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1、目 录第一章.瀑布沟水电站工程概况5一概 述5二.瀑布沟水电站的作用5三.基本工程资料5第二章.水电站主要设备的选择6一.轮机的选择6二.发电机的选择9三.调速器的选择11四.吊车的选择13五.变压器的选择13第三章.厂房的布置设计13一.确定厂房的平面尺寸13二. 确定厂房各高程17第四章电站枢纽布置设计17第五章引水系统设计18一.进水口的设计18二.引水道的设计19三.尾水洞断面尺寸设计19四调压室的结构尺寸计算19五.无压尾水隧洞的结构尺寸计算19第六章压力管道的结构计算21第七章主厂房内部的设备及其布置21第八章副厂房的布置22附件1 瀑布沟水电站厂房设计计算书附件2 瀑布沟水电站厂
2、房设计图纸第一章.瀑布沟水电站工程概况一 概述瀑布沟水电站位于长江流域岷江水系的大渡河中游,地处四川省西部汉源和甘洛两省境内.电站采用堤坝式开发,是一座以发电为主,兼有防洪、拦沙等综合利用效益的大型水电工程.瀑布沟电站系从下游算起的第5级,装机规模330万KW,保证出力92.6万KW,多年平均发电量145.8亿KW/h.电站额定水头148米,单机引用流量417米3/s.电站拦河大坝为砾石土直心墙堆石坝,水库正常蓄水位850.00米,汛期运行限制水位841.00米,死水位790.00米,水库库容53.9亿米3,其中调洪库容10.56亿米3、调节库容38.82亿米3,为季调节水库.二 瀑布沟水电站
3、的作用1 综合作用:本电站是以发电为主,兼有防洪、拦沙等综合利用任务的工程.由于具有较大库容,可调节流量,拦截泥沙,对下游水电站有较大效益.2发电:本电站装机容量330万KW,保证出力92.6万KW,多年平均发电量145.8亿KW/h.由于水库调节,提高枯水期下泄流量,下游龚嘴和铜街子两电站将增加保证出力21.5万KW,枯水期电量7.8亿KW/h.3 漂木:利用河道漂木送木材是大渡河流域木材运输的主要形式.水库形成后,将木材在库内收漂,拖运至坝前,从木材联合运输机过坝,年过木量100万米3.4 防洪:水库预留一定的防洪库容,通过洪水期水库调节,可削减下泄洪峰流量,使下游乐山市沙湾区40余个江心
4、洲(居民3万多人)的防洪标准从不足2年一遇提高到5年一遇,同时提高了 下游2个已建电站的防洪标准.5 拦沙:瀑布沟坝址悬移质年输沙量占龚嘴水库年输沙量的85.3%,瀑布沟水库运行50年,泥沙出库率仅12.3%,能有效的解决龚嘴和铜街子两电站因水库泥沙淤积对电站安全运行的影响,缓解龚嘴水库淤积对成昆铁路安全运营的威胁.6 航运:大渡河下段沙湾以下为通航河段.瀑布沟水库调节后,汛期下泄流量减少,枯水期下泄流量增加250300 米3/s,改善下游航运条件.三基本工程资料1水库水位:校核洪水位851.32 米3/s 设计洪水位847.63 米3/s正常蓄水位850.00 米3/s 汛期限制水位841.
5、00 米3/s死水位790.00 米3/s2下游尾水位:校核洪水尾水位679.84 米3/s 设计洪水尾水位678.90 米3/s正常尾水位669.80 米3/s 最低尾水位667.60 米3/s3机组工作水头:最大工作水头181.70 米3/s 最小工作水头114.30 米3/s额定工作水头148.00 米3/s 第二章 水电站主要设备的选择一.水轮机的选择1 水轮机型号的选择由设计资料可以知道,该水轮机最大工作水头H米ax=181.7米,最小工作水头H米in=114.3米,额定工作水头Hr=148米.混流式水轮机结构简单,运行稳定,效率高,应运广泛,切适用水头在30700米,故优先选择混流
6、式水轮机.查混流式水轮机模型转轮主要参数表,初步选定HL200,HL180两种型号.在最优工况下效率分别为:200=90.7%、180=92.0%;汽蚀系数:200 =0.088、180=0.075.所以选用HL180 水轮机.2转轮直径的计算其中:水轮机的额定出力,可由发电机的额定出力(即机组容量)求得.即 为发电机效率,对于大中型发电机取=9698%.水轮机的单位流量,在水轮机以额定出力工作时,应选用在限制工况下的值进行计算,可以由水轮机模型转轮主要参数表中查得.水轮机的设计水头.原型水轮机在限制工况下的效率,由于转轮直径尚未求得,效率修正值也不能计算,所以得不出确切的值.计算时可根据经验
7、初步假定(一般为限制工况下的增加2%3%),待求得后再作校核.将以上各值代入(2-1)式中便可计算出转轮直径,该直径尚须按规定的系列尺寸选用相近而偏大的标准直径, 选用与之接近而偏大的标准直径D1=6.5米.3 水轮机转速的计算在原型水轮机的最高效率的情况下:考虑到制造工艺水平的情况,取1=1%;由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似,故认为2=0,则效率修正值:式中 考虑工艺水平影响的效率修正值; 考虑异形部件影响的效率修正值.由此便可得出水轮机在限制工况下的效率为 (2-3)式中 模型水轮机在限制工况下的效率,可查水轮机模型转轮主要参数表得到.由上式计算出的效率应和前面式2-1
8、假定的效率相同否则应将该值带入计算.为了 使水轮机在加权平均水头下有最高的效率,上式中的单位转速应采用最优单位转速;水头应采用加权平均水头.由此可将上式改写为 式中 原型水轮机的最优单位转速,同样,计算得的转速亦需按规定选用相近的发电机标准同步转速,并使其略大于计算得的转速,这样可使发电机具有较小的尺寸和重量.最终选用与之接近的标准同步转速4工作范围的验算在选定,的情况下,=0.86米3/s.水轮机的和各种特征水头下相应的值分别由计算得出:则水轮机的最大引用流量Q米ax为:对值在各水头下的计算公式如下:按水轮机的最大水头、最小水头,以及所选定的直径、转速计算出单位转速和;按设计水头和所选定的直
9、径计算出水轮机以额定出力工作时的最大单位流量.然后在水轮机主要综合特性曲线图上分别作以、和为常数的直线,这些直线所包括的范围即给出了 水轮机的相似工作范围,若此范围包括了 主要综合特性曲线的高效率区时并在5%出力限制线以左时,则认为所选定的和是满意的,否则应适当调整或的数值.在HL180水轮机的模型综合特性曲线图上,分别画出=820L/米in、=60.3、=76.0的直线,在图上我们可以看到这些直线所标出的水轮机相似工作范围基本上包括了 特性曲线的高效率区,所以对所选定的直径D1=6.5米,n=125还是比较满意的.5水轮机的吸出高Hs的计算由水轮机的设计工况查HL180水轮机的模型综合特性曲
10、线,查的相应的汽蚀系数=0.08;由设计水头Hr=148米,查汽蚀系数修正曲线图可的=0.018,则可求的水轮机的吸出高Hs为:为水轮机安装处的海拔高程,w为下游最低水位668.68米.则水轮机的安装高程为:6绘制运转特性曲线,并校核论证机组的工作稳定性水轮机型号: HL180-LJ-650;特征水头: H米ax=181.7米,H米in=114.3米,Hr=148米;水轮机的额定出力: =56万KW;水轮机安装高程: T=664米.当水头一定时,对应于模型水轮机的为一常数,在相应的主要综合特性曲线上作为常数的平线,它与个等效率曲线相交于许多点,记取各点上的和值,便可求得各点相应的 7计算设备重
11、量估算水轮机总重:K、b是与水头有关的系数,a是与转轮直径有关的系数,转轮重量:金属蜗壳重量: ,为一个只与符号有关的系数.以上估算公式都是经验公式,于实际情况还是有很大的出入,故需要多参照类似工程,以得到较为精确的值.二 发电机的选择1发电机的技术特征:由初始资料可知发电机的额定容量为612000KVA/55万KW,功率因数为0.9,电压等级推荐使用18KW,定额频率为50HZ,额定转速n=125150初步选定伞式发电机.该型式的发电机机组高度 小,重量较轻.材料消耗较少;但其运行稳定型较差,推力轴承损耗较大,安装维修较困难.磁极对数: 极 距 : Sf为发电机的额定容量(KVA) Kj系数
12、,一般为810,容量大取上限,则取Kj=10.定子内径: 定子铁芯长度 :C 机械常数,对大容量发电机可取C=20*104N 发电机容量(米W) 定子铁芯外径:当n166.7时,飞逸转速: k对混流式水轮机取1.82.3,则取1.8. 故最终选定半伞式发电机SF55048/1760,采用全空冷的冷却方式.额定电压的选定:一般情况下,从发电机的经济指标来看,希望采用额定电压较低的方案,这样可使发电机消耗的绝缘材料和有效材料相应减少,但这样又会使绕组接线和母线用铜量相应增加,因此一般希望采用较高一级的电压.由发电机的额定容量N=560米W,选择推荐额定电压为=18KV.额定功率因数cos的选定:发
13、电机额定功率系数的大小影响发电机的尺寸和可能提高的电势数值.发电机的额定功率因数减小,无功电流增大,发电机的电势相应提高,发电机的功率极限就相应提高,也就提高了 发电机的稳定运行水平,同时在水轮机超过设计水头运行时可获得多发电能的效益.但另一方面,在发电机的额定有功功率一定时,减小功率系数就增大了 发电机的容量,因而增大了 发电机的尺寸和材料消耗,发电机的总重量也相应增加.由机组的容量,选择发电机的额定功率系数为cos=0.92发电机尺寸估算:1) 定子机座外径D1由于 取 2) 风洞内径D2时 3) 转子直径D3 在初步设计阶段,转子直径可近似等于定子铁芯内径,忽略气隙宽4) 下机架跨距D4由 为水轮机坑内径,与水轮机转轮直径有关,推力轴承装置直径D6:40005000之间,励磁机外径D7:36004800之
