第4頁共37頁摘要本設(shè)計為向陽口二級水電站廠房設(shè)計與仿真，該電站為引水式日調(diào)節(jié)電站，在華北電網(wǎng)上擔任峰荷與調(diào)相任務(wù)，對改變?nèi)A北地區(qū)用電緊張狀態(tài)，充分合理利用水能資源，緩解電力系統(tǒng)高峰供電的緊張狀態(tài)起積極作用，向陽口II級電站的興建，對提高京津唐電力系統(tǒng)的靈活性，充分利用水能，具有十分重要的意義。電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距幽州車站2.8km，下有距沿河城車站3.2km，攔河壩采用重力壩，電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距幽州車站2.8km，下有距沿河城車站3.2km，攔河壩采用重力壩，本設(shè)計主要包括：最大水頭確定水輪機的特征水頭：、最小水頭、設(shè)計水頭。由電站的正常蓄水位，下游水位和死水位就可以求得水輪機的特征水頭。機組臺數(shù)可以根據(jù)單機容量求得。根據(jù)電站的主要水力特點以及水輪機系列型譜，參照單機容量確定水輪機型號。計算并選擇了水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑和水輪機的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，并且計算出了安裝高程，吸出高等參數(shù)。由水頭選擇蝸殼類型，確定蝸殼的主要參數(shù)：包角大小、斷面形狀、進口斷面流速。通過水力計算（其中中間斷面的頂角點、底角點采用直線變化規(guī)律），確定各中間斷面尺寸。根據(jù)電站要求選擇彎肘型尾水管。本設(shè)計采用標準混凝土肘管，參照標稱直徑確定各部分尺寸。樞紐布置中包括綜合地質(zhì)、地形、水文等各方面的要求，確定壩型、壩線以及樞布置，尤其是廠房的布置進行了仔細的研究討論，最后確定廠房布置在右岸，溢流壩布置在左岸。此外還進行了開挖，地基處理等問題的設(shè)計。廠房布置中包括確定了廠房各層高程，主廠房、副廠房、安裝間的平面尺寸，以及發(fā)電機層、水輪機層、尾水管層的平面布置。此外還有橋吊、房頂及一些細部構(gòu)造的設(shè)計。本設(shè)計所有設(shè)計內(nèi)容均是按所學(xué)水工建筑物和水電站的基本知識所設(shè)計，所有設(shè)計均符合現(xiàn)行設(shè)計的有關(guān)規(guī)范規(guī)定。關(guān)鍵詞：蝸殼；尾水管；裝機容量；轉(zhuǎn)輪直徑；安裝高程；廠房布置；水電站。

AbstractThedesignofhydropowerplantasxiangyangmouthleveldesignandsimulation,thepowerstation,adjustforwatertype,innorthChinagridasloadandthetask,tochangePRCPMhuabeiregion,sufficientelectricitytensionsandrationalutilizationofwaterresourcesinthepowersystemofpowertoeasetensionspeak,thepositiveroleofgradeIIxiangyangmouth,toimprovetheflexibilityoftianjintangpowersystem,makefulluseofwater,hastheextremelyvitalsignificance.First,inLanHeBaforhydropowerstationshachenglinealongtheriverandthecitystatebetweentheupstreamdamisquietstateQingYankm,underthe2.8kmawayfromthetown,bytheLanHeBa3.2dam,First,inLanHeBaforhydropowerstationshachenglinealongtheriverandthecitystatebetweentheupstreamdamisquietstateQingYankm,underthe2.8kmawayfromthetown,bytheLanHeBa3.2dam,）Thisdesignismainlyinclude:thebiggestcharacteristicofhydraulicheadhead:sure,theminimumhead,headofdesign.Bythepowerofthenormalstoragelevelandlowerlevelandthelevelofdeathcanbeobtainedtheturbinecharacteristichead.Unitscanbeobtainedaccordingtothecapacityofthenumber.Accordingtothecharacteristicsofthemainpowerhydraulicturbineusingmatlab,andtheseriesofcapacitytodeterminetheturbinemodel.Calculationandchoiceofturbineturbinerunnerdiameterandthewheelspeed,andcalculatedtheinstallationelevation,epispastichigherparameters.Bythehead,spiraltypeselectionofmainparameters:spiralAnglecross-sectionshape,size,importedsectionvelocity.Throughthehydrauliccalculationofthemiddlesection(includingvertexpoints,points:usingthestraight-linevariation),todeterminethesectionaldimensionsbetween.Accordingtotherequirementofpowerbendancontailpipe.ThisdesignUSESthestandardconcretepipe,elbowtodeterminethesizeofeachpartofnominaldiameter.Thegenerallayoutofcomprehensivegeology,topography,includingvariousaspectsofhydrology,determinethedam,damaxisanddecorate,especiallytheplantlayoutcarefullystudiedanddiscussed,thefinaldeterminationbuildinglayout,decorateintherightsideofthezeya.Inadditiontotheexcavation,foundationtreatment,etc.Intheworkshoparrangementincludinghasdeterminedworkshopeachelevation,mainworkshop,vice-workshop,installmentplanesize,aswellasgeneratorlevel,hydraulicturbinelevel,drafttubelevelplanelayout.Inadditionalsohasthebridgetohang,theroofandsomedetailstructuredesign.Thethisdesignalldesigncontentispressesstudiesthehydraulicengineeringstructureandthehydroelectricpowerstationelementaryknowledgedesigns,alldesignsconformtothepresentdesignrelatedstandardstipulation.Keyword:Volute;Drafttube;Installedcapacity;Runnerdiameter;Installstheelevation;Workshoparrangement;Hydroelectricpowerstation.

目錄摘要 1Abstract 21工程概況 41.1工程概況 41.1.1流域概況 41.1.2流域開發(fā)概況 41.1.3該樞紐的興建在國民經(jīng)濟中的意義 41.2水庫及主要建筑物的特征 42基本資料 62.1水文特征 62.1.1年徑流 62.1.2設(shè)計洪水 62.1.3年沙量及氣象 72.2工程地質(zhì) 82.2.1地質(zhì)概況 82.2.2廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問題 82.2.3對外交通 92.2.4建筑材料 93水輪機選型設(shè)計 103.1機組臺數(shù)與單機容量的選擇 103.1.1機組臺數(shù)的選擇 103.1.2單機容量的選擇 113.2水輪機特征水頭的確定 113.2.1最大水頭Hmax 113.2.2最小水頭Hmin 123.2.3設(shè)計水頭Hr 123.2.4加權(quán)平均水頭Hav 123.3水輪機型號及主要參數(shù)的選擇 123.3.1水輪機型號選擇 133.3.2HL220型水輪機方案的主要參數(shù)選擇 133.3.4兩種方案的比較分析 163.4蝸殼的形式和尺寸的確定 173.4.1蝸殼形式的選擇 173.4.2混凝土蝸殼設(shè)計理論 173.4.3蝸殼尺寸的計算 183.5尾水管形式和尺寸的確定 193.5.1尾水管形式的選擇 193.5.2尾水管尺寸的確定 193.6調(diào)速器和油壓裝置的選擇 203.7發(fā)電機的選擇 203.7.1發(fā)電機的形式 203.7.2水輪發(fā)電機的尺寸和重量 214.水電站樞紐的總體布置 234.1廠房樞紐布置 234.2廠房建筑物的組成 244.2.2水電站廠房的基本類型 245水電站廠房設(shè)計 245.1廠房構(gòu)造 245.2主廠房的上部結(jié)構(gòu) 255.2.1屋頂 255.2.2構(gòu)架 255.2.3吊車梁 255.2.4外墻 255.2.5樓板 265.3主廠房的下部結(jié)構(gòu) 265.4主廠房平面設(shè)計 265.4.1主廠房長度的確定 265.4.2主廠房寬度的確定 275.6副廠房的布置與設(shè)計 28淺談水利水電工程施工管理 292000chydropowerengineeringconstructionmanagement 32結(jié)束語 34謝辭 351工程概況1.1工程概況1.1.1流域概況永定河為河海流域五大水系之一。上游分為兩大水系，北支為洋河，南支為桑干河，在官廳以上30km處的朱關(guān)屯匯合，永定河在官廳以上流域面積為47000km2,永定河自官廳至三家店河道110km，落差330m,平均坡降1/300，區(qū)間流域面積1600km2，河道穿行于軍都山峽谷之中，統(tǒng)稱為官廳山峽。官廳水庫于1955年建成，運用以來對防洪起了巨大作用，經(jīng)水庫調(diào)蓄上游來水，均勻下泄，以滿足下游工農(nóng)用水的需要。1.1.2流域開發(fā)概況官廳山峽流域具有豐富的水資源，目前已經(jīng)開發(fā)的有：官廳水電站，下馬嶺水電站，下葦?shù)晁娬荆约跋掠蔚娜业晁l等，同時在官廳山峽的下游，又建造了梯級開發(fā)電站，即安家莊I,II級電站。1.1.3該樞紐的興建在國民經(jīng)濟中的意義該電站為引水式日調(diào)節(jié)電站，在華北電網(wǎng)上擔任峰荷與調(diào)相任務(wù)，對改變?nèi)A北地區(qū)用電緊張狀態(tài)，充分合理利用水能資源，緩解電力系統(tǒng)高峰供電的緊張狀態(tài)起積極作用，向陽口II級電站的興建，對提高京津唐電力系統(tǒng)的靈活性，充分利用水能，具有十分重要的意義。1.2水庫及主要建筑物的特征該電站在系統(tǒng)中擔任調(diào)峰與調(diào)相的任務(wù)，其日調(diào)節(jié)水庫為大青巖水庫，入庫徑流由官廳水庫控制，所以用官廳水庫下泄流量作為本電站的發(fā)電水量，而官廳水庫的出庫年徑流系列及均值為14.04億立米（1955～1972年）作為大青巖水庫入庫系列的均值。電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距幽州車站2.8km，下有距沿河城車站3.2km，攔河壩采用重力壩，其主要數(shù)據(jù)如下：最大壩高27.5m壩頂高5.0m壩長112.5m正常高水位409.0m最高洪水位409.0m死水位405.0m總庫容645萬調(diào)節(jié)庫容245萬壩頂高程411.0m最大泄流量2200溢流壩段長27.5m非溢流段長27.5m最大單寬流量32.7發(fā)電引水隧洞全長4876.6m，進口底高程395.0m，縱坡2.3%，圓形斷面，洞徑7.5m，沿洞線主要穿過中厚層硅質(zhì)灰?guī)r，走向與洞線近正交，中段穿過霏細巖石。沖沙導(dǎo)流隧洞位于攔河壩左岸，施工期間可作導(dǎo)流用，建成后用以沖砂，放空水庫及分泄部分洪水用，洞長219.8m，直徑5.0m，進口底高程388.0m，縱坡6.6%，出口底高程388.5m，其最大最小流量分別為156和126。為了利于沖砂以保護發(fā)電洞，沖砂洞進口在壩上有30m處，位于發(fā)電洞下部，形成雙層進水口。高壓管道穿過薄層，厚層和中層硅質(zhì)灰?guī)r，穿過F5斷層。主管直徑3.4m，高壓管道全部采用鋼板襯砌。電站廠房在向陽口村上游300m處，靠永定河左岸，該處河岸為70m高的陡壁，廠址放在斷層下盤緊靠陡壁的基巖上，考慮到沿河城大斷層為活動性斷面，因此，將變電站與廠房按“一”字型布置在斷層底基巖上。2基本資料2.1水文特征2.1.1年徑流時段55-5656-5757-5858-5959-6060-6161-6262-63流量23.686.26418.8014.4127.7413.3813.8215.6263-6464-6565-6666-6767-6868-6969-7070-7171-727.3017.8210.517.5718.1711.4811.9112.637.54向陽口Ⅱ級水電站的日調(diào)節(jié)水庫為大青巖水庫，入庫徑流由上游的官廳水庫控制，故官廳水庫的下泄水量作為本電站的發(fā)電水量，區(qū)間來水很少，考慮該部分水量可與水庫蒸發(fā)及水流下泄的沿程損失互為補償，所以不另行計算。1.官廳水庫出庫年水量采用官廳建庫運行以來（1922-1972）的17年出庫年徑流系列及均值14.04億立米作為大青巖水庫的入庫系列和均值表2·117年的出庫年徑流系列（流量單位：億）2.1.2設(shè)計洪水壩址，廠址的洪水由兩部分組成，其一為官廳——大青巖，官廳——向陽口的區(qū)間洪水，其二為官廳水庫下泄洪水。廠址的設(shè)計洪水按官廳—向陽口間50年一遇洪水加官廳水庫下泄600計算，校核洪水按區(qū)間50年一遇洪水加官廳下泄600計算。表2·2洪峰流量（）斷面設(shè)計校核大青巖壩址910+600=15101600+600=2200向陽口廠址1800+600=24003000+600=3600表2·3向陽口II級電站尾水位與流量關(guān)系如下表水位（m）348.6349.5350351352流量（）058106265480水位（m）353354355356357流量（）76011501750257035402.1.3年沙量及氣象大青巖入庫沙量，主要由官廳水庫下泄沙量決定，自1955-1972年資料，官廳水庫下泄沙量的均值為163萬噸，可作為大青巖水庫年均入庫泥沙量。本流域處于山區(qū)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雨，年平均降雨量536mm，主要集中在7，8月份。各年平均氣溫變化不大，均值約為11.7℃,年內(nèi)氣溫變化大，六月份最高氣溫40.2℃，二月份最低氣溫-22.9℃2.2工程地質(zhì)2.2.1地質(zhì)概況永定河由官廳流入官廳山峽，出三家店流向華北平原，河道寬約50～150m，河床是不對稱得階梯狀，河流兩岸山澗溝谷發(fā)育與河床呈羽毛狀排列，切割較深，河床坡底較陡，呈“V”字型。工作區(qū)出露的巖石，主要為遠古界震旦系薊縣統(tǒng)，霧逆山咀硅質(zhì)灰?guī)r，含礫石英砂巖，還有少量零分布的火層巖和變質(zhì)巖，第四系松散堆積物主要是河床沖積層和山坡上的堆積物及崩積物。向陽口區(qū)以沿河城大斷裂為代表的祁呂賀蘭山字型起控制作用本區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要由三組，一組走向NM320～340；一組走向為NE20～40;一組走向為NE50～70，另外層間錯動為較發(fā)育，基本順層，局部均層斷裂互相交錯，構(gòu)成棋盤格式，但由于主要應(yīng)力的不均衡性，北東向一組數(shù)量少。本地區(qū)地震烈度，根據(jù)地震地質(zhì)大隊建議，基本烈度為7度。本區(qū)河水，地下水對混凝土無侵蝕性。2.2.2廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問題廠區(qū)位于向陽口村的西南側(cè)，永定河左岸，岸坡陡立，成65～76度角與河床沙礫石層相接，山坡局部為坡積物所覆蓋，陡崖巖體為震旦紀霧迷山咀硅質(zhì)條帶灰?guī)r，陡坡頂以上緩坡部分為順層侵入的霏細石。廠區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造主要受沿河大斷層的控制，該斷層沿左岸坡角切過，走向NE60,傾向SE,傾角70℃，斷層在平面上呈舒緩坡狀，破碎帶寬度較大，在本區(qū)近300m，是祁呂系代表性斷裂，近期活動比較明顯。本區(qū)是可以修建廠房的，但廠房時應(yīng)該在斷層的一盤（下盤緊靠陡崖）為宜。調(diào)壓井跨度較大，據(jù)目前資料分析井筒下部三分之二段處于巨厚層硅質(zhì)灰質(zhì)巖中，巖坡平緩（傾角3度）對洞壁穩(wěn)定是有利的，但上部三分之一處于霏細巖中，高角度裂隙發(fā)育對洞壁及洞頂穩(wěn)定均十分不利，設(shè)計時應(yīng)引起重視。高壓管道段一般布置在工程地質(zhì)條件較好，只在叉管水平段因巖層產(chǎn)狀平緩，且臨近沿河城大斷裂，巖石相對破碎，工程地質(zhì)條件稍差，應(yīng)做好襯砌和防滲措施，各段f，k建議如下：表2·4f，k樁號布置措施樁號4+889.6——4+922.1——4+951.6——4+983.75——5+021.1F4-643-41K600250-320320-40060廠房設(shè)置在沿河城大斷裂北西側(cè)一盤上，廠基巖石為中厚硅質(zhì)灰?guī)r，由于受斷層影響，完整性稍差，但其承載力已滿足要求，過廠基的斷層規(guī)模不大，對建筑物穩(wěn)定性無影響，只按一般斷層處理即可，廠房后邊坡完整性較好，建議按75度削坡，但對中下部之薄層硅質(zhì)灰?guī)r，建議進行表面噴漿保護，以防其在外力作用下風化坍塌。2.2.3對外交通現(xiàn)有交通運輸條件：有豐（臺）沙（城）鐵路沿本工程附近通過，距壩址附近車站為豐沙I線，幽州車站（在壩址上游約2.3km）和沿河城車站（在壩址下游約3.2km，距廠址約9km）對外交通公路，現(xiàn)有沿河城村至齋堂的簡易公路，接齋堂至雁翅通往北京的公路干線，可通汽車，由沿河城至齋堂的公路大約1.5km，目標較低，需進行適當?shù)男奚?，可達四級標準，可作為電廠永久對外交通線。施工場內(nèi)交通，擬將舊同（大同）塘公路適當修善，作為施工期主要場內(nèi)交通，其中由大青巖壩址至向陽口廠址間約13km長的公路做成永久公路，大部件（主變壓器運輸重40多噸）運輸擬由沿河城車站或雁翅車站卸車后，用60噸拖車由公路運至廠區(qū)。2.2.4建筑材料料廠位于沿河城村附近，距大青巖壩址7-9km，距廠址4-6km，運距較遠，但交通方便，位于同塘公路線上，存在的問題是占農(nóng)口較多，儲量可滿足要求，質(zhì)量除含泥量較大，施工需進行沖洗外，一般也滿足要求.。3水輪機選型設(shè)計在水輪機設(shè)計中，合理選擇水輪機，對于充分利用水能，保證可靠而正確的運行，降低造價，節(jié)約管理費用等有密切關(guān)系。水輪機選型的主要任務(wù)：選定水輪機的特征水頭，擬定水輪機的臺數(shù)和型號；選定水輪機的標稱直徑、額定轉(zhuǎn)速、吸出高程、安裝高程等參數(shù)，確定水輪機的蝸殼和尾水付之東流的型式和尺寸，確定調(diào)速器、油壓裝置的型式和尺寸以及估算發(fā)電機的尺寸和重量等設(shè)計內(nèi)容。3.1機組臺數(shù)與單機容量的選擇3.1.1機組臺數(shù)的選擇在總裝機容量確定的情況下，可以擬定出不同的機組臺數(shù)方案。當機組臺數(shù)不同時，則單機容量不同，水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速也就不同，有時甚至水輪機的型號也會改變，從而影響水電站的工程投資、運行效率、運行條件以及產(chǎn)品供應(yīng)。因此，在選擇機組臺數(shù)時，應(yīng)從下列幾方面綜合考（1）機組臺數(shù)與設(shè)備制造的關(guān)系當選用的機組臺數(shù)較多時，機組單機容量較小，尺寸也較小，對制造能力和運輸條件要求較低，但其單位千瓦所消耗的材料較多，加工制造的工作量較大，故總造價較高。（2）機組臺數(shù)與水電站投資的關(guān)系機組臺數(shù)較多時，不僅機組本身的單位千瓦造價較高，而且增加了閥門、管道、調(diào)速器等輔助設(shè)備及電器設(shè)備的套數(shù)，電器結(jié)線也較復(fù)雜，廠房的總平面尺寸也較大，機組的安裝維護工作量也將增加，因此，水電站的單位千瓦投資將隨機組臺數(shù)的增加而增加。（3）機組臺數(shù)與水電站運行效率的關(guān)系當機組臺數(shù)不同時，水電站的平均效率也不同。當水電站在電力系統(tǒng)中承擔基荷工作時，選用臺數(shù)較少、尺寸較大的機組可提高電站的平均效率。（4）機組臺數(shù)與水電站運行維護工作的關(guān)系 當機組臺數(shù)較多時，水電站的運行方式機動靈活，易于調(diào)度，每臺機組的事故影響較小，檢修工作較易安排。但運行、檢修、維護的總工作量及年運行費用和事故率將隨機組臺數(shù)的增多而增大。因此，機組臺數(shù)不宜太多。上述各種因素既相互聯(lián)系又相互對立，不可能同時全部滿足，所以在選擇機組臺數(shù)時應(yīng)針對電站具體情況，且大多數(shù)該情況下機組臺數(shù)用偶數(shù)，所以選用4臺機組。3.1.2單機容量的選擇單機容量N=6/4=1.5萬kw,水輪機額定出力Nr=N/98%=15306kw3.2水輪機特征水頭的確定水輪機的任一工作狀況的工作性能可采用水輪機的水頭、流量、效率、出力和轉(zhuǎn)速等工作參數(shù)之間的關(guān)系來描述。水輪機的水頭也稱工作水頭，指單位重量水體通過水輪機時能量減小值，水輪機水頭隨電站上、下游水位而變化。為此常用最大水頭，最小水頭，設(shè)計水頭來表征水輪機的運行范圍和工作特性。3.2.1最大水頭Hmax最大水頭Hmax，是允許水輪機運行的最大凈水頭，對水輪機結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計有決定性的影響。可由下式進行Q值估算水輪機出力：N=9.81ηQH （3.1）試算：（1）初選定Q=20m3/s,由表2·3查得Q=0m3/s時，相應(yīng)的Z下=348.6m，Q=58m3/s時，相應(yīng)的Z下=349.5，用內(nèi)差法計算出Q=20m3/s時，相應(yīng)的Z下=348.91。已知Z上=409.0m，η=0.80，考慮沿程等水頭損失，則 H1=0.97(Z上-Z下) （3.2）=0.97×(409.0-348.91)=58.29mN1=9.81×0.80×20×58.29=9149kw(2)選定Q=58m3/s,由表2·3查得相應(yīng)的Z下=349.5mH2=0.97(Z上-Z下)=0.97×(409.0-349.5)=57.72mN2=9.81×0.80×58×57.72=26273kw而實際N=15000kw，介于9149kw與26273kw之間，所以實際最大水頭介于58.29m與57.72m之間，再用內(nèi)差法算得Hmax=58.09m，此時對應(yīng)的Q=32.9m，Z下=349.11m故最大水頭Hmax=0.97（Z上-Z下）=0.97×(409.0-349.11)=58.09m3.2.2最小水頭Hmin最小水頭Hmin，是保證水輪機安全穩(wěn)定運行的最小凈水頭。當4臺機組同時發(fā)電時，所對應(yīng)的流量也同理由試算法求得，負荷出力應(yīng)與N=6萬kw相接近。(1)令Q=106m3/s,查表2·3得Z下=350m,已知Z上=405mH1=0.97(Z上-Z下)=0.97×(405-350)=53.35mN1=9.81×0.80×106×53.35=44381kw（2）選定Q=265m3/s，由表2·3查得相應(yīng)的Z下=351m，已知Z上=405m H2=0.97(Z上-Z下)=0.97×(405-351)=52.38mN2=9.81×0.80×265×52.38=108936kw再由內(nèi)差法算出當N=60000時，Hmin=53.11m,相應(yīng)的Q=146m，故最小水頭Hmin=0.97(Z上-Z下)=0.97×(405-350.25)=53.11m3.2.3設(shè)計水頭HrHr=4Hmax/[(Hmax/Hmin)?+1]2=55.52m (3.4)所以設(shè)計水頭Hr=55.52m3.2.4加權(quán)平均水頭Hav加權(quán)平均水頭Hav,是一定期間所有可能出現(xiàn)的水輪機水頭的加權(quán)平均值，是水輪機在其附近運行時間最長的凈水頭。已知該電站為引水式水電站，所以Hav≈Hr=55.52m3.3水輪機型號及主要參數(shù)的選擇3.3.1水輪機型號選擇根據(jù)該水電站的水頭變化范圍5311～5809m，在水輪機系列型譜表3—4（《水電站》河海大學(xué)）中查出HL220型水輪機可使用。3.3.2HL220型水輪機方案的主要參數(shù)選擇3.3.2.1轉(zhuǎn)輪直徑的計算查表3-6和圖3-12可得由此初步假定,效率，代入得:（3·5）采用與其接近的標稱直徑為D1=2.0m3.3.2.2轉(zhuǎn)速器的計算單位轉(zhuǎn)速，初步假定將、（對于河床式水電站，而）故，。將，代入（3-33）得：（3·6）采用與其接近且同步轉(zhuǎn)速，磁極對數(shù)6。(3)效率及單位參數(shù)修正查表3-6（《水電站》河海大學(xué)）可得HL220型水輪機在最優(yōu)工況下的模型最高效率為ηmax=91％，模型轉(zhuǎn)輪直徑為D1m=0.46m,由ηmax=1-(1-ηMmax)(D1m/D1)=93.3％,則效率修正值為△η=ηmax-ηMmax=93.3％-91％=2.3％,考慮到模型與原形水輪機在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的△η值中再減去一個修正值ξ?，F(xiàn)取ξ=1.3％,可得效率修正值△η=2.3％-1.3％=1.0％,由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況下的效率為ηmax=0.91+0.01=92％,在限制工況下的效率為η=0.89+0.01=90％(與上述假設(shè)相近)單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算：△n1/n10=(ηmax/ηMmax)?-1=(0.92/0.91)?-1=0.55％ (3.7)由于△n1/n10<3％,按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速及單位流量可不修正由上可見，是正確的故，為正確的。3.3.2.4工作范圍檢驗（4）工作范圍的檢驗Q1max=Nr/9.81D2Hr(Hr)?η=1.048m3/s<1.15m3/s (3.8)則水輪機的最大引用流量為Q=Q1maxD2Hr?=31.24m3/s (3.9)與特征水頭HmaxHmin和Hr相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為n1min=nD1/(Hmax)?=250×2/(58.09)?=65.60r/minn1max=nD1/(Hmin)?=250×2/(53.11)?=68.61r/minn1r=nD1/(Hr)?=250×2/(55.52)?=67.10r/min3.3.2.5吸出高度的計算計算如下表表3.1吸出高度計算表項目水頭()58.0953.1155.52單位轉(zhuǎn)速65.6067.1068.61氣蝕系數(shù)0.190.1870.185修正值0.0450.0470.0496.165.805.50吸出高度1.621.842.16吸出高度采用式（3·10）3.3.3HL230型水輪機方案的主要參數(shù)選擇3.3.3.1轉(zhuǎn)輪直徑的計算查表3-6和圖3-12可得由此初步假定,效率，代入得:（3·11）采用與其接近的標稱直徑為D1=2.0m3.3.3.2轉(zhuǎn)速器的計算單位轉(zhuǎn)速，初步假定將、（對于河床式水電站，而）故，。將，代入（3-33）得：（3·12）采用與其接近且同步轉(zhuǎn)速，磁極對數(shù)6。(3)效率及單位參數(shù)修正查表3-6（《水電站》河海大學(xué)）可得HL220型水輪機在最優(yōu)工況下的模型最高效率為ηmax=91％，模型轉(zhuǎn)輪直徑為D1m=0.46m,由ηmax=1-(1-ηMmax)(D1m/D1)=93.3％,則效率修正值為△η=ηmax-ηMmax=93.3％-91％=2.3％,考慮到模型與原形水輪機在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的△η值中再減去一個修正值ξ?，F(xiàn)取ξ=1.3％,可得效率修正值△η=2.3％-1.3％=1.0％,由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況下的效率為ηmax=0.91+0.01=92％,在限制工況下的效率為η=0.89+0.01=90％(與上述假設(shè)相近)單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計算：△n1/n10=(ηmax/ηMmax)?-1=(0.92/0.91)?-1=0.55％ (3.13)由于△n1/n10<3％,按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速及單位流量可不修正由上可見，是正確的故，為正確的。3.3.3.4工作范圍檢驗（4）工作范圍的檢驗Q1max=Nr/9.81D2Hr(Hr)?η=1.048m3/s<1.15m3/s (3.14)則水輪機的最大引用流量為Q=Q1maxD2Hr?=31.24m3/s (3.15)與特征水頭HmaxHmin和Hr相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為n1min=nD1/(Hmax)?=250×2/(58.09)?=63.40/minn1max=nD1/(Hmin)?=250×2/(53.11)?=68.201r/minn1r=nD1/(Hr)?=250×2/(55.52)?=67.10r/min3.3.3.5吸出高度的計算計算如下表表3.2吸出高度計算表項目水頭()58.0953.1155.52單位轉(zhuǎn)速63.4067.1068.20氣蝕系數(shù)0.190.1870.185修正值0.0450.0470.0496.165.805.50吸出高度1.621.842.16吸出高度采用式（3·16）3.3.4兩種方案的比較分析為了便于比較分析，現(xiàn)將這兩種的有關(guān)參數(shù)列入下表：表3·4水輪機方案參數(shù)對照表序號項目HL220HL2301模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)推薦使用的水頭范圍50～8535～652最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速721153最優(yōu)單位流量115011004最高效率9289氣蝕系數(shù)0.1330.1706原型水輪機參數(shù)工作水頭范圍53.11～58.0953.11～58.097轉(zhuǎn)輪直徑2.02.08轉(zhuǎn)速635.2115.49最高效率95.291.910額定出力482004820011最大引用流量214.40228.9812吸出高度1.84-5.313安裝高程267.46251.72由上表可見，HL220型水輪機方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域運行效率較高，氣蝕系數(shù)較小，安裝高程較高，有利于提高年發(fā)電量和減小廠房的開挖工程量；而HL230水輪機方案的機組轉(zhuǎn)速較高，有利于減小發(fā)電機尺寸，降低發(fā)電機造價，但這種機型的水輪機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的造價較高。據(jù)以上分析，在制造供貨方面沒有問題時，初步選用HL220型方案較為有利3.4蝸殼的形式和尺寸的確定3.4.1蝸殼形式的選擇 蝸殼是反擊式水輪機的重要引流部件。根據(jù)材料可分為混凝土蝸殼和金屬蝸殼兩種，當水頭大于40米時，由于混凝土結(jié)構(gòu)不能承受過大的內(nèi)水壓力，常采用鋼板焊接或鑄鋼蝸殼，統(tǒng)稱金屬蝸殼。由于該電站水頭大于40米，所以選用金屬蝸殼。3.4.2混凝土蝸殼設(shè)計理論水力計算確定蝸殼各部分尺寸，由于蝸殼直接與水輪機座環(huán)相連，因此必須知道座環(huán)的尺寸，包括高度、外直徑、內(nèi)直徑、蝸殼斷面形狀及設(shè)計流量與包角金屬蝸殼的進口斷面的形狀為圓形，金屬蝸殼的包角比鋼筋混凝土的包角大，為340o?350o，多用345o.圓斷面的半徑從進口至尾部隨著流量的減小而減小，蝸殼斷面的半徑較小，為了便于與座環(huán)連接，斷面形狀由圓形逐步過渡到橢圓形斷面。蝸殼包角大小直接影響蝸殼的平面尺寸，包角大時（接近），水輪機流量全部經(jīng)蝸殼進口斷面進入水輪機，因此進口斷面較大；包角較小時，部分流量直接進入導(dǎo)水機構(gòu)，經(jīng)進口斷面進入水輪機的流量減少，進口斷面尺寸相應(yīng)減小，包角為時蝸殼寬度最小。3.4.3蝸殼尺寸的計算（1）進口斷面流量Q對于任一斷面，為了保證流量均勻進入導(dǎo)水機構(gòu)，則通過任一斷面的流量為Qi=Qmaxφi/360° (3.17)式中：φi—從蝸殼鼻端到斷面i的包角 Qmax—水輪機設(shè)計流量，取31.24m3/s Qo=Qmaxφo/360°=31.24×345°/360°=29.94m3/s（2）進口斷面流速Vo蝸殼進口斷面流速可根據(jù)下式計算：V=ac(Hp)? (3.18)式中：Hp—設(shè)計水頭，為55.52m ac—與水頭及蝸殼材料有關(guān)的系數(shù)，查《水電站》（?？七m用）表1—6得ac=0.923,Vo=ac(Hp)?=0.923×(55.52)?=6.88m/s（9）由圓斷面計算圖的幾何關(guān)系得Xi=φi/C+(2roφi/C-h2)? ρi=(Xi2-h2)? ai=ro+Xi Ri=ai+ρi表3.3蝸殼圓形斷面計算表（φi的變化幅度通常采用30°）斷面號φiΦi/Cro2roφi/Ch2(2roφi/C-h2)?XiXi2ρiΑiRi03450.251.80.900.20.841.081.181.182.884.0613150.231.80.830.20.791.021.041.112.823.9322850.211.80.760.20.750.960.921.062.763.8232550.191.80.680.20.690.880.770.982.683.6642250.161.80.580.20.620.780.610.902.583.4851950.141.80.500.20.550.690.480.822.493.3161650.121.80.430.20.480.600.360.752.403.153.5尾水管形式和尺寸的確定3.5.1尾水管形式的選擇尾水管是反擊式水輪機的重要過流部件，其性能好壞直接影響水輪機的效率和運行狀況。裝有尾水管使水輪機多利用一部分水頭和一部分水流動能，其型式和尺寸在很大程度上影響到電水電站下部土建工程的投資和水輪機運行的效率及穩(wěn)定性。因此，合理3.5.2尾水管尺寸的確定（1）進口直錐段進口直錐段是一段垂直的圓錐形擴散管，其內(nèi)壁設(shè)金屬里襯，以防止旋轉(zhuǎn)水流和渦帶脈動壓力對管壁的破壞。其單邊擴散角θ的最優(yōu)值為：混流式水輪機θ=7°～9°；對于轉(zhuǎn)漿式水輪機θ=8°～10°。（2）中間彎肘段（肘管）中間彎肘段是一段90°轉(zhuǎn)彎的變截面彎管，其進口斷面為圓形，出口斷面為矩形。本設(shè)計水頭小于150m，平均流速大于6m/s，為防止高速水流，特別是高含沙量水流對肘管內(nèi)壁混凝土的沖刷和磨蝕，應(yīng)設(shè)金屬里襯。（3）出口擴散段出口擴散段是一段水平放置、兩側(cè)平行、頂板上翹α角的矩形擴散管。其頂板仰角一般取α=10°～13°，當出口寬度過大時，可按水工結(jié)構(gòu)要求加設(shè)中間支鐓，支鐓厚度取bs=(0.1～0.15)Bs，并考慮尾水門槽布置的需要，出口擴散段內(nèi)通常不加金屬里襯。（4）尾水管的高度h根據(jù)實踐經(jīng)驗，高度h應(yīng)滿足如下要求：轉(zhuǎn)漿式水輪機h≥2.3D1,最低不小于2.0D1;高水頭混流式水輪機（D1>D2）,h≥2.2D1;低水頭混流式水輪機（D1<D2）,h≥2.6D1,最低不小于2.3D1。（5）尾水管的水平長度尾水管的水平長度是指機組中心線到尾水管出口斷面的距離，通常取L=(3.5～4.5)D1,本設(shè)計取L=4.5D1。表3.4尾水管尺寸表D1hLB5D4h4h6L1h512.64.52.721.351.350.6751.821.2225.29.05.442.702.701.3503.642.44根據(jù)《水電站》教材，H<200m時,h1+h2=(0.12～0.15)D1,h1、h2、h3按水輪機型號及方法確定。tan8°=(D4-D3)/2h3 (3.25) 求得h3=(2.7-2.09)/2tan8°=2.17m 表3.4混凝土標準肘管尺寸表D1D4h4B4L1h6aR6a1R7a2R811.3521.3522.7041.750.670.4871.161.4870.8150.1070.78222.7042.7045.483.51.340.9742.322.9561.630.2141.5643.6調(diào)速器和油壓裝置的選擇反擊式水輪機的調(diào)速功按下式估算A=(200～250)Q(HmaxD1)? (3.26)式中：Hmax—水輪機最大水頭，58.09m Q—最大水頭下發(fā)出額定出力時的流量 D1—水輪機轉(zhuǎn)輪直徑，2.0mQ=Nr/9.81Hmaxη=15306/(9.81×58.09×0.9)=29.84m3/sA=(200～250)×29.84×(58.09×2)?=(64327.2～80409)N.m>30000N.m所以選擇大型調(diào)速器主配壓閥直徑d=(4V/3.14νTs)?式中：V—管路中油的流速，本設(shè)計取V=2m/s Ts—導(dǎo)葉從全開到全關(guān)的直線關(guān)閉時間選用3s所以d=(4×0.0179/3.14×2×2)?=0.0755m=75.5mm3.7發(fā)電機的選擇水輪機的發(fā)電機分為懸式和傘式兩種，懸式水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速一般大于，而傘式水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速一般小于，因此,選擇傘式水輪發(fā)電機，且傘式水輪發(fā)電機組總高度較低，從而可降低水電站廠房高度，結(jié)構(gòu)較輕。3.7.1發(fā)電機的形式一般情況下，當水輪機額定轉(zhuǎn)速n>150r/min時用懸式水輪發(fā)電機，前面已計算出本設(shè)計水輪機的額定轉(zhuǎn)速n=250r/min，所以采用懸式水輪發(fā)電機。3.7.2水輪發(fā)電機的尺寸和重量（1）主要尺寸的計算發(fā)電機的主要尺寸包括定子鐵芯內(nèi)徑Di，定子鐵芯長度lt，定子鐵芯外徑Da①極距τ查《水電站機電設(shè)計手冊》，極距與每極的容量關(guān)系：τ=Kj(Sf/2P)? (3.27)式中：Sf—發(fā)電機額定容量，Sf=N/cosφ=15000/0.8=18750KVA P—磁極對數(shù)，12對 Kj—系數(shù)，一般取8～10，本設(shè)計取8.5 τ=8.5×(18750/2×12)?=45cm②發(fā)電機在飛逸狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的飛逸線轉(zhuǎn)速VfVf=KfV (3.28)式中：Kf—飛逸系數(shù)，對于混流式水輪機Kf=1.7～2.0,取1.8V—轉(zhuǎn)子額定線轉(zhuǎn)速，當頻率f=50Hz時，在數(shù)值上等于極距τ，取45 Vf=1.8×45=81m/s③定子內(nèi)徑DiDi=2Pτ/3.14 (3.29)式中：P─磁極對數(shù)，取12對 τ─發(fā)電機極距，為45cm Di=2×12×45/3.14=344cm④定子鐵芯長度lt (3.30)lt=Sf/(CDi2ne)式中：Sf─發(fā)電機額定容量，Sf=18750KVA ne─額定轉(zhuǎn)速，此水輪機n=ne=250r/minDi─定子內(nèi)徑，取344cmC─系數(shù)，查《水電站機電設(shè)計手冊》表3─5，取0.0000045lt=18750/(0.0000045×3442×250)=140.8cm⑤定子鐵芯外徑Da查《水電站機電設(shè)計手冊》，當ne≤166.7r/min時,Da=Di+1.2τ (3.31) 當ne>166.7r/min時,Da=Di+τ (3.32)式中：Di─定子內(nèi)徑，344cmτ─極距，45cm因此水輪機ne=250r/min,所以Da=344+45=389cm(2)外形尺寸計算①平面尺寸計算a、定子機座外徑D1當214r/min≤ne<300r/min,Di=1.2Da(3.33)由于ne=250r/min,則D1=1.2Da=1.20×389=466.8cmb、風罩墻內(nèi)徑D2當Sf≤20000KVA,D2=D1+2.0m(3.34)當Sf>20000KVA,D2=D1+2.4m(3.35)此發(fā)電機Sf=18750KVA,D2=D1+2.0=6.668mc、轉(zhuǎn)子外徑D3D3=Di-2δ≈Di=344cm(3.36)式中：δ─單一空氣間隙（初步估算可忽略不計）d、下機架最大跨度D4當10000〈Sf≤100000KVA,D4=D5+0.6m(3.37)當Sf>100000KVA,D4=D5+1.2m(3.38)式中：Ds─水輪機基坑直徑，取3.0mD4=D5+0.6=3+0.6=3.6me、推力軸承外徑D6，勵磁機外徑D7根據(jù)此發(fā)電機的容量，查《水電站機電手冊》D6=2.3m,D7=1.5m②軸向尺寸計算a、定子機座高度h1 由于ne=250r/min>214r/min所以h1=lt+2τ=140.8+2×45=230.8cm(3.39)b、上機架高度h2當發(fā)電機為懸式承載機架時，h2=0.25Di(3.40)當發(fā)電機為非承載機架是，h2=0.1Di(3.41)本設(shè)計的發(fā)電機為懸式非承載發(fā)電機，Di為定子內(nèi)徑所以h2=0.1×344=34.4cmc、推力軸承高度h3，勵磁機高度h4，副勵磁機高度h5，永磁機高度h6 表3.5尺寸表 發(fā)電機Sf(KVA)<20000≥20000h310001500～2000h41500～18002000～2400h5600800～1200h6500600～900d、下機架高度h7h7=0.12Di=0.12×344=41.28cm(3.42)e、定子機座支撐面到下機架支撐面或下?lián)躏L板之間的距離h8h8=0.15Di=0.15×344=51.6cm(3.43)f、下機架承載面到主軸法蘭盤之間的距離h9根據(jù)相關(guān)資料，h9一般為700～1500mm，本設(shè)計取1000mmg、轉(zhuǎn)子磁軛軸線高度h10 h10=lt+(500～600)mm,本設(shè)計取600mm (3.44)h10=1408+600=2008mmh、發(fā)電機主軸高度h11h11=(0.7～0.9)H(3.45)式中：H—發(fā)電機總高度，H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h8+h9=786.8cmh11=0.8H=0.8×786.8=629.44cmi、定子鐵芯水平中心線到主軸法蘭盤底面的距離h12h12=0.46h1+h10=0.46×2308+2008=3069.68mm(3.46)③發(fā)電機重量估算水輪發(fā)電機總重量Gf=K1(Sf/ne)?(3.47)式中：Gf─發(fā)電機總重量(t) Sf─發(fā)電機額定容量 ne─發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速 K1─系數(shù)，此發(fā)電機為懸式，取8～10，本設(shè)計取8.5Gf=8.5×(18750/250)?=151.17t發(fā)電機的轉(zhuǎn)子重量一般可按發(fā)電機總重量的1/2估算Gz=0.5Gf=75.6t(3.48)發(fā)電機的飛輪力矩GD2GD2=K2Di3Di?lt(3.49)式中：K2─經(jīng)驗系數(shù)，取5.2 Di─定子內(nèi)徑，3.44m lt─定子長度，1.408m GD2=5.2×(3.44)3×(3.44)?×1.408=552.8t·m2 4.水電站樞紐的總體布置4.1廠房樞紐布置水電站廠房是電能生產(chǎn)樞紐的中心，是水工建筑物、水利機械及電氣設(shè)備的綜合體。廠房的功用是：通過一系列工程措施，將水流平順的引入及引出水輪機，并為廠房內(nèi)機電設(shè)備的安裝檢修和運行管理提供良好的工作環(huán)境，保證能夠按照電力系統(tǒng)的需要，安全、經(jīng)濟、可靠地生產(chǎn)電能。電站廠房在向陽口村上游300米處，靠永定河左岸，該處河岸為70米高的陡壁，廠址放在斷層下盤緊靠陡壁的基巖上，考慮到沿河城大斷層為活動性斷面，所以將變電站與廠房按“一”字形布置在斷層基巖上。4.2廠房建筑物的組成4.2.2水電站廠房的基本類型水電站所處的自然地理條件、技術(shù)經(jīng)濟條件千差萬別，各不相同，為獲得最佳動能經(jīng)濟效益而修建的廠房形式也是各不相同。按結(jié)構(gòu)特征可分為引水式廠房、壩后式廠房、河床式廠房三種，引水式廠房一般位于河岸，廠壩間距離較長，發(fā)點流量由飲水建筑物引入孤立的廠房內(nèi)，通常為地面式廠房，引水式廠房也可建在地下，構(gòu)成地下式廠房；壩后式廠房直接位于擋水壩后，發(fā)點流量由埋在壩體內(nèi)的壓力管道引入廠房，一定條件下，廠房可布置在溢流面下成溢流式廠房，也可布置在壩體空腔內(nèi)成壩內(nèi)式廠房；低水頭大流量的下游河段修建廠房常與大壩一起當水成河床式廠房。按機組主軸布置方式分為立軸機組廠房和臥軸機組廠房，立軸機組廠房內(nèi)機組主軸呈垂直向布置，廠房的高度達，設(shè)備在高度方向可分層布置，廠房較寬敞整齊，平面面積較小，對樞紐布置有利。廠房下部結(jié)構(gòu)為大體積混凝土，整體性強，適合下游水位變幅大或者下游水位較高的情況采用，臥軸機組廠房內(nèi)機組主軸呈水平向布置。廠房的高度小，下部結(jié)構(gòu)簡單，僅有尾水設(shè)施。場內(nèi)大部分機電設(shè)備集中布置在發(fā)電機層，布置緊湊，廠房施工與機電設(shè)備的安裝、檢修及運行管理方便，造價較低。但平面占用面積較大，設(shè)備布置顯得擁擠，運行巡視不便。本設(shè)計為引水式水電站廠房，廠房與壩不直接相連，發(fā)電用水由引水建筑物引入廠房。 5水電站廠房設(shè)計5.1廠房構(gòu)造水電站廠房樞紐是建筑物和機械、電器設(shè)備的綜合體。一向分為四部分：主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關(guān)站，廠房建筑物是為安裝機械和電器設(shè)備服務(wù)的。這些設(shè)備共分為五大系統(tǒng)：水流系統(tǒng)、電流系統(tǒng)、電器設(shè)備控制系統(tǒng)、機械設(shè)備控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)，以上五大系統(tǒng)各有各的作用及要求，必須相互協(xié)調(diào)配合，共同發(fā)揮作用。5.2主廠房的上部結(jié)構(gòu)水電站主廠房的上部結(jié)構(gòu)包括屋面系統(tǒng)、構(gòu)架、吊車梁、圍護結(jié)構(gòu)及樓板，通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其中構(gòu)架是上部結(jié)構(gòu)的骨髓，它在橫向為п形構(gòu)架，在縱向則以聯(lián)系梁、吊車梁等相連接，形成空間骨架5.2.1屋頂屋架跨度應(yīng)為廠房寬度，屋架高度為跨度的1/6～1/8，本設(shè)計取1/8；屋架坡度i取9°。5.2.2構(gòu)架構(gòu)架是廠房上部結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)，屋頂荷載、吊車梁重及吊車和吊重荷載、發(fā)電機層樓板的部分荷載、部分磚墻及側(cè)向風荷載等，都通過構(gòu)架傳給下部塊體結(jié)構(gòu)，傳至廠房基礎(chǔ)。整體空間構(gòu)架一般分成橫向及縱向構(gòu)架計算。按構(gòu)造形式確定橫向構(gòu)架的計算簡圖，計算自重及各種外荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當構(gòu)架立柱總數(shù)在七對以上時，縱向剛度已足夠大，一般不必進行縱向構(gòu)架計算。在各種情況下，吊車梁軌頂?shù)膫?cè)向位移不得超過吊車正常運行所允許的限度（一般不超過1cm）.布置廠房構(gòu)架時要使構(gòu)架間距與機組段長度協(xié)調(diào)一致，每一機組段設(shè)兩個構(gòu)架，構(gòu)架間距定為6米。5.2.3吊車梁水電站廠房吊車一般為橋式起重機，起重量比一般工業(yè)廠房大得多，但工作間隙性大，操作速度低，除在機組安裝及檢修時滿載工作外，很少在額定容量下工作，利用機率少，屬輕級工作制吊車，故吊車梁設(shè)計補驗算從夫荷載作用下的疲勞強度。采用鋼筋混凝土吊車梁，支架在構(gòu)架立柱的牛腿上。本設(shè)計采用預(yù)制裝配式。吊車梁采用T字形斷面，跨度l取5.5m，梁高h取1m。T形梁的腹板本設(shè)計取1/4，即b=0.25m；翼緣高度宜取梁高的1/1.5～1/2.5，且不小于35cm，本設(shè)計取1/2，即b′=0.5m；翼緣寬度本設(shè)計取0.15。5.2.4外墻水電站主廠房上部結(jié)構(gòu)的外墻一般不承重，本設(shè)計采用磚墻，用49墻，即撞墻厚49cm。5.2.5樓板樓板采用板梁式結(jié)構(gòu)，樓板厚度不小于15cm，本設(shè)計取30cm。5.3主廠房的下部結(jié)構(gòu)水電站廠房下部結(jié)構(gòu)主要由機座、蝸殼、尾水管、基礎(chǔ)板和外墻所組成，下部結(jié)構(gòu)中以塊體結(jié)構(gòu)為主，其他非塊體結(jié)構(gòu)也多是厚實的粗柱、深梁、后板。5.4主廠房平面設(shè)計主廠房的長度、寬度主要取決于水輪機發(fā)電機定子及風罩墻、水輪機蝸殼、尾水管與調(diào)速系統(tǒng)的布置，同時要按上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)相結(jié)合來綜合考慮。5.4.1主廠房長度的確定（1）機組長度的確定機組長度L1按下式計算L1=L+x+L-x(5.1)式中：L+x—機組段沿X正方向的最大長度L-x—機組段沿X負方向的最大長度①蝸殼層L+x=R1+δ1(5.2) L-x=R2+δ1 (5.3)式中：δ1—蝸殼外部砼厚度，本設(shè)計取1.3mR1—蝸殼沿正方向最大平面尺寸4.06mR2—蝸殼沿負方向最大平面尺寸3.14mL+x=4.06+1.3=5.36mL-x=3.14+1.3=4.44m②尾水管 L+x=B/2+δ1 (5.4) L-x=B/2+δ1 (5.5)式中：B—尾水管寬度5.44m δ1—尾水管邊鐓砼厚度，初步設(shè)計時取1.2～1.5m,本設(shè)計取1.3m L+x=L-x=5.44/2+1.3=4.02m③發(fā)電機層L+x=Ф3/2+b/2+δ3 (5.6) L-x=Ф3/2+b/2+δ3 (5.7)式中：Ф3—發(fā)電機風罩內(nèi)徑，取6.668m b—兩臺機組之間風罩外壁的凈距，一般取1.5～2.0m,本設(shè)計取1.8m δ3—發(fā)電機風罩壁厚，一般取0.3～0.4m,本設(shè)計取0.3m L+x=L-x=6.668/2+1.8/2+0.3=4.53m在蝸殼層、尾水管層、發(fā)電機層的計算中L+x、L-x均取最大值，即L+x=5.36m L-x=4.53mL1=L+x+L-x=5.36+4.53=9.89m考慮到設(shè)備布置、交通、樓梯分縫問題，取L1=11m（2）端機組長度的確定則端機組段長度L2=11+1=12m（3）安裝間安裝間的位置設(shè)在廠房右側(cè)，安裝間的寬度與主機的寬度相等，以便于起重機沿主廠房縱向運行。La=d1+d2+3δ (5.8)式中：d1—水輪機轉(zhuǎn)輪直徑，2m d2—發(fā)電機上機架直徑，即定子機座外徑，6.668m δ—部件之間即部件與墻及固定設(shè)備之間應(yīng)留的凈距，一般為0.8～1.5m，本設(shè)計取1.2m則La=2+6.668+3×1.2=12.268m考慮安裝間的長度為（1.0～1.5）L1,即(11～16.5)m,及各種因素后，取La=13m主廠房長度為：L=(n-1)L1+L2+La (5.9)式中:L1—機組段長度L2—端機組段長度 La—安裝間長度n—機組臺數(shù)L=(4-1)×11+12+12=57m5.4.2主廠房寬度的確定廠房寬度B=Bu+Bd (5.10)初步設(shè)計時，考慮蝸殼層、發(fā)電機層、吊車層所對應(yīng)的上下游寬度來確定廠房寬度（1）蝸殼層Bu=R3+δ4+df+bn (5.11)式中：R3—蝸殼10斷面的外半徑，即2.17mδ4—蝸殼外部混凝土厚度，取1mdf—蝶閥及進管端所占空間在廠房橫向長度，取4m bn—上游側(cè)墻厚，取1.5m Bu=2.17+1+4+1.5=8.67m Bd=R4+δ4′+bn′ (5.12)式中：R4—蝸殼3斷面外半徑，即3.66mδ4′—蝸殼外部混凝土厚度，取1.5mbn′—下游側(cè)墻厚，取1.2m Bd=3.66+1.5+1.2=6.36m(2)發(fā)電機層Bu=φ3/2+δ3+A+bn1 (5.13)式中：φ3—發(fā)電機風罩內(nèi)徑，取6.668mδ3—發(fā)電機風罩墻厚，取0.4mA—吊物孔預(yù)空間在廠房橫向長度，取2mbn1—發(fā)電機層上游側(cè)墻厚，取1m Bu=6.668/2+0.4+2+1=6.734mBd=φ3/2+δ3+A′+bn2(5.14)式中：A′—下游通道預(yù)空間在廠房橫向長度，取1.2m bn2—發(fā)電機層下游側(cè)墻厚，取1m Bd=6.668/2+0.4+1.2+1=5.934m取蝸殼層和發(fā)電機層所對應(yīng)的上下游寬度的最大值初步確定廠房寬度，即 Bu=8.67mBd=6.36mB=8.67+6.36=15.03m(3)吊車層B=Lk+2(B′+Cb+h) (5.15)式中：B′—橋架端頭長度，查有關(guān)資料得400mm Cb—上柱內(nèi)緣至吊車橋架端部縫隙寬度，取200mm h—上柱寬度，取400mm B=13.5+(0.4+0.2+0.4)×2=15.5m所以廠房寬度的最終確定值為15.5m5.6副廠房的布置與設(shè)計水電站副廠房是設(shè)置機電設(shè)備運行、控制、實驗、管理和運行人員工作和生活的房間水電站副廠房的組成，按性質(zhì)可分為三類：直接生產(chǎn)副廠房，直接輔助生產(chǎn)副廠房和間接輔助生產(chǎn)副廠房。①中央控制室是央控制室布置在主廠房端部，靠近安裝間一側(cè)，與發(fā)電機層同高程。②開關(guān)室和電纜室開關(guān)室布置在廠房壩段下游側(cè)，尾水平臺下。電纜室布置在開關(guān)室小隔壁，其地板高程與開關(guān)室同高。其上布置有風道。發(fā)電機引出線經(jīng)水輪機層引出至開關(guān)室，分別引出，在開關(guān)室里還有兩根用電引出線，配布兩臺廠用變電器，互為備用。在開關(guān)室里，設(shè)有各種廠用電裝置。電纜室直接通往中控室。淺談水利水電工程施工管理摘要：水利是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，水電工程施工項目是水利水電施工企業(yè)經(jīng)營管理的基點、效益的主體、信譽的窗口，加強項目成本管理是水利水電施工企業(yè)提高管理水平、經(jīng)濟效益和持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。文章闡述了水利水電工程施工成本控制的必要性、實施原則以及具體的工作方法。水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的自然資源，水利水電是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。水利投資的大幅度增加，使水利水電施工企業(yè)面臨新的發(fā)展機遇。我國加入WTO以后，國內(nèi)外水利市場一體化成為必然趨勢，國外有實力的水利水電施工隊伍也將進入國內(nèi)水利建設(shè)市場，導(dǎo)致市場競爭更加激烈，由此給水利水電施工企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。在當前的市場競爭環(huán)境下，面對如此大的建設(shè)和管理維護的工程規(guī)模，大幅提升企業(yè)項目管理水平，降低施工成本，提高施工技術(shù)水平，創(chuàng)造企業(yè)經(jīng)濟效益，是水利施工企業(yè)立足國內(nèi)，開拓國際市場的關(guān)鍵所在，水利施工企業(yè)的施工項目管理水平直接決定著企業(yè)的發(fā)展?jié)摿Γ绊懼こ探ㄔO(shè)的質(zhì)量，因此水利施工、水利施工企業(yè)的管理工作就必然成為水利建設(shè)管理的重要環(huán)節(jié)。

一、水利水電施工和水利水電施工企業(yè)概述

水利水電施工是按照設(shè)計提出的工程結(jié)構(gòu)、數(shù)量、質(zhì)量、進度及造價等要求修建水利工程的工作。包括施工準備、施工技術(shù)與施工管理等內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利水電工程施工已成為一門獨立的學(xué)科。

水利水電施工企業(yè)是我國水利工程建設(shè)中的主力軍，在水利工程建設(shè)中具有重要地位，是水利工程產(chǎn)品的直接生產(chǎn)者，其主要業(yè)務(wù)包括水利水電樞紐建設(shè)、水工建筑物基礎(chǔ)處理、水工金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝、水利水電機電設(shè)備安裝、水工大壩工程、水利堤防工程、河湖整治等水利水電建設(shè)項目。

二、水利水電施工的特點

水利水電工程施工與一般土木工程施工有許多相同之處。某些施工方法相同，某些施工機械可以通用，某些施工的組織管理工作也可互為借鑒。水利水電工程的施工也有其獨特的特點：

1．水利水電工程承擔擋水、蓄水和泄水的任務(wù)，因而對水工建筑物的穩(wěn)定、承壓、防滲、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技術(shù)規(guī)范，采取專門的施工方法和措施，確保工程質(zhì)量。

2．水利水電工程對地基的要求比較嚴格，工程又常處于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)和部位，地基處理不好就會留下隱患，事后難以補救，需要采取專門的地基處理措施。

3．水利水電工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根據(jù)水流的自然條件及工程建設(shè)的要求進行施工導(dǎo)流、截流及水下作業(yè)。

三、水利水電施工企業(yè)管理成本的方法和措施

當前水利改革不斷深入，把水利水電施工企業(yè)推向市場，其目的在于增強企業(yè)活力，增強企業(yè)自主經(jīng)營、自負盈虧、自我發(fā)展和自我約束的能力。

建立現(xiàn)代化水利水電企業(yè)管理模式

1．掌握工程信息，做好工程投標工作。工程投標是成本控制的重要前期工作。工程要中標，首先要掌握準確的工程信息，明確這些工程信息后，綜合分析決定是否參加該工程招投標。

2．搞好成本預(yù)測，確定成本控制目標。成本預(yù)測的內(nèi)容主要是使用科學(xué)的方法，結(jié)合中標價，根據(jù)各項目的施工條件、機械設(shè)備、人員素質(zhì)等對項目的成本目標進行預(yù)測。首先，測算所需用工，確定工程項目采用的人工費單價。其次，測算所需材料及費用，重點對主材、地材、輔材、其它材料費進行逐項分析，核定材料的供應(yīng)地點、購買價、運輸方式及裝卸費等。第三，測算使用機械及費用。同時，還得計算可能發(fā)生的機械租賃費及需新購置的機械設(shè)備費的攤銷費對主要機械核定臺班產(chǎn)量定額。第四，測算間接費用，間接費占總成本的15%～20%左右，主要包括企業(yè)管理人員的工資、辦公費、工具用具使用費、財務(wù)費用等。通過對這些主要費用的預(yù)測，初步確定工、料、機等費用的控制標準，確定工期，完成管理費的目標控制。所以說，成本預(yù)測是成本控制的基礎(chǔ)。

3．注重成本核算，實現(xiàn)成本控制目標。在施工企業(yè)成本控制中，應(yīng)考慮到以下三個方面的因素。一是人才成本，二是專業(yè)設(shè)備成本，三是社會成本?？傊?，只有抓住了成本控制，加強工程項目成本管理，施工企業(yè)才能獲取最大利潤，實現(xiàn)企業(yè)自身的良性循環(huán)，才能在日益激烈的市場競爭中立于不敗之地。

四、結(jié)語

加強項目成本管理，將是水利水電施工企業(yè)進入成本競爭時代的競爭利器，也是企業(yè)推進成本發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)，在我國加入WTO，建筑業(yè)面臨國際競爭的背景下，加強水利水電施工企業(yè)成本管理更顯其重要，成本控制關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟效益，所有的工程項目都應(yīng)進行成本控制，只有抓住了成本控制，加強工程項目成本管理，水利施工企業(yè)才能獲取最大利潤，實現(xiàn)企業(yè)自身的良性循環(huán)，才能確保成本目標的實現(xiàn)，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。參考文獻

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