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1、前言本次水电站设计的主要目的是让同学们能熟悉水电站设计的基本步骤、方法。让我们对以前所学的水工建筑物课程中水电站做一个整体的了解，并能将以前所学的理论知识运用的实际工作中，由于本设计作者水平有限，所以设计中难免有不妥之处，请老师指出以便纠正和改进。编者2011/12/23目录前言1目录2基本资料4一、电站工程概况4二、流域概况4三、厂区地质4四、电站电器主线图见图25五、JS电站水轮机选用机型：5第一章、蜗壳、尾水管及主要机电设备选择6一、蜗壳6二、尾水管设计8三、水轮发电机组9四、调速器选择9五、起重设备的选择10六、主阀选择14第二章、压力前池15一、压力前池的作用15二、压力前池的布置形
2、式及布置原则15三、压力前池的主要设备15四、压力前池布置设计16第三章、压力水管及机组调节保证计算18一、压力水管的作用于要求18二、压力水管的路线和布置形式选择及供水方式18三、压力水管的经济直径19四、附件20五、支撑结构20第四章、厂区及厂房布置设计25一、水电站厂房的功用25二、水电站厂房和厂区的组成25三、主厂房布置26四、副厂房的布置26五、变压器场和开关站的布置27六、尾水渠、交通线的布置及厂区防洪排水28第五章、厂房布置设计29一、立式机组地面厂房的设备布置29二、主厂房内附属设备和辅助设备的布置31三、安装间布置33四、厂内交通33五、厂房的采光、取暖、通风、防潮、生活卫生
3、及保安与防火等问题33六、厂房各层高度和主要高程的确定34七、厂房长度的确定36八、主厂房宽度确定36第六章、水电站厂房施工38一、水电站厂房混凝土浇筑的分层分块38二、水电站厂房施工程序39三、厂房混凝土施工方案39四施工质量控制方法和措施40总结43参考文献44基本资料一、电站工程概况JS水电站位于省西部地区JS村西北，只是在L河上修建的第三级引水式水电站，该电站规划装机容量1300KW，最大水头为62m，最小水头36m，设计水头51m。引水渠全长约17.2Km，电站引水口位于长水，为谁泄入渡洋河，尾水渠长3.2Km，渡洋河供水不大，不影响电站尾水泄流。尾水渠为浆砌块石衬砌，比降为1/30
4、00，始端渠底高程为283.96m，横断面尺寸见图1，初步估计当电站最大流量为32.8m3/s时，按均匀流计算得出正常水深为H=3.00m，则电站最高尾水位为283.96+3.00=286.96m。电站建成后，投入地方电力网运行，但在电力系统中所占比重不大。JS水电站的前池水位为339.9m。 图1二、流域概况L河在长水以上属深山区，两岸基岩大部裸露，为震旦纪海底旦纪海底喷发火山岩系，长水以下为丘陵区，岩石出露减少，两岸有明显的海漫滩地及一、二级阶地，宽23Km。大部分为水浇地，是粮食产量较高地区之一。三、厂区地质电站厂房建在L河北岸一级阶地上，根据地质勘探资料，表层黄土层厚1822m，细微泥
5、卵石厚58m，再下为砂砾石，岩石高程为277.35m地下水位为298.0m。前池进水室和压力管道的地基均为粉质沙壤土，尾水渠地下水位较高，一般为287.0288.0m，开挖较为费工。四、电站电器主线图见图2五、JS电站水轮机选用机型：HL2200-LJ-140主要性能参数见表1.表1 HL220-LJ-140型水轮机设备主要参数水头（m）设计流量（m3/s)额定功率（KW）保证效率转速（r/min)最大吸出高度Hs（m）设计Hp最大Hmax最小Hmin额定nN飞逸nr50.5623615.86849883757501.34第一章、 蜗壳、尾水管及主要机电设备选择一、蜗壳1、蜗壳型式、作用蜗壳分
6、为金属蜗壳和混凝土蜗壳。金属蜗壳由铸铁、铸钢或钢板焊成，适用于较高水头（H40m）的水电站和小型卧式机组。混凝土蜗壳一般适用于水头在40m以下的大流量水电站，因水头较大时，只用混凝土材料不满足抗渗要求，需要在混凝土中加钢板衬砌防渗，同时为满足强度要求还需在混凝土中布置大量钢筋，则造价高，不经济。此外，由于流量大，若采用金属蜗壳，由于蜗壳平面尺寸较大，可能会增加厂房尺寸，从而增加厂房投资，但混凝土蜗壳过水流条件比金属蜗壳稍差。该水电站的设计水头Hp=51m40m,故选用金属蜗壳。2、蜗壳参数及尺寸的确定蜗壳主要参数有：蜗壳包角、蜗壳断面形状和蜗壳进口断面流速。（1）蜗壳包角。以蜗壳鼻端（尾段）断
7、面为起点到蜗壳进口断面（垂直于压力管道轴线的断面）之间的夹角称为蜗壳的包角。金属蜗壳由于过流量较小，蜗壳的外形尺寸对水电站厂房的尺寸和造价影响不大，故为了获得良好的水力性能，包角常采用345。（2）蜗壳的断面形状及其变化规律。金属蜗壳断面形状均为圆形。（3）蜗壳进口断面平均流速Ve。蜗壳进口断面平均流速Ve是蜗壳水力计算中需要确定的一个重要参数，同流量下，流速大，断面尺寸小，但蜗壳中的水力损失大；流速小，断面尺寸大，电站投资增加，但其水力损失小。故应合理确定蜗壳进口断面平均流速。金属蜗壳进口断面平均流速Ve可按下列经验公式确定。 （11）式中 Hp水电站设计水头 Ke流速系数，按图1-1查取。
8、图11 KeHp（m）由表11可知Ke=0.95，故。3、绘制蜗壳单线图（1）求进口断面半径 （12）式中 Q0水轮机设计流量； -蜗壳包角； Ve进口断面流速。所以水轮机在设计水头下的实际流量为所以（2）求CJS水电站所选水轮机型号为HL220型，D1=1.4m，查表1得Da=241cm所以ra=1.205m则表1 导水机构主要尺寸转轮标称直径D1120140160180200225250275300330370410450500550600导叶轴圆周直径D0145170190215235265290320350385430475525580640700座环内直径Db175200225250
9、275310340375410450500550605670735805座环外直径Da206241270300334370410440480530580640700790860945（3）求任意断面由公式 ，可得表1.1表1.1 圆形断面蜗壳尺寸计算表断面号1000001.2052450.020.060.240.261.733900.050.110.340.381.9741350.070.170.410.482.1751800.090.230.480.572.3462250.120.280.530.652.5072700.140.340.580.722.6583150.160.400.630.
10、792.7993450.180.430.660.842.88二、尾水管设计尾水管是反击型水轮机的重要组成部分，尾水管性能好坏直接影响水轮机的效率及其能量利用情况。1、尾水管的作用水能进攻转轮变为机械能后，从转轮流出排向下游的水体仍有一定的动能，此能量占水体总能量（进入转轮时）的比重因不同水轮机而异，高水头（H100m）水轮机小于10%，低水头水轮机能达到40%50%。为了尽量利用这部分能量，而在水轮机转轮下部装一尾水管。尾水管作用如下：（1） 将通过水轮机的水流泄向下游；（2） 转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能；（3） 回收利用转轮出口的大部分动能。一般地，以动能利
11、用系数d来表示尾水管利用转轮出口动能的相对数，又称为尾水管效率，它反映了尾水管性能的好坏，尾水管型式不同，其动能利用系数不同，差别比较大，一般为0.40.85。2、尾水管的形式和尺寸尾水管的型式有直锥型、弯管直锥型、弯曲型三种。根据基本资料，可确定选用弯曲型尾水管。此型式尾水管由锥管段、弯管段、水平扩散段三部分组成。此型式多用于大、中型水轮机。表11 尾水管主要参数表D1hLB5=B4D4=h4h6L1h5aR6a1R7a2R81.43.53.786.33.841.890.942.451.830.691.622.071.140.151.09三、水轮发电机组根据转速：额定nN=375r/min，
12、飞逸nr=750r/min可选取发电机型号为SF34-16/410，主要性能参数见下表。表12 发电机性能参数表发电机型号型式最大运输部件额定容量功率因数外形尺寸（m）长宽高重量（t)Sn(KVA)Nn(Kw)cosSF34-16/410悬式40000340000.85额定电压uN（V)转速（r/min）飞轮力矩GD2（9.8/KNm3）推力轴承负荷P(t)重量（t）额定nN飞逸nr转子GZ定子Gd630037575057024510467四、调速器选择1、机组台数与机型选择设选用两台机组，发电机效率；电=96%，则水轮机单机出力为计算效率修正值对混流式水轮机H150m.时，采用下式计算；ma
13、x，其中D1m=0.46m， mmax=90%，。所以采用工艺修正值I=1%，则效率修正值为=max-mmax-I=92%-90%-1%=1%与原假设相符，max=mmax+=91%。Q=N/9.81Hmaxmax=6743/9.81/62/0.91=12.18m3/s反击型水轮机的调速功经验公式为故 式中 Hmax水轮机的最大工作水头，m； Q最大工作水头下水轮发电机出额定出力时的流量，m3/s； D1水轮机转轮的直径，m。200500系数，高水头取200，低水头取250.综上，调速功在1000030000Nm，调速器为中型。表13调速 类型型式分离式组合式大型中型小型特小型单调式机械T-100YT-1800YT-300YTT-35YT-3000YT-600YTT-75YT-1000YTT-150YTT-300电气DT-80YDT-1800DT-100YD
