σ为气蚀系数的修正值，根据设计水头查得σ=0.022。
H为水轮机水头，一般取为设计水头H=48.30m。
计算得H H≤2.43m3.1.2确定安装高程H H=H+H H+12H0其中：H为设计尾水位，常取一台水轮机的额定流量下的下游水位，单机额定流量为H3/s，根据水位流量关系曲线查得尾水位为。
H H为吸出高，暂取为。
H0为导叶高度，根据水轮机型号查得H0=0.25H1=0.25×225cm=56.25cm计算得：H H=69.13+2.40+0.5625=72.09水轮机的安装高程为3.2蜗壳型式及尺寸确定3.2.1蜗壳形式选择采用金属焊接蜗壳。
蜗壳的断面形状均做成圆形，以改善其受力条件。
包角H0=345°。
3.2.2蜗壳水力计算（1）已知条件与参数设计水头H H=48.30H最大引用流量H HHH=36.2H3/H导叶高度H0=0.5625H座环固定导叶外径H H和内径H H：根据水力机械设计手册，查得H H=385cm，H H=325HH进口断面平均流速H H：根据经验曲线查取，金属蜗壳取上限值H H=6.4m/s（2）蜗壳中水流运动假定水流圆周分速度H H=H H=6.4m/s（3）水力计算为保证流量均匀地进入导水机构，通过任一断面i的流量应为H H=H HHHH H 360°式中：H H为从蜗壳鼻端至断面i的包角断面半径H H=√H HHH H=√H HHH H H360°HH H断面中心距H H=H H+H H 断面外半径H H=H H+2H H 计算过程如下：表3—1 蜗壳水力计算蜗壳断面单线图图3—1 蜗壳断面形状01234567蜗壳平面单线图图3—2 蜗壳平面单线图3.3尾水管型式及尺寸确定尾水管采用弯肘式。
图3—3 尾水管尾水管尺寸采用设计手册推荐的尺寸：HL220—LJ—225水轮机为中比转速水轮机，H1<H2表3—2 推荐的尾水管尺寸表h=2.6H1=5.85HL=4.5H1=10.125HH5=2.720H1=6.12HH4=1.35H1=3.0375HH4=1.35H1=3.0375HH6=0.675H1=1.51875HH1=1.82H1=4.095HH5=1.22H1=2.745m3.4转轮尺寸确定根据水轮机型号及其标称直径H1确定各尺寸：H1=2.25m表3-3 转轮个尺寸确定D2/D1D3/D1D4/D1D5/D1D6/D1b0/D1h1/D1h2/D1h3/D1h4/D1 D2D3D4D5D6b0h1h2h3h4图3-4 转轮尺寸3.5发电机型式及尺寸确定水轮发电机型号SF15-28/550 ，为立式空冷水轮发电机，额定容量15MW，定子铁芯外径为550cm。
同步转速为214.3r/min> 150r/min，所以采用悬式发电机。
初步计算时，采用定子埋入式。
4厂房各主要高程确定图4—1 厂房各高程简图4.1厂房开挖高程根据水轮机安装高程初步确定厂房开挖高程：挖=安−12H0−h−δ其中：挖为厂房开挖高程。
安为水轮机安装高程安=H H=72.09H。
h为尾水管高度，根据水力机械设计手册推荐，暂取h=2.6H1= 5.85m。
δ为尾水管底板厚度，基岩上的尾水管底板厚度一般取为1—2m，取为1m。
计算得：挖=72.09−0.5×0.5625−5.85−1=64.96m 4.2水轮机层地面高程水=安+H max+H1水为水轮机层地面高程H max为蜗壳最大半径，H max=1.31mH1为蜗壳顶部混凝土的厚度，取。
水=72.09+1.31+1.50=74.90m 4.3发电机装置高程装=水+H2+H3装为发电机装置高程H2为机墩进人孔高度，一般为2m左右，取为2m。
H3为进人孔上的混凝土厚度，取为。
计算得装=74.90+2.00+1.50=78.4m 4.4发电机层楼板高程发=装+H4H4为定子高度，根据资料，H4=2.43m计算得：发=78.4+2.43=80.83m校核：水轮机层地面到发电机楼板下层净空高度不低于4m，初估楼板厚度为，h=80.83−0.5−74.9=5.43m满足要求。
4.5装配场楼板高程发电机层楼板高程高于下游设计洪水位，故安装场高程与发电机层地面同高。
=80.83m装配4.6吊车轨顶高程4.6.1桥吊选型桥吊的起重量取决于需要由它吊运的最重部件，一般为发电机转子，低水头电站可能是转轮。
本次设计中采用的是悬式发电机，其转子需带轴吊运。
带轴转子重量为80t。
利用设计手册中的曲线估算转轮重量为85t。
根据资料附表1，初步选定选用单小车双钩100T桥吊。
机组台数不超过6台，只选用一台桥吊即可。
桥吊的跨度根据厂房的平面尺寸及其他因素在后续章节中确定。
在计算时初选跨度16m。
图4—2 水轮机转轮重量估算曲线4.6.2轨顶高程轨=发+H5+H6+H7+H8H5为吊物垂直安全距离，取为。
H6为起吊部件高度，考虑最大部件高度，发电机转子带轴约。
H7为吊索或吊具高度，估算为。
H8为吊钩至轨顶距离，为。
计算得：轨=80.83+0.8+4.39+0.6+1.474=88.09m 4.7屋面大梁底部高程梁=轨+H9+H10H9为桥吊轨顶至小车顶距离，查表得H9=3.692H。
H10为小车顶部到屋面大梁底部的距离，一般取。
计算得：梁=88.09+3.692+0.30=92.08m 4.8屋顶高程顶=梁+H11H11为屋面大梁（或桁架）+屋面板+保温防水层高度，一般取。
计算得：顶=92.08+0.3=92.38m5主厂房平面尺寸确定5.1机组段长度H1机组段长度为相邻两机组中心线的距离。
H1=H+x+H−x分别计算发电机层、水轮机层和蜗壳层的机组段长度，然后取三者中的最大值作为机组段长度。