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1、绪论水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的 综合工程设施。厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。经过 能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网 送往用户。因此说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人 员进行生产活动的场所。其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆 和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良 好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。水电站厂区包括：(1) 主厂房。布置着水电站的主要动力设备(水轮发电机组)和各 种辅助设备的主机室(主机间)，及组装、检修设备的装配场(安 装间)，是水电站厂房的主要组成部分。(2) 副厂
2、房。布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的 运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。(3) 主变压器场。装设主变压器的地方。电能经过主变压器升高到 规定的电压后引到开关站。(4) 开关站(户外高压配电装置)。装设高压开关、高压母线和保 护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户， 要求占地面积较大。由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、 水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加 上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不 相同，因此厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可 分为立式机组厂房、卧式机组
3、厂房。根据厂房在水电站枢纽中的位 置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：1. 坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相 连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。2. 河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如广 西西津水电站厂房。若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为泄水式 厂房(或称混合式厂房)，。3. 引水式厂房。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑 物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。水电站厂房是专门的水工建筑物，它具有一般水工建筑物的共性, 故其设计有以下的特点：(1) 厂房内安装水轮机发电机组和辅助设备,以及控制操作和进行量 测的设备，主要任务是
4、发电，因此厂房设计必须保证机电设备的安全运行 和提供良好的维护条件。(2) 水电站厂房是水工、机械和电机以及自动控制、电子设备的 综合体，在设计、施工和运行中，必须把几个方面配合好，使综合体优化。(3) 水电站厂房设计应力求紧凑和简单，使建筑上美观，运行方便，而 不求豪华。(4) 厂房内运行管理人员应力求精简,应保证她们有良好工作条件和 卫生环境。(5) 水电站厂房多建在偏僻地区，而机电设备一般既大又重，因此必 须有较好的对外交通运输条件。(6) 设计水电站厂房时,要根据当地的地形、地质和水文条件，既考 虑安排好压力输水管的进水和尾水管的出水条件，又要考虑到厂房与变 压器和开关站在布置上的配合
5、要求。由上述特点可见，水电站厂房设计是比较复杂的，其中最关键的是要 选择好水轮发电机组，即要尽可能选用转速高、尺寸小、重量轻的机组, 因为厂房尺寸和起重设备的规模等都是随着机组的尺寸而定的。对于一 般的地面式厂房，选择合适的吸出高度也是非常重要的。而且，全厂的机 组台数不宜太多。总之，在设计中要做多个比较布置方案，进行技术经济、 运行管理综合比较，以选择确定最优设计方案。第一章 水电站厂房的位置及形式选定第一节 水电站厂房的选择根据报告审查会决定采用钢筋混凝土面板堆石坝为坝型，选中坝址 建坝。左岸河岸式溢洪道，右岸长隧洞引水，在桐子营大桥以下420米 处河道右侧建岸边厂房的枢纽总体布置方案。经
6、过工程所在地区水文、 地质、地形、地貌构造，初步拟定在桐子营大桥以下420米处，靠近 贡水河的右岸桔园处建设厂房，采用引水式厂房布置形式，经过有压隧 洞引水。选此处是因为该地区位于角砾岩、粉砂岩岩基上，地基比较好, 地势平坦、开阔，厂房容易布置，从而工程开挖量小，交通便利，可节 省材料和费用，便于工程的施工，另外，该地区靠近汞水河，从而比较 容易泄水。第二节厂房布置方岸的选定方岸一：主厂房位于桔园平坦处，副厂房位于主厂房上游一侧，升 压站紧接副厂房，尾水渠布置在主厂房下游，斜对河岸。这个方岸的优 点是（1）基础开挖几劈坡工程量小。（2）尾水出口与河道斜交，免受 下泄洪水的顶托。（3）升压站紧接
7、副厂房，缩短了引出线的长度。方岸二：副厂房位于主厂房的两侧，位于进厂公路的一侧，升压站 位于主厂房的左侧，尾水渠布置在主厂房的下游。这个方岸的优点是（1） 靠近公路，交通便利。（2）升压站远离副厂房，延长了引出线的长度。对于上述两个方岸的比较，能够得出结论：方岸一，工程量小，主 副厂房布置紧凑，厂区布置合理，虽有一些不足之处，但较方案二是利多弊少，故采用方案一。第二章下部结构的设计与布置第一节水轮机的计算一、水轮机型号及主要参数选择：1. 水电站最大水头h =65.89m,设计水头h =50.4m,加权平均水 头 H = H =50.4m,最小水头h . =35.7m,装机容量为24MV,初步
8、布置2台机组，则单机容 量为12MV。2. 水轮机型号选择根据该水电站的水头变化范围35.7m65.89m,在水轮机系列型谱表 3-4,查出合适的机型有HL230和HL220,现将这两种水轮机作为初选方 案，分别求出其有关系数，并进行分析。水轮机HL230型水轮机方案的主要参数选择(1)转轮直径d计算1查表3-6可得HL230型水轮机在限制工况下的单位流量g=1110L/S=1.11 m 3/s,效率门=85.2%,由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量Q = Q =1.11 m 3/s,效率门=86.0%,1m 1设门=97%gr水轮机的额定出力NrNgr门gr=12000 =1237
9、1KW, 0.97上述的Q;、门和=12371KW、H =50.4mr12371=1.85m9.81x1.11x50.4 x * 50.4 x 86%(2.1) 选用与之接近而偏大的标称直径d =2.0m1(2)转速n的计算查表3-4可得HL230水轮机在最有工况下单位转速n =71.0r/min,初步假定n = n =71.0r/min,将已知的附和h =50.4m, d =2.0m代入式 10m 1010 av1n= H = 71S50.4 =252.0r/min,选用与之接近而偏大的同步转速1n=300r/min. (2.2)3. 效率及单位参数修正HL230型水轮机在最优工况下的模型最
10、高效率为门肱二90.7%,模型转轮直径为d =0.404,根据式3-14可得原型效率：门 =1-(1一门)=1-(10.907X :0404=93.2%maxM maxD 2.01(2.3)则效率修正值为门=93.2%-90.7%=2.5%.考虑到模型与原型水轮机在 制造工艺质量上的差异，常在已求得的制值中再减去一个修正值&。先取& =1.7%,则可得效率修正值为An =1.7%,由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为n =n+An = 90.7%+0.8% = 91.5%max M max叩=叩 +An= 85.2% + 0.8% = 86.0% (与上述假定值相同)M单位转速的修
11、正值按下式计算：An= n110 mmax/ n-1)(2.4)n10m一/n-1)= 0.915/ 0.907 -1 = 0.44%max M max由于叫/An;。v3.0%,按规定单位转速可不加修正，同时单位流量Q1也可10m不加修正。由上可见原假定的n=86%、 q1 =g、 n10 = n；0是正确的，那么上述计算及选用的结果D1 = 2.0m, n = 300r/min是正确的。4.工作范围的检验在选定D1 = 2.0m , n = 300r/min后，水轮机的Q 及各特征水头相对1max应的七即可计算出来。水轮机在H ,N下工作时,其Q即为Q，故Q1maxNr123719.81D;H ,Hn9.81x22 x50.4504 x0.86=1.0241.11 m 3 /s(2.5)则水轮机的最大引用流量为Q max = Q D 211max= 1.024 x 22 x V50.4 = 29.08m3 / s与特征水头H , H和h相对应的单位转速为n1minD = 300 X 2 = 73.92r /minH 65.89max(2.6)
