水电站课程设计1

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Zs的计算方法如下：0/2ssZHb式中为设计尾水位，取正常高尾水位1581.20m；0b为导叶高度，1.5m；sH为吸出高度，m。其中，10.0()900smHH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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=0.20，为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得=0.029；H为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m。水头Hmax及其对应工况的m进行校核计算。10.0()900smHH=10.0-1580900-(0.2+0.029)38=-0.4580/2ssZHb=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m。二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图2.1水轮机的计算图1.1转轮布置图如图所示，可得HL240具体尺寸：表1.11转轮参数表D1D2D3D4D5D6b0h1h2h3h41.01.0780.9280.7250.4830.1280.3650.0540.160.5930.2834.14.4203.8052.9731.9800.5251.4970.2210.6562.4311.1602.2蜗壳计算进口断面尺寸计算(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17.6×410kW，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6×410kW÷4=4.4×410kW。由水轮机出力公式：9.81NQHQH=4.4×410kW式中：Q为水轮机设计流量（3/ms）；H为设计水头，m；由设计资料得H=38.0m。所以，4×10//=118.039.814.4QNH（9.8138.0）（3/ms）进口断面流量计算公式：00360QQ00360QQ=345118.03360=113.11（3/ms）式中：0—蜗壳包角，通常均采用3450Q—水轮机设计流量，Q=118.03m3/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38.0m，本设计为金属蜗壳可取为上限值）查得：0V=5.8m/s。（3）进口断面半径0由公式0000360QV=113.112.4925.83.14m（4）进口断面中心距ia由公式0a=0ar=2.492+3.15=5.642式中ar=/2aD（5）断面外半径0R由公式：002aRr=3.15+2×2.492=8.134m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：0360iiQQ断面半径：0360iiiQV（断面上沿径向各点的水流圆周分速度等于一个常数，即0iVV）断面中心距：ia=air断面外半径：2iaiRr各断面参数计算列表如下：蜗壳计算列表（圆形断面）断面号i(°)iQ（3/ms）i(m)ia(m)iR(m)0345113.112.4925.6428.134130098.362.3245.4747.798225583.602.1435.2937.435321068.851.9445.0947.039416554.101.7234.8736.597512039.341.4704.6206.09067524.591.1624.3125.4747309.840.7353.8854.6202.3尾水管计算由水轮机型号可知转轮直径D1=410cm转轮出口直径D2=1.078D1=1.078×410=441.98㎝。满足条件D1≤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）参数h/D1L/D1B5/D1D4/D1h4/D1h6/D1L1/D1h5/D1比例2.64.52.7201.351.350.6751.821.22尾水管各参数尺寸表参数hLB5D4h4h6L1h5长度（m)10.6618.4511.1525.5355.5352.76757.4625.0022.3.1直锥段各尺寸的确定（1）导叶底环至转轮出口高度1h1h=0.221+0.656=0.877m（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=0.05m。（3）尾水管进口直锥段高度3h3h=124hhhh=10.66-0.877-0.05-5.535=4.198m。（4）尾水管直锥段进口直径3D3D≈2D=441.98㎝2.3.2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。2.3.3出口扩散段尺寸的确定由尾水管参数尺寸表可得：5h=5.002m；6h=2.7675m；L=18.45m；1L=7.462m。由数据用此公式可算得5615.0022.7675tan0.20318.457.462hhLL尾水管顶板仰角=11.5°。三：确定主厂房轮廓尺寸3.1主厂房长度的确定3.1.1主厂房的长度主厂房的长度可由公式0LnLLL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0.8~1.0m，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=15.42+21.5=18.42m计算，边机组按0L=15.42+22=19.42m计算。L安—安装间长度。按公式L安=（1.0~1.5）0L计算，此处按L安=1.20L处理。L—边机组段加长。按公式L=（0.1~1.0）1D计算，此处按L=0.51D主厂房长度3(6.698.7321.5)(6.698.7322)1.218.420.54.1L98.834m。3.2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sB和下游侧宽度xB，则厂房总宽度为B=sB+xB。sB、xB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sB、xB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sB=max(sB)xB=max(xB)B=max(sB)+max(xB)3.2.1蜗壳层sB、xB的确定sB的确定上游侧宽度sB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）。sB=5.3927+1.5+5=11.8927m。xB的确定下游侧宽度xB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。xB=7.78+1.5=9.28m。3.2.2发电机层sB、xB的确定sB的确定sB=s+DA风（sA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，sB=s+DA风=4.5+2.5+1.5+1+1=10.5m。考虑到发电机转子的吊运及附属设备的布置，取sB=12m。xB的确定xB=D风+xA（xA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）xB=D风+xA=4.5+1.5+1+1=8m。3.2.3水轮机层sB、xB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。3.2.4主厂房宽度的最终确定sB=max(sB)=12mxB=max(xB)=9.28mB=max(sB)+max(xB)=12+9.28=21.28m。3.3主厂房高度及各层高程的确定3.3.1水轮机安装高程T（第一节已经确定）sZ0/2TsHb=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m3.3.2主厂房基础开挖高程F主厂房基础开挖高程可由公式：321()FThhh确定。式中：（32hh）—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）321()FThhh=1581.49-（4.198+5.535+1.5）=1570.257m。3.3.3水轮机层地面高程1水轮机层地面高程1可由公式：14Th（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1.0m，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。）14Th=1581.49+（5.53/2+1.2）=1585.455m。3.3.4发电机装置高程G发电机装置高程可由公式：156Ghh求出。式中：5h—发电机机墩进入孔高度（一般取1.8~2.0m），2.0m；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1.0m左右）1.0m。156Ghh=1585.455+2.0+1.0=1588.455m。3.3.5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3.5~4.0m，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=1588.455+3=1591.455m＞1585.13m（设计洪水水位）。且1591.455-1585.455=6＞4.0，故满足设计要求。3.3.6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：27891011Chhhhh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0.3m，垂直净距0.6~1.0m（如采用刚性夹具，垂直净距可减小为0.25~0.5m）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1.0~1.5m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。27891011Chhhhh=1591.455+0.4922+0.8+7.25+1.2+1.2=1602.392m3.3.7屋顶高程R计算公式：1213RChh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0.5m。1213RChh=1602.3922+1.5+0.5=1604.392m。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