水电站厂房计算说明书

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1、 密云水电站厂房设计计算书一、基本资料和设计依据1.1、工程概况-有关密云水电站工程概况的说明及相关的工程资料如前附课程任务书。1.2设计依据(1) 坝址地形图一张，比例为，如任务书所示(2) 坝型为斜墙土坝，依据发电量和装机容量，厂房按级建筑物设计。(3) 电站下游尾水位：最高尾水位：； 正常尾水位：；单机满负荷出力时尾水位：； 最低尾水位：。(4) 水电站装机容量，共四台机，厂房布置在右岸。(5) 电站的设计水头。(6) 水轮机型号：HL211LT225；转轮重量：14t；轴向水推力：78t；气蚀系数：。(7) 蜗壳尾水管尺见任务书。 (8) 蜗壳尾水管如图1-1所示：(9) 发电机型号：

2、；风道直径：；定子半径：；转子直径：；转子带轴总重：。其他尺寸如下图52：（单位为：） (10) 蝶阀尺寸：。(11) 电气主接线：输电电压；主变压器型号：。(12) 主压开关站面积：。型发电机尺寸示意图如图1-2:1.3 辅助设备：（1）调速器：；（2）油压装置：。（3）机旁盘：每台机4块，每块；（4）励磁盘：每台机5块，每块。1.4对外交通：利用右岸公路。二、基本设计内容2.1蜗壳的设计蜗壳的型式：根据设计条件主要参数及尺寸见任务书。2.2厂房起重设备的设计本部份设计主要参考水电站机电设计手册、水力机械和水电站厂房设计等教材资料。由已知资料知吊运构件中最重的为发电机转子带轴重为，且机组台数

3、。故选1台单小车桥式起重机，型号为。本型号的起重机具体数据参考水电站机电设计手册水利机械分册（P331表716）参数如下：取跨度：； 起重机最大轮压：；起重机总重：； 小车轨距：；小车轮距：； 大车轮距；主钩至轨面距离：； 起重机最大宽度：；大梁底面至轨道面距离：；轨道中心至起重机外端距离：；轨道中心至起重机顶端距离：；吊钩至轨道中心距离（主）：；吊钩至轨道面距离：；轨道型号：。2.3厂房轮廓尺寸的确定主要参考水电站机电设计手册水力机械分册和水电站厂房设计水利水电出版社。1) 主厂房总长度的确定：1、 厂房总长度包括机组段的长度（机组中心距）、端机组段的长度和安装厂的长度。如上图可知：总长其中

4、：n为机组台数，为机组间距，为左边机组段长度，为右边机组段长度，为安装间长度。2、机组段的长度的确定机组段的长度应按蜗壳层、尾水管层、发电机层分别推求，然后求最大值。A、按蜗壳层推求：由图可知:式中： 蜗壳方向的最大长度，由资料可知，4.64；蜗壳方向的最大长度，由资料可知，3.37；蜗壳层外部混凝土厚度，大中型水电站取，此处取；所以, 按蜗壳层推求B、 按尾水管层推求：计算公式:其中: 为尾水管的出口宽度 尾水管边墩混凝土厚度，一般小型水电站取，中型水电站取，大型水电站取，此处取4m。由资料可知：所以，按尾水管层推求 C、 按发电机层推求：计算公式： 式中： 风罩墙厚度，一般取0.4-0.6

5、m,这里取0.4m两台机组之间风罩外壁净距，一般取，如设楼梯取,此处取。由资料可知，=8.4m.所以，按发电机层推求据以上三种结构的计算情况，取最大的按发电机层推求计算的机组间距取=12.2m.3、 端机组段长度的确定(安装间在左边)，由教材表121参考计算A、左端机组长度的确定：按蜗壳结构推求： 按尾水管结构推求：按发电机结构推求： 则，左端机组长度： B、右端机组长度的确定：按蜗壳结构推求： 按尾水管结构推求：按发电机结构推求： 则，右端机组长度： 4、安装间长度的确定装配厂与主机室宽度相等，以便利用起重机沿主厂房纵向运行。装配厂长度一般约为机组段的倍。对于混流式和悬式发电机采用偏小值，其

6、宽度与厂房相同。另外，安装间要安放四大件，且部件与部件之间要有安全通道，考虑这些因素，取系数为1.3。5、厂房的总长度：2) 主厂房总宽度的确定主厂房的宽度是包括构架柱在内的最大外围宽度，以机组中心线为界，厂房宽度可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。、上游侧宽度：（由发电机层结构及设备布置要求确定）式中：；风罩外壁至上游内侧的净距，由上游侧电气设备和附属设备的布置及通道尺寸确定，这里取4m。发电机风罩壁厚，一般取0.30.4m，此处取0.3m。上游侧宽度： 、下游侧宽度：除满足发电机层要求，还要满足蜗壳方向和混凝土厚要求。A、对于发电机层：。其中： 风罩外壁至下游墙内侧的静距，主要用于主通道，

7、一般取，=8.4m，。B、对于蜗壳层方向为： 。其中：由已知条件知 =4.06m，为混凝土保护层的厚度，取1.0m因为：。故取=6.5m。因此， 。3、 由厂房的辅助设备确定主厂房的宽度：根据起重机设备参数表可知桥机的跨度为14m。如下图：牛腿以上：牛腿以下：其中： 桥机端与轨道中心线的距离，查桥机的有关规定取0.4m 桥机端部与上柱内面间距，一般取0.30.6m，取0.4m 牛腿上部立柱截面高度，一般取0.61.2m，取1.0m牛腿下部立柱截面高度，一般取1.02.5m，取2.0m偏心距，一般取00.25m，取0.2m所以，牛腿以上： 牛腿以下： 综上所述，取主厂房的宽度B为18.4m。24

8、厂房各层高程的确定、水轮机安装高程水轮机安装高程是一个控制性高程，它取决于水轮机的机型、允许吸出高程和电站建成后的下游最低水位。本设计中水轮机机型采用立轴混流式水轮机。其安装高程由下式计算：式中：下游设计最低水位。由于，故取1台机组流量相应的尾水位；导水叶高度；水轮机允许吸出高度；气蚀系数； 气蚀系数修正值；计算水头；水电站厂房所在地点海拔高程的校正值。，=46.2m，所以：水轮机安装高程 。、水轮机层地面高程： 式中： 蜗壳进水段半径，=1.43m； 蜗壳顶混凝土厚度，对金属蜗壳可取所以：水轮机层地面高程、尾水管底板高程： 式中： 下环顶面至尾水管底板面的高差； 水轮机机安装高程；导叶高度。

9、根据蜗壳计算中的总高度（H是导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度）为5.6625m，所以 尾水管底板高程。、进水阀层地面高程： 。式中： 钢管中心线高程，；引水钢管半径；钢管底部至地面的高度，钢管底部作通道，应大于，此处取。所以，进水阀层地面高程 。、发电机安装高程： 式中： 水轮机层地面高程发电机机墩进人孔高度，一般取，此处取； 进人孔顶部厚度，一般取左右，此处取。所以，发电机安装高程m。、发电机层地面高程：，已知： ，则： 。因为： ，满足要求。并且,其发电机层楼板面在下游设计洪水位以上,不会淹没厂房。、起重机的安装高程 式中： 吊运设备时需跨越的固定设备或建筑物的高度。发电机上机架高度为0

10、.9m，定子机座高为2.2m，故；吊运部件与固定物之间的垂直安全距离，应不小于0.3m，取；最大吊运部件高度，在4.55m之间取值；吊运部件与吊钩之间的距离（一般在1.01.5m左右），取1.2m； 主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离，由起重机主要参数表查得：=1.24m。、屋顶高程。式中： 轨道面至起重机顶部距离，；检修吊车在车上留有高度，；则，屋顶高程 。、厂房基础开挖高程： 底板厚：岩基上取1-2m，土基上取3-4m，因为这里是岩基，所以取2m所以，厂房基础开挖高程2.5安装间的位置选择及设计因为进厂的公路在主厂房的右侧，为了运输方便，把安装间布置在厂房的右侧。由前面已知安装间的长度

11、，宽与主厂房同宽为。同时，为了满足主变能推入安装间进行维修，在安装间下游侧设置了尺寸为的变压器坑；在安装间上游侧设有的吊物孔，供吊运设备用。厂房的大门尺寸取决于运入厂房内最大部件的尺寸。因为转子直径为，因此选用门宽为。安装间地面高程为与发电机层同高，这样可以利用紧邻的机组段场地进行安装、检修。对安装间的设计具体说明如下：1） 发电机转子直径周围应有2m的空隙，以供安装磁极之用。2） 发电机上机架周围留有1m的间隙，供作通道用。3） 水轮机顶盖及转轮周围有1m间隙，做通道之用。4） 由于大中型水电站的主变压器较为高大，要检修主变压器，必须沿轨道将主变压器推进装配场，要利用主厂房内的起重机将变压器

12、铁芯从壳内吊出，势必使主厂房增加高度。2.6厂区布置方案的选择由于密云电站是河岸地面厂房，故其布置可根据已建成的河岸地面厂房式子滩水电站厂区布置的方案（一）；根据拓溪水电站厂区布置的方案（二）。其布置图如下。比较方案（一）和（二）对于方案（一），由于地质条件的限制，高压管道从回岔管以后采用明管，这样造价也底，在厂房与后山坡之间形成一个很宽的地带，刚好用来布置副厂房，并且使主变尽量靠近机组端，以使引出线最短，因此让主变场与安装间紧靠着，由于开关站地面积很大，不易在主厂房附近找到理想的场地，所以主变和开关站分开布置。对于方案（二）,由于主变在主厂房的上游侧，它离主机组最近，因此线路最短，最方便，电

13、能损失小，但是高压管道必须厂用埋管，这样造价高，并且地质也不允许，而且主厂房上游有一个很宽的地带，用于布置主变场有点浪费，故而适应布置在主变面积大的副厂房。经过对方案（一）、方案（二）的比较，选择方案（一）比较合适。2.7副厂房的设计副厂房由辅助生产车间，某些辅助设备的房间和必要的技术所组成，它是各种辅助设备布置和运行人员工作的场所。它的布置原则，是运行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空间，尽量减少不必要的间室面积，以减少投资，以下设计主要参考水电站建筑物清华大学出版社。布置的面积由5节中资料所给的参考面积。中央控制室尽可能布置在发电机层附近，且位于发电机层的中部，尽量窗户朝南开，以及加强通风或空调。电缆室位于中控室之下，净高在2m2.5m之间，取2m。继电保护室布置在中控室，在靠近主机组的副厂房内，配电装置长度在7m以内时，允许只许布置一个出口，门应向外开。母线廊道连接水电站发电机和主变压器，道内布母线，母线距楼板板底的净距离不小于0.8m。取1.0米厂用变压器，尽可能靠近发电机电压配电装置。厂变压间高度按卢蕊高度再加上700mm，两侧宽度至少加800mm，门高为变压器的高至少加300mm，门宽至少加400mm。厂用动力室分散布置在负荷点附近。（例如在安装间、水轮机层、水泵室、机修间，油处理室等处）