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1、 某水电站厂房初步设计课程设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 水利水电(2)班 指导教师： 二一三年九月二十七日目 录第一章 工程概况1第二章 有关设计资料22.1 厂区地形和地质条件22.2 水电站尾水位22.3 对外交通22.4 地震烈度2第三章 水轮机型号及主要参数选择33.1 水轮机型号选择33.2 主轴及蜗壳形式选择33.3 HL220型水轮机方案的主要参数选择33.4 两种方案的比较分析6第四章 机电设备74.1 水轮机74.2 调速器（自动调速器）74.3 发电机84.4 蝶阀94.5 桥式起重机9第五章 电气主结线及电气设备布置：10第六章 主要控制高程的确定116.1 水轮
2、机的吸出高度和安装高程116.2 水轮机层的地面高程116.3 尾水设计及相关高程116.4 吊车轨顶高程136.5 厂房天花板高程和厂房顶高程13第七章 主厂房的布置设计147.1 机组的布置方式147.2 厂房下部结构的构造和布置147.3 主厂房的长度和宽度147.4 安装间的布置167.5 主厂房内机电设备布置及交通运输16第八章 副厂房的布置设计178.1 中央控制室178.2 高压开关室178.3 厂用设备的布置188.4 楼梯188.5 厂变和工具间188.6 值班室和休息室188.7 调度室和通讯室188.8 卫生间18第九章 水电站枢纽布置199.1 厂房199.2 主变压器
3、场199.3 引水道199.4 压力钢管199.5 尾水道199.6 对外交通19第十章 开挖量的计算20第十一章 分析与总结2311.1 问题分析2311.2 课设感受24参考文献25附图1：水轮机机组平面示意图26附图2：水轮发电机组剖面图BB27附图3：水轮发电机组横剖面图AA28附图4：HL220型水轮机综合特性曲线图29第一章 工程概况本电站是一座引水式径流开发的水电站。拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，
4、水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。池底纵坡为1：10。通过计算得压力前池有效容积约320立方米。大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。第二章 有关设计资料2.1 厂区地形和地质条件水电站厂址及
5、附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约22.5米。以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。2.2 水电站尾水位厂址一般水位10.0米。厂址调查洪水痕迹水位18.42米。2.3 对外交通厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。2.4 地震烈度本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。第三章 水轮机型号及主要参数选择本水电站的最大水头Hmax=65m，最小水头Hmin=50m，平均水头Hav
6、=57.0m；水轮机的装机容量Ny=3380kW，装机台数4台，单机容量Ny1=845kW。对于引水式电站，设计水头Hr=Hav=57m。电站设计引用流量QP=7.2m3/s，单机引用流量QP1=1.8m3/s。3.1 水轮机型号选择根据该水电站的水头变化范围5065m，查水电站（第四版），河海大学，刘启钊主编P79表3-6水轮机系列型谱中查出合适的机型有HL220、HL230。3.2 主轴及蜗壳形式选择3.2.1 主轴本电站为小型引水式电站，引用流量小，为减少厂房的开挖量及高度，采用卧轴式。3.2.2 蜗壳本电站为小型引水式电站，引用水头较高，因此采用金属蜗壳为宜。通常情况下，金属蜗壳断面为
7、圆形，包角。本设计中也是如此。3.3 HL220型水轮机方案的主要参数选择3.3.1 转轮直径D1计算查水电站（第四版），河海大学，刘启钊主编P79表3-6可得HL220型水轮机在限制工况下：单位流量，效率。由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量，效率假设为89.15%。转轮直径D1按下式计算：（3-1）式中Nr水轮机的额定出力，845kW；Hr水轮机的设计水头，对于引水式水电站取为平均水头，57.0m；原型水轮机单位流量，初步假定；与相应的原型效率，假设为89.15%。根据计算结果，D1=0.44m，选择与之相近且偏大的轮转标称直径D1=0.5m。3.3.2 转速n的计算查水电站（第四
8、版），河海大学，刘启钊主编P79表3-6可得HL220型水轮机模型在最优工况下的单位转速=70.0r/min。水轮机的转速n按下式计算：（3-2）式中原型水轮机最优工况下单位转速，初步假定=70r/min；Hav水轮机的平均水头，57.0m；D1水轮机的轮转直径，由3.2.1计算可得，0.5m。由式（3-2）得，n=1057r/min，若选择的偏大同步转速的1500r/min，则相差太大，不宜。故选用与之接近而偏小的同步转速1000r/min。3.3.3 效率及单位参数修正查水电站（第四版），河海大学，刘启钊主编P79表3-6可得HL220型水轮机模型最高效率Mmax=91.0%，模型的转轮直
9、径D1M=0.46m。对于混流式水轮机，当水头H150m时，原型效率按下式计算：（3-3）效率修正值为，则原型的效率为：（3-4）按下式判定是否对单位转速进行修正：（3-5）由式（3-5）可知，此时单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。由上可见，原假定的是正确的，那么上述计算及选用的结果D1=0.5m、n=1000r/min也是正确的。3.3.4 工作范围的检查水轮机在Hr、Nr下工作时，其（3-6）则水轮机的最大引用流量为（3-7）与特征水头Hmax、Hmin和Hr相对应的单位转速为（3-8）在HL220型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出、的直线，如附图4所示，由这三根直线所围成
10、的水轮机工作范围基本并末包含该特性曲线的高效率区。但是考虑到修改转轮直径对其工作范围影响不太，若修改其同步转速使之达到1500r/min，则估算其单位转速可达100-110 r/min，更加偏离高效率区。因此，对于HL220型水轮机方案，所选定的参数D1=0.5m和n=1000r/min是合理的。3.3.5 吸出高度的HS计算由水轮机的设计工况参数，在曲线图上查得相应的气蚀系数约为 =0.104，气蚀系数修正值0.022（当HP57.0米时）。可按下式计算水轮机的吸出高度：(3-9)式中水轮安装位置的海拔高程，本设计取为下游水位一般水位10.0m；模型气蚀系数，0.104；气蚀修正系数，0.0
11、22；水轮机水头，本设计取为设计水头57.0m。计算式（3-9）得，水轮机的吸出高度HS=2.81m。3.3.6 飞逸转速nf的计算（3-10）式中模型最大可能开度的单位飞逸转速，133r/min；Hmax水轮机最大水头，65m。3.4 两种方案的比较分析为了便于比较分析，现将两种方案（HL230型水轮机方案的主要参数选择，引用他人计算成果）的有关参数列入表3-1中：表3-1水轮机方案参数对照表序号项目HL220HL2301模型转轮参数推荐使用的水头范围（m）508535652最优单位转速n10(r/min)70.0713最优单位流量Q10(L/s)10009134最高效率hMmax(%)91
12、90.75气蚀系数s0.1040.176原型水轮机参数工作水头范围（m）506550657转轮直径D1(m)0.50.58转速n(r/min)100010009最高效率hmax(%)0.91150.910910额定出力Nr（kW）84584511最大引用流量Qmax（m3/s）1.6951.76512吸出高度HS(m)2.810.299由表3-1可见，两种机型方案的水轮机转轮直径D1相同，均为0.5m,。但HL220型水轮机方案的工作范围包含了较多的高效率区域，运行效率较高，气蚀系数较小，安装高程较高，有利于提高年发电量和减小电站厂房的开挖量。故选择HL220 型水轮机方案，即：选定水轮的型号
13、为HL220WJ50。第四章 机电设备4.1 水轮机对机组转轮的直径小于1m、吸出高度为正值的水轮机，常采用卧轴装置，以降低厂房高度。而且卧式机组的安装、检修及运行维护也方便。由上述水轮机的参数计算以及水电站的类型可以确定水轮机装置方式采用卧轴式，水轮的型号为HL220WJ50。台数：四台；重量：7000Kg；型号：HL702(220)WJ50；参考价格：22000元/台；额定转速：n1000n/min设计水头：HP57.0m；设计流量：QP1.8m3/s；额定出力：N845KW；4.2 调速器（自动调速器）调速器一般由调速柜、接力器、油压装置三部分组成。中小型调速器的调速柜、接力器和油压装置
14、组合在一起，称为组合式；大型调速器分开设置，称为分离式。中小型调速器是根据计算水轮机所需的调速功A查调速器系列型谱表来选择的。反击式水轮机的调速功A（Nm）的经验公式： Q为最大水头下额定出力时的流量为=1.33。故本设计选用中小型调速器，油压装置与调速器组合在一起，根据调速器系列型谱表选用自动调速器，型号为XT300。型号：XT-300；台数：四台；接力器全行程：150mm；接力器全行程时间：1.55s；外形尺寸：长宽高（mm）163510001785；重量：1081Kg；参考价格：20000元；4.3 发电机选择与水轮机单机容量相匹配的发电机，型号为SFW118/44-6。发电机主要参数，如
