1、1課程設(shè)計目的水電站廠房課程設(shè)計是 水電站課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一， 通過水電站廠房設(shè)計可以進(jìn)一步鞏固和加深廠房部分的理論知識， 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實際問題的能力， 提高學(xué)生制圖和使用技術(shù)資料的能力。 為今后從事水電站廠房設(shè)計打下基礎(chǔ)。2課程設(shè)計題目描述和要求2.1 工程基本概況本電站是一座引水式徑流開發(fā)的水電站。攔河壩的壩型為 5.5 米高的砌石滾水壩，在河流右岸開挖一條 356 米長的引水渠道，獲得平均靜水頭 57.0 米，最小水頭 50m，最大水頭 65m。電站設(shè)計引用流量 7.2 立方米每秒，渠道采用梯形斷面，邊坡為 1：1，底寬 3.5 米，水深 1.8 米，縱坡 1：2500，

2、糙率 0.275 ，渠內(nèi)流速按 0.755 米每秒設(shè)計，渠道超高 0.5 米。在渠末建一壓力前池，按地形和地質(zhì)條件，將前池布置成略呈曲線形。池底縱坡為 1：10。通過計算得壓力前池有效容積約 320 立方米。大約可以滿足一臺機(jī)組啟動運(yùn)行三分鐘以上， 壓力前池內(nèi)設(shè)有工作閘門、 攔污柵、沉砂池和溢水堰等。本電站采用兩根直徑 1.2 米的主壓力鋼管，鋼管由壓力前池引出直至下鎮(zhèn)墩各長約 110 米，在廠房前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺機(jī)組， 支管直徑經(jīng)計算采用直徑 0.9 米。鋼管露天敷設(shè)，支墩采用混凝土支墩。支承包角 120 度，電站廠房采用地面式廠房。2.2 設(shè)計條件及數(shù)據(jù)1. 廠區(qū)地形和地質(zhì)條件：水

3、電站廠址及附近經(jīng)地質(zhì)工作后，認(rèn)為山坡坡度約30 度左右，下部較緩。沿山坡為坡積粘土和崩積滾石覆蓋，厚度約 1.5 米。并夾有風(fēng)化未透的碎塊石，山腳可能較厚，估計深度約 22.5 米。以下為強(qiáng)風(fēng)化和半風(fēng)化石英班巖，廠房基礎(chǔ)開挖至設(shè)計高程可能有弱風(fēng)化巖石， 作為小型水電站的廠址地質(zhì)條件還是可以的。2. 水電站尾水位：廠址一般水位 12.0 米。廠址調(diào)查洪水痕跡水位 18.42 米。3. 對外交通：廠房主要對外交通道為河流右岸的簡易公路，然后進(jìn)入國家主要交通道。4. 地震烈度：本地區(qū)地震烈度為六度，故設(shè)計時不考慮地震影響。12.3 課程設(shè)計成果要求廠房布置設(shè)計的內(nèi)容為： 根據(jù)給定的原始資料及機(jī)電設(shè)備

4、， 選擇水輪機(jī)型號。決定廠房的型式及其在樞紐中的位置， 進(jìn)行廠區(qū)和廠房內(nèi)部的布置， 決定廠房的輪廓尺寸；計算管壁厚度并進(jìn)行管壁應(yīng)力分析。完成廠區(qū)布置及主、副廠房布置得設(shè)計; 編寫設(shè)計計算說明書。3課程設(shè)計報告內(nèi)容3.1 水輪機(jī)型號選擇根據(jù)該水電站的水頭：平均靜水頭57.0 米、最小水頭 50米、最大水頭65 米。水頭作用范圍 5065m，在水輪機(jī)系列型譜表 3-3，表 3-4中查出合適的機(jī)型有 HL230 和 HL220 兩種，現(xiàn)將兩種水輪機(jī)作為初選方案，分別求出其有關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行比較分析。表 3-1大中型混流式轉(zhuǎn)輪參數(shù)（暫行系列型譜）適用水頭范轉(zhuǎn)輪型號圍使用型號舊型號30HL310HL365

5、,Q25-45HL240HL12335-65HL230HL263,H250-85HL220HL7023.2 HL220 型水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇1. 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 的計算通過查水電站表3-6 可得 HL220 型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量Q1M'1150 L s1.15m3s ，效率 M89% ，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量 Q1'Q1M'1150L s1.15 m3s ，效 率89.15% ，即假設(shè)0.15% ，M89%0.15%89.15% 。上述的 Q1' 、和 Nr845KW 、 H r57.0m 代入D 1N r8450.442m9.

6、81Q1'H r H r9.81 1.155757 0.8915表 3-2反擊型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系列（單位： cm）2253035404250607180841001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000查表 3-2 選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑D1 0.5m。2. 轉(zhuǎn)速 n 的計算查 水電站表 3-4 可得 HL220 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速n10'M70 r min 初 步假 定 n10'n10'M91% ， 將 已知 的 n10' 和

7、H av57.0m ，D10.5m代入n1'H 70571057.0 rmin ，n0.5D1表 3-3磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系磁極對數(shù) P345789101214同步轉(zhuǎn)速 n1000750600428.6375333.3300250214.3（ r/min）磁極對數(shù) P161820222426283032同步轉(zhuǎn)速 n187.5166.7150136.4125115.4107.110093.8（ r/min）磁極對數(shù) P3436384042464850同步轉(zhuǎn)速 n88.283.3797571.468.262.560（ r/min）通過查表3-3 磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系，選取與之接近的同步

8、轉(zhuǎn)速：n1000r / min 。3. 效率及單位參數(shù)修正查水電站表3-6 可得 HL220 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為M max 91.0%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為 D1M0.46m ，得原型效率：max1(1Mmax )5D1M1(10.91)50.4691.15%D10.5效率修正值maxM max91.15%91.0%0.15% ，由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為：3maxM max91.0% 0.15% 91.15%M89%0.15%89.15%（與假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算n1'n10'M (maxM max1)則n1'maxM

9、 max10.91150.91 1 0.0008 0.03，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)n10'M速可不加修正，同時，單位流量Q1' 也可不加修正。由上可知，原假定的91% 、 Q1'Q1M 、1010 M 是正確的，那么上述計算及選用的結(jié)果 D10.5m、 n 1000rmin 也是正確的。4.工作范圍的檢驗在選定 D1 0.5m、 n1000r min 后，水輪機(jī)的 Q1' max 及各特征水頭相對應(yīng)的 n1' 即可計算出來。水輪機(jī)在H r 、 N r 下工作時，其 Q1' 即為 Q1'max ，故'Nr8453/ s ，Q1 max9.81

10、 0.52 57570.8981.15 m9.81D12 H r H r0.8915此值與原選用的 Q1 ' =1.15m3 / s 相比，符合“接近而不超過”原則，說明所選的 D 1 是合適的。則最大引用流量為：Qmax Q1'max D12 H r 0.898 0.5257 1.695m3 / s與特征水頭 H max 、 H min 、 H r 相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：n'nD110000.562.02r / min1minH max65n1'maxnD110000.570.71r / minH min50'nD11000 0.566.23r / mi

11、nn1rH r57在 HL220型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上分別繪出Q1'max 0.898m3 s ，4n1' max70.71r / min 和 n1' min62.02r / min 的直線，得這三根線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)。所以對于HL220 型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù) D 10.5m 和 n1000r / min 是合理的。5. 吸出高度 Hs 的確定查小型水電站中冊，水輪機(jī)部分，天津大學(xué)主編，P812-813 表 2-3 和P840 圖 2-24 得氣蝕系數(shù) 0.133（限制工況），氣蝕系數(shù)修正值 0.022（當(dāng)HP57.0

12、米時），由此可求出水輪機(jī)的吸出高度為：H s 10H 101257 1.154m0.13 0.022900900可見， HL220 型水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求。3.3 HL230 型水輪機(jī)的主要參數(shù)選擇1. 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 的計算通過查水電站表3-6 可得 HL230 型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量Q1M'1110 L s 1.11m3 s ，效率 M85.2% ，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量''1110L sm3s ，效率85.59%，即假設(shè)Q1Q1M1.110.39% ，M85.2%0.39% 85.59% 。上述的 Q1' 、和 N

13、r845KW 、 H r57.0m 代入D 1N r8450.451m9.81Q1'H r H r9.811.155757 0.8559查表 3-2 選用與之接近而偏大的標(biāo)稱直徑 D10.5m。2. 轉(zhuǎn)速 n 的計算查 水電站表 3-4 可得 HL230 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速n10'M 71r min 初 步假 定 n10'n10'M90.7% ，將 已知的 n10'和 H av57.0m ，D10.5m代入n1' H71 57min ，n1072.08rD10.5通過查表3-2 磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速關(guān)系表，選取與之接近的同步轉(zhuǎn)速：n100

14、0r / min 。53. 效率及單位參數(shù)修正查水電站表3-6 可得 HL230 型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為M max 90.7% ，模型轉(zhuǎn)輪直徑為 D1M0.404m ，得原型效率：1 (1Mmax )5D1M1(10.40491.09%maxD10.907)50.5效率修正值maxM max91.09%90.7%0.39% ，由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為：maxM max90.7% 0.39%91.09%M85.2%0.39%85.59%（與假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算n1'n10'M (maxM max1)則n1'maxM

15、max10.9109 0.907 1 0.0021 0.03 ，按規(guī)定單位n10'M轉(zhuǎn)速可不加修正，同時，單位流量Q1' 也可不加修正。由上可知，原假定的91% 、 Q1'Q1M 、 1010 M 是正確的，那么上述計算及選用的結(jié)果 D10.5m 、 n1000rmin 也是正確的。4. 工作范圍的檢驗在選定 D1 0.5m、 n1000r min 后，水輪機(jī)的 Q1' max 及各特征水頭相對應(yīng)的 n1' 即可計算出來。水輪機(jī)在 H r 、 N r 下工作時，其 Q1' 即為 Q1'max ，故Q1' maxNrH r9.81

16、0.528450.935 1.15 m3 / s ，9.81D12 H r57570.8559此值與原選用的 Q1 ' =1.15m3/ s 相比，符合“接近而不超過”原則，說明所選的 D 1 是合適的。則最大引用流量為：QmaxQ1'max D12 H r0.9350.52571.765m3 / s與特征水頭 H max 、 H min 、 H r 相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為：6n1'minnD110000.562.02r / minH max65n1'maxnD110000.570.71r / minH min50n1'rnD11000 0.566.23r

17、/ minH r57在 HL230型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上分別繪出Q1'max 0.935m3 s ，n1' max 70.71r / min 和 n1' min62.02r / min 的直線，得這三根線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)。所以對于HL230 型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù) D 10.5m 和 n1000r / min 是合理的。5. 吸出高度 Hs 的確定查小型水電站中冊，水輪機(jī)部分，天津大學(xué)主編，P812-813 表 2-3 和P840 圖 2-24 得氣蝕系數(shù) 0.17（限制工況），氣蝕系數(shù)修正值 0.022（當(dāng)H P57.0

18、m時），由此可求出水輪機(jī)的吸出高度為：H s 10100.17 0.022570.955mH 10900900可見， HL230 型水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求。3.4HL220 型與 HL230 型水輪機(jī)的比較分析為了便于比較分析，現(xiàn)將這兩種方案的有關(guān)參數(shù)列表如下：表 3-4HL220 型與 HL230 型水輪機(jī)參數(shù)對照表序號12模型轉(zhuǎn)3輪參數(shù)456 原型轉(zhuǎn)7 輪參數(shù)項目推薦使用的水頭范圍（ m）最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 n10 （ r/min ）最優(yōu)單位流量 Q10 （ m3 / s ）最高效率M max （）氣蝕系數(shù) 轉(zhuǎn)輪直徑 D1（ m）轉(zhuǎn)速 n（ r/min）HL220HL230508535

19、6570.071.0100091391.090.70.1330.170.50.51000100078最高效率 max （）91.1591.099額定出力 Nr (kW)84584510最大引用流量 Qmax （ m3 / s ）1.6951.76511吸出高度 HS（m）1.154-0.955由表 3-4 可見，兩種機(jī)型方案的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D1 相同，均為 0.5m, 。但HL220型水輪機(jī)方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域，運(yùn)行效率較高，氣蝕系數(shù)較小，安裝高程較高， 有利于提高年發(fā)電量和減小電站廠房的開挖量。 故選擇 HL220 型水輪機(jī)方案，即：選定水輪的型號為 HL220WJ 50。

20、其主要參數(shù)如下：臺數(shù)：四臺；重量： 7000Kg；型號： HL702(220) WJ 50；參考價格： 22000 元/臺；額定轉(zhuǎn)速： n1000r/min設(shè)計水頭： H P57.0m設(shè)計流量： QP1.8m3 / s額定出力： N 845KW ；3.5 水輪機(jī)裝置方式的選擇在大中型水電站中， 其水輪發(fā)電機(jī)組的尺寸一般較大， 安裝高程也較低， 因此其裝置方式多采用豎軸式， 機(jī)水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸在同一鉛垂線上， 并通過法蘭盤聯(lián)接。這樣使發(fā)電機(jī)的安裝高程較高不易受潮， 機(jī)組的傳動效率較高， 而且水電站廠房的面積較小，設(shè)備布置較方便。對機(jī)組轉(zhuǎn)輪的直徑小于1m、吸出高度 H s 為正值的水輪機(jī)，常采用

21、臥軸裝置，以降低廠房高度。 而且臥式機(jī)組的安裝、檢修及運(yùn)行維護(hù)也方便。由上述水輪機(jī)的參數(shù)計算以及水電站的類型可以確定水輪機(jī)裝置方式采用臥軸式。3.6 調(diào)速器及油壓裝置的選擇調(diào)速器一般由調(diào)速柜、 接力器、油壓裝置三部分組成。 中小型調(diào)速器的調(diào)速柜、接力器和油壓裝置組合在一起，稱為組合式；大型調(diào)速器分開設(shè)置，稱為分離式。中小型調(diào)速器是根據(jù)計算水輪機(jī)所需的調(diào)速功 A 查調(diào)速器系列型譜表來選擇的。反擊式水輪機(jī)的調(diào)速功A （ N?m）的經(jīng)驗公式：8A( 200 250)QH max D1225 1.33570.52 0 3( 6Nm)Q 為最大水頭下額定出力時的流量為QN845=1.33m3 / s 。

22、9.81H max9.8165故本設(shè)計選用中小型調(diào)速器， 油壓裝置與調(diào)速器組合在一起， 根據(jù)調(diào)速器系列型譜表選用自動調(diào)速器，型號為 XT 300。3.7 主廠房各層高程和主要尺寸的確定3.7.1 水輪機(jī)安裝高程 Z s確定設(shè)計尾水位的水輪機(jī)過流量， 查水電站表 2-5 得：電站裝機(jī)臺數(shù)為 4 臺水輪機(jī)的過流量為 1 臺水輪機(jī)的額定流量。吸出高度：H s10900mH已知：m =0.133, 0.022，H=57m， w 尾水位 12mH s10120.02257 1.15m0.133900對應(yīng)臥軸反擊式水輪機(jī)：Z swHS D1 /212 1.150.5 / 2 12.9m3.7.2 水輪機(jī)的

23、地面高程由水輪機(jī)的布置方式可以知主機(jī)房地面高程為12.3m，即水輪機(jī)的地面高程為 12.3m。3.7.3 尾水管底板高程和出口高程由水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組橫剖面圖 A A 得尾水管高度為 3.70m，尾水管出口距離尾水室地板高度為 0.75m，所以尾水管地板高程為尾水管底板高程 = Z sh1h212.93.700.758.45m尾水管出口高程 = Z sh112.93.709.2mh1 尾水管高度， m ； h2 尾水管出口距離尾水室地板高度， m3.7.4 廠房基礎(chǔ)開挖高程根據(jù)尾水管底板高程8.45m，底板混凝土厚度取1.0m，則廠房基礎(chǔ)開挖高程為 7.45m。3.7.5 蝶閥坑高度和寬度9查小型

24、水電站中冊，對于臥式機(jī)組不必設(shè)置貫通全廠的主閥廊道，單個設(shè)置主閥坑即可。主閥坑應(yīng)便于主閥的安裝、檢修和操作 , 操作主閥一側(cè)的空間應(yīng)不小于 1m，對于側(cè)主閥外廓與坑壁的距離不小于 0.8m。廠內(nèi)有吊車時，應(yīng)將主閥布置在吊車工作范圍之內(nèi)。蝴蝶閥參數(shù)：0.8m 手電動操作；重量：閥體 340Kg；活門： 277Kg；啟閉方式：電動操作；主要尺寸： a=1730mm； b=880mm；c=350mm；d=850mm； e=470mm。圖 3-1立式蝴蝶閥外形示意圖所以，蝶閥坑寬度 =d+1000+800=2650mm=2.65m蝶閥坑高度 = a 1000 =1730+1000=2730mm=2.7

25、3m 3.7.6 尾水室的尺寸10圖 3-2彎錐形尾水管尾水室尺寸由圖 3-2 所示： D3D10.5 1 cmL34D3120 140h(1.1 1.5) D3c0.85D3b(1.0 1.2)D3V5(0.235 0.7) H ，經(jīng)濟(jì)流速取 1m s 。根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)組剖面圖 A-A 、B-B ，已知D30.5m，L=3.7m，；h=0.75m求出 c=0.425，b=0.51，所以尾水室的寬度為 B=0.51+0.51+1.08=2.1m。該水電站的設(shè)計引水流量 7.2 立方米每秒，并且由于有 4 個水輪機(jī)所以，尾水室的流量Q 7.2 4 1.8 m3 s ，經(jīng)濟(jì)流速 V1m / s ，

26、AQ1.8m2bh ，h1.80.86m 。V2.1所以該尾水室的寬度取2.0m，高度取 1.5m。3.7.7 尾水渠的尺寸尾水渠的流量 Q 7.2 41.8m3 s ，經(jīng)濟(jì)流速 V 1.5m / s ， AQ1.2m 2 ，VA1.2h0.57m 。所以該尾水渠的寬度取 2.0m，高度取 1.5m。b2.13.7.8 吊車軌頂高程吊車軌頂高程 =發(fā)電機(jī)層地面高程 +發(fā)電機(jī)層樓板至吊車軌頂高度發(fā)電機(jī)層樓板至吊車軌頂高度，根據(jù)吊車吊運(yùn)最長部件的方式，外形尺寸及安全距離確定，廠房內(nèi)最長吊運(yùn)部件為尾水管，高度為3.7m。11對于臥式水輪機(jī)吊車軌頂高程：Z sh3h4h5 h6h7h3 為機(jī)組部件外露

27、高度取1.5mh4 為吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距；水平凈距0.3m，垂直凈距 0.6m1.0m。取 0.8m，h5 最大吊運(yùn)部件的高度取尾水管的高度為2.1m。h6 吊運(yùn)部件與吊鉤之間的距離（一般在1.01.5m 左右）取 1.2mh7 主鉤最高位置 （上極限位置） 至軌頂面高程， 已知吊車梁采用柳州起重工具廠的，跨度為11m，對應(yīng)的吊鉤極限位置為0.98m，取 1m。即吊車軌頂高程 =12.9+1+0.8+2.1+1.2+1=19m，如圖 3-3。圖 3-3吊裝過程各部分尺寸示意圖3.7.9 廠房天花板高程和廠房頂高程為了檢修吊車和布置燈具，需在小車頂端到廠房天花板或屋頂大梁底面

28、之間，留出至少 0.3m 的安全高度。吊車在軌頂以上的高度由吊車規(guī)格決定。天花板高度 =吊車軌頂高程 +吊車在軌頂以上的高度 +安全超高綜合考慮，廠房天花板高程定為 20.5m。123.8 主廠房的長度和寬度3.8.1 機(jī)組間距 Lc機(jī)組的布置方式： 機(jī)組的布置方式對確定廠房輪廓尺寸有較大的影響。 其布置方式有縱向布置、 橫向布置和斜向布置三種。 本設(shè)計廠房中的機(jī)組布置采用橫向布置，機(jī)組等距離布置。臥式機(jī)組廠房尺寸的原則有：1、機(jī)組間距應(yīng)滿足兩點(diǎn)：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝、檢修時能抽出和套入；設(shè)備外廓之間的距離，一般為 2m 左右?？繖C(jī)組設(shè)備外端與側(cè)墻的距離，同樣滿足上述要求。2、電氣屏柜與設(shè)備之間的距

29、離，對于有吊車的廠房，一般不宜小于 1.5m?？刂破?、動力屏后端離墻應(yīng)有 0.81.0m 的距離。3、當(dāng)廠內(nèi)設(shè)有主閥時，應(yīng)設(shè)主閥坑，上下游側(cè)與壓力鋼管連接的法蘭面與墻的距離，一般不應(yīng)小于 300 毫米。4、安裝間的面積，應(yīng)滿足一臺機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要，一般可取為一個機(jī)組段長度的 1.01.3 倍，視機(jī)組容量和臺數(shù)而定。5、當(dāng)廠內(nèi)設(shè)有吊車時，確定廠房寬度應(yīng)考慮到吊車的標(biāo)準(zhǔn)跨度要求。根據(jù)以上原則確定：機(jī)組間距Lc 取 6m。3.8.2 邊機(jī)組段長度與安裝間相鄰的邊機(jī)組長度， 必須滿足發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置要求， 下部塊體結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)考慮蝸殼外圍或尾水管邊墻的混凝土厚度 0.8m 以上，而與安裝間相對一端邊

30、機(jī)組段長度，除滿足設(shè)備布置外，為了保證邊機(jī)組在吊橋工作范圍以內(nèi)，則 L1Jx ，其中 J 為吊橋主鉤至橋吊外側(cè)的距離，x 為吊車梁末端擋車板的長度， x 一般為 0.40.9m。由此取邊機(jī)距離墻壁的長度L1 =4.5m， L2 =5.5m。3.8.3 安裝間的長度安裝間的長度當(dāng)機(jī)組臺數(shù)不超過46 臺時，可按檢修一臺機(jī)組時能放置四大部件并留有做夠的工作通道來確定。初步設(shè)計時，可采用La =(1.01.5) Lc ，故取安裝間的長度為8m。3.8.4 主廠房的總長度當(dāng) n 、 Lc 、 L1 、 L2 、 La 確定后，則主廠房的總長度為：L ( n 1) LcL1L2 La 36 4.5 5.5

31、 7 35m廠房兩邊的墻體采用的厚度為0.37m，墻壁中軸線距離外墻的距離為 0.2m。柱子的尺寸為 0.60.4m。133.8.5 廠房的寬度主廠房的寬度應(yīng)從廠房上部和下部結(jié)構(gòu)的不同因素來考慮。上部寬度取決于吊車的跨度， 發(fā)電機(jī)尺寸、 最大部件的吊運(yùn)方式、 輔助設(shè)備的布置與運(yùn)行方式等條件。廠房下部寬度取決于蝸殼和尾水管的尺寸。 根據(jù)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組橫剖面圖A A 得機(jī)組總廠約為6m，并考慮廠內(nèi)交通及10t 吊車的標(biāo)準(zhǔn)跨度為10m 和保證能套入和抽出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，墻體寬度等因素，定出廠房的寬度為11m。3.9 安裝間的布置3.9.1 安裝間的位置安裝間一般均布置在主廠房有對外道路的一端， 高程和主

32、廠房高程一至。 對外交通通道必須直達(dá)安裝間， 車輛直接駛?cè)氚惭b間以便利用廠房橋吊卸貨。 水電站對外交通運(yùn)輸?shù)缆房梢允氰F路、 公路、或水路。對于中小型水電對外交通運(yùn)輸?shù)缆氛静捎霉贰?.9.2 安裝間的尺寸安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安裝間的面積就決定了它的長度。安裝間的面積可按一臺機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要確定，一般考慮放置四大部件，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)上機(jī)架、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)頂蓋。四大部件要布置在主鉤的工作范圍內(nèi)， 其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)全部置于主鉤起吊范圍內(nèi)。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪周圍要留有 12m 的工作場地。3.9.3 安裝間的布置安裝間內(nèi)要安排運(yùn)貨車的停車位置主變壓器有時也要在安裝間

33、進(jìn)行檢修， 這時要考慮主變壓器運(yùn)入的方式及停車點(diǎn)。主變壓器大修時常需吊芯檢修， 在安裝間上設(shè)尺寸相同的變壓器坑。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子放在安裝間上時主軸要穿過地板， 地板上在相應(yīng)位置要設(shè)大軸孔， 下要設(shè)大軸承臺，并預(yù)埋底腳螺栓。安裝間大門尺寸選用 4.0m×4.5m。3.10 主廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備布置及交通運(yùn)輸3.10.1 主廠房內(nèi)機(jī)電設(shè)備的布置主廠房內(nèi)的機(jī)電設(shè)備主要的有水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助附屬設(shè)備（調(diào)速器、勵磁盤及機(jī)旁盤），蝴蝶閥等。機(jī)組及其輔助附屬設(shè)備：調(diào)速器布置在發(fā)電機(jī)房，四周均留有大于 1.0m 寬的空間，以便于操作維修。調(diào)速器緊鄰發(fā)電機(jī)，以縮短管路和運(yùn)行操作方便。勵磁盤與機(jī)旁盤裝置在距離

34、墻壁 0.8m 處。3.10.2 吊物孔水電站廠房只在發(fā)電機(jī)層設(shè)有吊車， 其他層如水輪機(jī)層的一些小型設(shè)備需要檢修時，要將其吊運(yùn)到發(fā)電機(jī)層的安裝場， 這就需要在發(fā)電機(jī)層的樓板上設(shè)置吊物孔，用于起吊發(fā)電機(jī)層以下幾層的一些小型設(shè)備?？壮叽鐬?.2m×1.6m 的吊14物孔，蓋有承重蓋板。3.10.3 調(diào)速器型號： XT-300臺數(shù)：4臺接力器全行程： 150mm接力器全行程時間： 1.55s外形尺寸：長寬高（ mm）163510001785重量： 1081kg參考價格： 20000 元安裝位置為機(jī)組右邊組成：壓力油罐、儲油槽和油泵。3.11 副廠房布置副廠房：應(yīng)緊靠主廠房， 基本上布置在主

35、廠房的上游側(cè)，下游側(cè)和端部， 可集中一處，也可分兩處布置，本設(shè)計布置在主廠房的上游側(cè)。副廠房的組成、 面積和內(nèi)部布置取決于電站裝機(jī)容量、 機(jī)組臺數(shù)、電站在電力系統(tǒng)中的作用等因素。1、中央控制室中控室是為了集中地對整座電站發(fā)電、 配電、變電設(shè)備以及下游水位、 流量進(jìn)行監(jiān)視和控制而集中布置各種控制儀表的專門房間。其中布置有各種指示盤、同步盤、記錄盤等控制盤、直流盤、保護(hù)盤和信號盤等，它是電站的神經(jīng)中樞。中控室應(yīng)盡量靠近主機(jī)房，交通方便。同時與開關(guān)站之間有方便通道聯(lián)系。引水式廠房中央控制室應(yīng)盡量靠近主機(jī)房和開關(guān)站之間， 并靠近機(jī)組。一般也常布置在主廠房的一端，此時應(yīng)結(jié)合裝機(jī)順序?qū)Τ跗诎l(fā)電和分歧過度的

36、各種電纜、維護(hù)通道等進(jìn)行統(tǒng)盤考慮，以保證中控室的安全運(yùn)行。中控室的凈高度一般為44.5m.。中控室和發(fā)電機(jī)層之間最好用玻璃做成隔音墻。中控室下層應(yīng)設(shè)電纜層或電纜夾層，凈高度一般不小于 2m，也不宜大于2.5m。中控室附近應(yīng)設(shè)置交接班室、值班室及廁所等。中控室的長為10m，寬為 6m，中控室內(nèi)放置7 面保護(hù)屏， 7 面控制屏， 3面廠用屏， 3 面直流屏，外形尺寸均為 寬長（cm）5580 ，并設(shè)置一個工作臺。中控制的凈高取 4.5m，總的高度為 6.5m。由于該電電站為小型電站，故不設(shè)載波電話室，只在中央控制室中設(shè)一載波機(jī)。2、高壓開關(guān)室發(fā)電機(jī)低壓配電設(shè)備是指發(fā)電機(jī)引出線至主變壓器升壓前的低壓

37、配電設(shè)備。位于發(fā)電機(jī)和主變壓器之間， 并盡可能縮短其距離。 發(fā)電機(jī)低壓配電設(shè)備通常布15置于成套的開關(guān)柜中，其副廠房稱為高壓開關(guān)室。高壓開關(guān)室， 當(dāng)其長度超過 7 米時，應(yīng)設(shè)兩個向外開的門出口， 通向其他房間或室外。不應(yīng)布置在廁所、浴室的下面。高壓開關(guān)室長為10m，寬為 6m，里面放置 13 個高壓開關(guān)柜， 將開關(guān)柜設(shè)置成兩排， 中間的維護(hù)通道為 1m，尺寸為長 寬 高 （cm）120 120 320 。開關(guān)室布置在安裝場上游側(cè)，開關(guān)室設(shè)有一寬度為 1.5m 的門和一寬度為 0.9m 的門。3、廠用設(shè)備的布置廠用電大部分是交流電， 廠用變壓器常設(shè)兩臺， 一臺備用， 布置在廠用開關(guān)室內(nèi)。廠用電小

38、部分是直流電，主要供給操作電路、信號以及繼電器用電。直流電來自蓄電池， 廠房一般需設(shè)直流電設(shè)備室。 直流配電室一般包括蓄電池室、 酸室、套間、充電機(jī)室、通風(fēng)機(jī)室、直流配電盤等，它們應(yīng)作為一個整體而布置在一起，并接近中控室。 蓄電池室應(yīng)盡量布置在中控室及配電裝置室上部。 其入口設(shè)有酸室和套間，以防酸氣歪流。根據(jù)以上要求將貯酸室布置在中控制的旁邊，寬度為 2.5m，長度為 6m；蓄電池室布置在貯酸室的旁邊， 寬度為 3.5m，長度為6m。4、樓梯廠房各層之間用樓梯作主要交通通道， 運(yùn)行人員上下各層從樓梯上通行。 從副廠房到安裝間的樓梯寬為 1.5m，從主廠房到副廠房的樓梯寬為 1.2m。5、值班室

39、和衛(wèi)生間值班室和衛(wèi)生間布置在中控室旁邊，值班室長為 6m，寬為 3m；衛(wèi)生間長為4.5m，寬為 3m。6、休息室和工具間工具間布置在發(fā)電機(jī)層旁邊， 鄰近安裝間的位置， 作為放置日常工具與零碎用品的場所。故將工具間布置在開關(guān)室的旁邊，鄰近安裝場，長度為 3.5，寬度為 3,m,。休息室布置在衛(wèi)生間附近，長為 3m，寬為 2.5m。7、主變壓器場變壓器場應(yīng)盡量布置在露天場地， 保證良好的通風(fēng)條件； 最好能靠近低壓配電裝置和主廠房， 可減少事故幾率； 其場地最好與裝配廠高程一致， 并有軌道相連，以便與將變壓器運(yùn)送到裝配場進(jìn)行檢修。變壓器場面積為12× 10m。8、對外交通引水式廠房一般沿河

40、岸布置， 進(jìn)廠公路可沿等高線從廠房。 公路要直接通入主廠房的安裝間，臨近廠房一段應(yīng)是水平，長度不小于20m，并有回車場地。公路的坡度不宜大于10%12%，轉(zhuǎn)彎半徑大于 20m。公路寬采用 6 米。3.12 鋼管應(yīng)力分析163.12.1 基本資料確定本電站采用兩根直徑1.2 米的主壓力鋼管，鋼管由壓力前池引出直至下鎮(zhèn)墩各長約 110 米，在廠房前的下鎮(zhèn)墩內(nèi)經(jīng)分叉引入四臺機(jī)組，支管直徑 0.9 米。鋼管露天敷設(shè)，支墩采用混凝土支墩。 支承包角 120 度，電站廠房采用地面式廠房。根據(jù)工程經(jīng)驗和設(shè)計要求，在壓力前池后設(shè)一上鎮(zhèn)墩，與下鎮(zhèn)墩用內(nèi)徑為1.2m的壓力鋼管相連， 支敦間距 10m，管軸線與地面

41、傾角30 ，上鎮(zhèn)墩以下 2m 處設(shè)伸縮節(jié)，填料長 b10.3m ，與管壁摩擦系數(shù)f0.25 ，支墩為滾動式，摩擦系數(shù) f0.1 ，鋼材糙率 n0.0135 ，鋼材允許應(yīng)力120MPa ，焊縫系數(shù)0.95 ，鋼管末跨跨中心處工作靜水頭h57.0 ，水擊壓力H0.3H 0 ，要求對末跨跨中斷面校核管壁應(yīng)力強(qiáng)度。校核1 1 斷面的 0o和 180o。簡圖如下：本次設(shè)計的荷載組合選定為正常運(yùn)行情況， 軸向力主要有 A1 、A5、A6、A7 、A8。3.12.2 管壁厚度的確定1、管壁厚度的初步確定管壁的計算厚度計 按鍋爐公式計算：H 57m, D1.2m,0.95，120Mpa 帶入公式，計算得：HDHD0.001（57 0.3 57） 100 120計20.8520.950.854.5mm212017考慮鋼板厚度的誤差及運(yùn)行中的銹蝕和磨損，加上2mm 的裕度，所以初步確定鋼管壁厚為計2mm4.526.5mm。2、管壁的剛度校核：已知D4 ，且6mm ， D 1.2m 。800所以6.5120045.5 ，且6mm ，故滿足剛度校核要求。8003、穩(wěn)定校核：已知若管壁穩(wěn)定則要滿足計D，但 D9.23計6.5mm ，所以穩(wěn)定13