課程設(shè)計基本資料（一） 、流域概況該水電站位于S河流的上游，電站壩址以上的流域面積為20,300km2,本電站屬于該河流梯級電站中的一個。（二） 、水利動能本電站的主要任務(wù)是發(fā)電。結(jié)合水庫特性、地區(qū)要求可發(fā)揮養(yǎng)魚等綜合利用效益。本電站水庫特征水位及電站動能指標(biāo)見表1表1 H水電站工程特性表名稱單位數(shù)量備注一、水庫特性1、水庫特征水位保壩洪水位m297.10校核洪水位（P=0.1%）m293.90設(shè)計洪水位（P=1%）m290.90正常蓄水位m290.00死水位m289.002、正常蓄水位時水庫面積km215.17二、下泄流量及相應(yīng)下游水位包括機(jī)組過流量1、設(shè)計洪水最大下泄量m3.s-18200.00相應(yīng)下游水位m273.202、校核洪水最大下泄量m3.s-111700.00相應(yīng)下游水位m274.903、保壩洪水最大下泄量m3.s-115600.00相應(yīng)下游水位m277.40三、電站電能指標(biāo)裝機(jī)容量MW200.00保證出力MW35.00多年平均發(fā)電量108kW.h4.35年利用小時數(shù)h2255四、主要建筑物及設(shè)備1、擋水壩型式混凝土重力壩壩頂高程m298.00最大壩高m46.00壩頂長度m438.002、泄水建筑物（略）3、開關(guān)站型式露天式面積（長X寬）10665.604、水輪機(jī)工作參數(shù)最大工作水頭m25.60最小工作水頭m22.80設(shè)計水頭m23.30

流量086420864877777666222222222JE6流量086420864877777666222222222JE6水5000 10000 15000圖1下游水位一一流量關(guān)系曲線目錄第一章引水系統(tǒng)設(shè)計第一節(jié)進(jìn)水口設(shè)計第二節(jié)引水管道設(shè)計第三節(jié)引水道水力計算第二章水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計第一節(jié)水輪機(jī)的臺數(shù)、單機(jī)容量與型號選擇第二節(jié)水輪機(jī)主要參數(shù)確定第三節(jié)蝸殼設(shè)計第四節(jié)尾水管設(shè)計第五節(jié)水輪發(fā)電機(jī)及輔助設(shè)備選擇第三章水電站廠房設(shè)計第一節(jié)廠區(qū)樞紐布置第二節(jié)主廠房尺寸確定第三節(jié)橋吊選擇第四節(jié)主廠房布置設(shè)計第五節(jié)副廠房設(shè)計第四章結(jié)論摘要水電站是以發(fā)電為主的項目。本次設(shè)計主要包括：水輪發(fā)電機(jī)選擇、電站廠房布置、引水系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)課程設(shè)計資料和水電站建筑物設(shè)計參考資料確定了相應(yīng)設(shè)計過程，對壩后式水電站設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞壩后式水電站；水輪機(jī)；電站廠房；引水系統(tǒng)一、引水系統(tǒng)設(shè)計由于本電站為壩后式水電站，故進(jìn)水口的型式為壩式進(jìn)水口最大引用流量：QQD2*Hmax1max1式中Q'max——最大引用流量，取為1.4m3/s（經(jīng)選型之后得出）式中D1 轉(zhuǎn)輪直徑Hr 設(shè)計水頭Q =1.4x6.52x*233=285.52m3/s視為對稱水流取0.55淹沒深度：Scr=c^4d=0.55x6x七而=10.4m式中c 經(jīng)驗系數(shù)0.55~.73，對稱進(jìn)口取小值，側(cè)向進(jìn)水口取大值。選取0.55V -經(jīng)濟(jì)流速，經(jīng)濟(jì)流速為5~7m,選擇6m/sd 閘門孔口凈高考慮冰凍影響為1m，故淹沒深度為：11.4m，取11.5m由水電站工程特性表查得：死水位為289m故進(jìn)水口底部高程為：289—11.5—10=267.5m壓力管道直徑確定：可用經(jīng)濟(jì)流速法確定即（D丫Q兀一=_max"2Jvv為經(jīng)濟(jì)流速：4xQ ：4x285.52一o所以:1 max=.， =7.8m所以:兀xv3.14x6進(jìn)水喇叭口設(shè)計：由水利設(shè)計參考規(guī)范：a=1.1D=1.1x7.8=8.58mb=0.5D=0.5x7.8=3.9mX2V2一進(jìn)水喇叭口為橢圓：一+：=1a2b2

a 取(1~1.5)D,常用1.1Db 取(13~1/2)D,取0.5D……一X2V2故橢圓方程： -1(平底，三面收縮形式)8.5823.92閘門段設(shè)計：選取寬：7.8m,高閘門段設(shè)計：選取寬：7.8m,高:10mD2L(L—x)s一漸變中斷面寬度；a—漸變中斷面高度；r—一漸變中角隅園弧半徑；L一漸變段長度；B一矩形斷面起始寬度H—一矩形斷面起始長度;D—圓形斷面終端直徑；x-長度變化參數(shù)。注：采用直線收縮，相應(yīng)各參數(shù)含義位置如右圖所示。漸變段長度：壩式進(jìn)水口的漸變段長度一般選取為引水道直徑的（1~1.5）倍，因此L=1.1D=8.6m漸變中間段各參數(shù)：S-3.9m，a-5m，r-1.95m漸變段偏轉(zhuǎn)角：tana=5o3.9-0.1288.6a-7.30滿足漸變段60~80的要求。max通氣孔：Q-285.52m3/S，V=50m/S（按規(guī)范選?。﹎ax故：A-Qmax-空=5.7m2故：孔v50通氣孔設(shè)置在工作閘門之后，校核洪水位為293.9，出口高程為295m，保證不被淹沒。攔污柵：采用半圓弧形攔污柵l-閘門寬度+2b-7.8+2x3.9-15.6m直徑取16m高度：h攔=閘門高度+b=10+3.9=13.9m高度取14.5m間距：水輪機(jī)型號HL310b=—1=0.22m30壓力鋼管：斜直鋼管，與下游壩坡平行，即基本上與壩體最大主壓力的方向一致，這樣也可以減小壩體荷載在孔口邊緣的應(yīng)力。本設(shè)計中將鋼管直接埋置在壩體混泥土中，兩者為整體，共同承擔(dān)內(nèi)水壓力二、水輪發(fā)電機(jī)組的選擇（1） 本次課程設(shè)計統(tǒng)一選用4臺HL310型機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑q=6.5m，轉(zhuǎn)速〃=72r/min（2） 計算允許吸出高度H，并確定水電站安裝高程Za由水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑q=6.5m，轉(zhuǎn)速n=72r/min查表得：k=1.2（安全系數(shù)，k=1.1-1.2）,q=0.36（氣蝕系數(shù)），H=23.3Q'=1400L/sb=0.391mN,由公式D1=| r 得：1\'9.81QH上13N=9.81D2QH2n3=9.81x6.52x1400x10-3x23.32x82.60，’■0=53906.1KW八Q由公式Q= 得:1Da、；H1一臺機(jī)組的引用流量：Q=QD2履=1.4x6.52x應(yīng)33=285.52m3/s11由Q=285.52m3/s查下游水位一一流量關(guān)系曲線讀得：下游水位為V=263.5m

LfV_ _吸出高度Hs: HS=10-頑-KH2635=10 1.2x0.36x23.3900=-0.36m、,,—TTb安裝高程：Z=V.+H+-20.391=263.5—0.36+ 2=263.33mb b 導(dǎo)葉高度0H 吸出高度S（3）選擇蝸殼的型式、包角、進(jìn)口尺寸本次課程設(shè)計蝸殼尺寸為L=6.4m，L=4.8m（4）選擇尾水管形勢及尺寸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑Di=6制，轉(zhuǎn)速〃=723min比轉(zhuǎn)速:=326.56(m.KW)n<~N72x、53906.1

n= = 比轉(zhuǎn)速:=326.56(m.KW)s5 5H4 23.354水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速分類水輪機(jī)型式比轉(zhuǎn)速ns低中高沖擊式4—1516—3031—70混流式60—150151—250251—400軸流式300—450451—700701—1100經(jīng)查表知水輪機(jī)為高比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)；對高比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)（ qvD2）取h>2.6D1標(biāo)準(zhǔn)混泥土肘管（q=1m）尺寸：hLB5D4h4h6L1h5肘管型式2.64.52.7201.351.350.6751.821.22標(biāo)準(zhǔn)混泥土肘管水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1=6.5m時肘管尺寸hLB5D4h4h6L1h5肘管型式16.929.2517.6808.7758.7754.387511.837.93混泥土肘管（5）選擇相應(yīng)發(fā)電機(jī)型號和尺寸由參數(shù)：N=53906.1KWn=72r/min查水電站建筑物設(shè)計參考資料選出發(fā)電機(jī)的型號為：SF60-96/1350三、廠區(qū)樞紐及電站廠房的布置設(shè)計（1）廠房樞紐的布置廠房樞紐的布置見圖紙（2）主廠房尺寸的確定a、主廠房長度由發(fā)電機(jī)層考慮:D 2218.14TOC\o"1-5"\h\z= +—2 2=11.05m?b義L=—3+—+B\o"CurrentDocument"-x 2 2 3Db=—2+—2 218.14= +—2 2=11.05m? 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑38 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩厚度，一般取0.3-0.4m3b 兩臺機(jī)組之間風(fēng)罩外壁凈距，考慮到設(shè)置樓梯，取3-4m,計算時取4mD 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外徑為18100mm2機(jī)組段長度：氣=L疽Lx=11.05+11.05=22.1m裝配場長度：1x匕=1x22.1=22.1m邊機(jī)組段加長：AL=1xD]=1x6.5=6.5mD 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑1主廠房長度=L0x機(jī)組數(shù)+裝配場長度+AL=22.1x4+22.1+6.5=117m由蝸殼層考慮：蝸殼外的混泥土結(jié)構(gòu)厚度：?1=0.8m，c2=1m機(jī)組段長度：勺=蝸殼平面尺寸+蝸殼外的混泥土結(jié)構(gòu)厚度=L+L+c+c=6.4+4.8+0.8+1=13m邊機(jī)組段加長：AL=1xD]=1x6.5=6.5m主廠房長度=L0x機(jī)組數(shù)+裝配場長度+AL=13x4+13+6.5=71.5m由尾水管層考慮：長度滿足要求綜合上述，主廠房長度?。?17mb、主廠房寬度由發(fā)電機(jī)層考慮：發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外徑D2=18100mm，主要通道取3m，次要通道取2m,機(jī)旁盤前留1m寬工作地，盤后留1m檢修場地，由于輔助設(shè)備的需要，上下游各加2m由此得：主廠房寬度B=18.1+3+2+1+1+2+2=29.1m, 取31m由水輪機(jī)層考慮：該層布置的水輪機(jī)輔助設(shè)備、發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備和交通通道在31m主廠房寬度內(nèi)滿足要求，不受影響從蝸殼層考慮：檢查廊道、進(jìn)人孔、蝸殼以及尾水管在31m的主廠房寬度內(nèi)滿足要求不受影響吊車標(biāo)準(zhǔn)寬度的驗證：選用的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為傘式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，重量為382T，查表選用2x200雙小車轎式，Lk=25m，在主廠房寬度為31m內(nèi)滿足要求C、主廠房的高度、，，、-一—b安裝高程：V—V+H+-2=Z=263.33mb尾水官底板高程：V尾=V安—-2-H尾0.391—263.33——-16.92—246.2345m取246.24m開挖高程：V挖-V尾-混凝土底板厚度=246.24-1.5=244.72mb水輪機(jī)地板高程：V水-V安+2+蝸殼頂部混凝土厚度0.391二263.33+— +12—264.5255m取264.53m發(fā)電機(jī)層地板高程：定子外殼高度h=3150mmV發(fā)-V水+進(jìn)人孔高度+混凝土結(jié)構(gòu)厚度+定子外殼高度=264.53+2+1+3.15=270.68m水輪機(jī)層的高度：V發(fā)-V水—270.68-264.53—6.15>3.5m滿足要求注：由于發(fā)電機(jī)層樓板高程為270.68小于設(shè)計洪水位，因此必須在廠房大門和對外的交通口，設(shè)置臨時插板以擋洪水。軌道高程:：由發(fā)電機(jī)中的各個參數(shù)可求H=11.74mV=V+h+h+h+/z+h軌發(fā)7 8 9 10 11=270.68+1.485+1+10+1+1.1=285.3mh 發(fā)電機(jī)定子高度和上機(jī)架高度之和7h 吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備的垂直凈距8h 最大吊運(yùn)部件的高度(H二11.74n,h=(8.2~10.6)xH^10m)9 9h 調(diào)運(yùn)部件與吊鉤的距離10h 主鉤最高位置至軌頂面距離，可從起重機(jī)主要參數(shù)表查出11天花板高程：查表知吊車尺寸為5mV=V+吊車尺寸+0.2天軌=285.3+5+0.2=290.5m屋頂高程：屋頂大梁高度和屋面板厚度根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定，我們選1.5mV=V+屋頂大梁高度+屋面板厚度頂天=290.5+1.5=292m主廠房的高度-V頂挖=292-244.72=47.28m四、結(jié)論：本次水電站建筑物課程設(shè)計，在設(shè)計過程中遇到了如下主要問題，第一，在計算出單機(jī)最大引用流量，結(jié)合下游水位一一流量關(guān)系曲線讀出的下游水位高程存在偏差；第二，水輪機(jī)效率未修正，引用的最大流量直接是考慮的限制工況時的單位流量計算，結(jié)果有偏差；第三，設(shè)計初期對發(fā)電機(jī)的選型遇到了困難，沒有設(shè)計參考資料，進(jìn)度被拉緩；第四，對發(fā)電機(jī)層的平面具體布置了解的不透徹，不清楚主、次要通道與輔助設(shè)備的位置關(guān)系；第五，根據(jù)安裝高程計算出發(fā)電機(jī)層的高程低于設(shè)計洪水位，此情況下我們采取臨時插板，但是具體的工序，如何施工我們并不清楚，而且從工程上講并不經(jīng)濟(jì)，減少工程投資并不是我們考慮的主要因素；第六，吊車副鉤的極限距離＜和匕資料上差不出來；第七，用引用流量和經(jīng)濟(jì)流速計算出來的壓力管道直徑 7.8m，而蝸殼尺寸Lx=6.4m和L=4.8m，兩者之間不太合適；第八，壓力管道的沿程水頭損失和局部水頭損失沒有考慮；上面的問題有些從參考資料得到了解決，有些問題的需要到工地上實地考察感受才能夠解決。盡管如此，但是相信以后遇到此類問題應(yīng)該能夠輕松解決。參考書水利電力部，水電站