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1、水电站建筑物课程设计BL电站计算说明书 姓 名: 学 号: 指导教师: 年 月 日一、 基本资料11工程概况 根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量108m3。 水库属大(2)型，工程等别为等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。 水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。12设计的目的与任务目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制
2、图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。13BL电站设计资料气象资料： 该地区多年平均气温，最低气温。最大风速北风21m/s。最大冰厚。地面冻结深度一般在左右。水文资料：(1)水库特征水位与溢洪道泄量特征：特 征 水 位水 位(m)库 容(108m3)泄 量(m3/s)下游河床相应水位(s)特大洪水位10350千年一遇洪水位8340百年一遇洪水位4870正常高水位死水位（2）水库的主要技术指标：项 目单 位数 量总库容108m3调节库容108m3死库容108m3灌溉面积万亩城市、工业用水108m3最
3、大坝高m电站装机容量kw6400电站年利用小时数h3084多年平均发电量电站尾水渠水位流量关系：电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程，渠顶高程，渠道设计流量s。渠道加大流量s。电站尾水渠水位流量关系表(ZQ)：水位Z (m)流量Q(m3/s)(3)厂房地质资料水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房范围内有一小断层通过。本地区地震基本烈度为度。厂房设计烈度为7度。(4)水轮机选型的基本资料：经水能计算，最终确定：电站最大水头Hmax ；加权平均水头Ha ；设计水头Hr ；电站正常运转时的最小水头Hmin 。水电站总装机容量Nf 6400kW，考虑水电站
4、运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。发电机效率f 。二、 水轮机的选型本水电站的最大水头Hmax=，正常运转时最小水头Hmin=，加权平均水头Ha=，设计水头Hr=。水电站总装机容量Nf=6400kW，设计装机台数2台，单机容量Ny1=3200kW。水轮机型号选择根据该水电站的水头变化范围，查水电站（第三版），河海大学，刘启钊主编P73表3-4水轮机系列型谱中查出合适的机型有HL240、HL310。选择HL240。 转轮直径的计算转轮直径D1按下式计算：（2-1）式中Nr水轮机的额定出力，3200kW；Hr水轮机的设计水头，；原型水轮机单位流量，初步假定；与相应的原型效率，假设
5、为%。根据计算结果，D1=，应选择与之相近且偏大的轮转标称直径，但D1=相差太大，可近似取为D1=。（2）转速n的计算查水电站（第三版），河海大学，刘启钊主编P74表3-6可得HL310型水轮机模型在最优工况下的单位转速=min。水轮机的转速n按下式计算：（2-2）式中原型水轮机最优工况下单位转速，初步假定=min；Ha水轮机的平均水头，；D1水轮机的轮转直径，由（2-1）计算可得，。由式（2-2）得，n=231r/min，选用与之接近而偏大的同步转速250r/min。（3）效率及单位参数修正查水电站（第三版），河海大学，刘启钊主编P74表3-6可得HL310型水轮机模型最高效率Mmax=%，
6、模型的转轮直径D1M=。对于混流式水轮机，当水头H150m时，原型效率按下式计算：（2-3）效率修正值为，则原型的效率为：（2-4）按下式判定是否对单位转速进行修正：（2-5）由式（2-5）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=、n=250r/min也是正确的。工作范围的检查水轮机在Hr、Nr下工作时，其（2-6）则水轮机的最大引用流量为（2-7）与特征水头Hmax、Hmin和Hr相对应的单位转速为（2-8）在HL310型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出、的直线，由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本并末包含
7、该特性曲线的高效率区。对于HL310型水轮机方案，所选定的参数D1=和n=250r/min是合理的。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 =，气蚀系数修正值（当HP米时）。可按下式计算水轮机的吸出高度：(2-9)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；模型气蚀系数，；气蚀修正系数，；水轮机水头，本设计取为设计水头。计算式（2-9）得，水轮机的吸出高度HS=。飞逸转速nf的计算（2-10）式中模型最大可能开度的单位飞逸转速，520r/min；Hmax水轮机最大水头，。两种方案的比较分析为了便于比较分析，现将两种方案（HL240、HL310型水
8、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2-1中：表2-1水轮机方案参数对照表序号项目HL240HL3101模型转轮参数推荐使用的水头范围（m）2545302最优单位转速n10(r/min)3最优单位流量Q10(L/s)112012004最高效率hMmax(%)925气蚀系数s6原型水轮机参数工作水头范围（m）14147转轮直径D1(m)8转速n(r/min)3009最高效率hmax(%)10额定出力Nr（kW）3200320011最大引用流量Qmax（m3/s）12吸出高度HS(m)由表2-1可见，HL240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
9、数较小，有利于提高年发电量和减小电站厂房的开挖量。故选择HL240 型水轮机方案，即：选定水轮的型号为HL240LJ50。 蜗壳尺寸计算 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，采用立轴式。引用水头较低，因此采用混凝土蜗壳为宜。混凝土蜗壳断面为梯形，包角。混凝土蜗壳流量确定：拟定，经查P32页表2-8得，假定 确定蜗壳尺寸混凝土蜗壳的外轮廓尺寸确定：m联立求得， 则从水轮机主轴到蜗壳进口外边缘半径为 绘制，得出我可轮廓单线 尾水管主要尺寸确定尾水管尺寸示意图 本电站为小型电站，为减少开挖量，尾水管采用弯锥形。尾水管直锥段某些部位尺寸所示，计算如下：管直锥段进口宽度D3=D
10、1+=180+=181cm=；直锥段长度L=4D3=4=；尾水管出口到底板距离h=，取3m；圆锥角q=14o，半圆锥角q/2=7o尾水管出口宽度D4=，圆锥角稍作改动，取为； b=，c=；尾水管出口高程=。由于本水电站的最低尾水位为，所以淹没深度为，所以，在尾水管出口加长一段圆管，长度为。那么尾水管出口高程为。尾水管底板高程=尾水管出口高程-h=。取底板厚度为，那么基础开挖高程为。 确定水轮机安装高程（按一台水轮机的50%额定流量设计） 3 发电机组型式 型号：TSL330/60 32；额定电压：6300伏；频率：50赫；相数：三相；功率因数：；额定转速：min；飞逸转速：520r/min；转
11、动惯量：125t；推力轴承负荷：75t；正常运转时所承受的扭矩：m；短路运转时所承受的扭矩：m；定子基础荷重：94t；下机架基础荷重：41t。4 调速设备机组配用GT3500调速器，调速器油压由HYZ油压设备供给。调速器名义工作容量3500kgm； 调速轴最大回转角45，接力器活塞直径350mm。5 厂房起重设备305 双钩桥式起重机性能起重量主钩t30副钩5跨 度m起升高度主钩m12副钩m14起升速度主钩m/min副钩起重机总重t最大轮压大车钢轨 9090主要尺寸BQmm465047005000B608061306430b260300H23402471H18701000H2909624626
12、6416566716816H32230217021802010H4552420H5-125-257S12050S21700S31035S427156 主厂房主要尺寸的确定 主厂房长度 主厂房宽度 拟定厂房上游侧做吊运机组部件主通道 以上各式中：R1 蜗壳X 方向最大平面尺寸，为；R2 蜗壳X 方向最大平面尺寸，为；1 蜗壳外部砼厚度，由水工结构确定。可用。B 尾水管宽度；2 尾水管边墩砼厚度，由水工结构确定。可取。3 发电机通风道内径；3 发电机通风道壁厚，可取；b 两台机组之间通风道外壁的净距，可取； 厂房各控制高程的确定水轮机安装高程 厂房顶高程的确定 7 主、副厂房的布置 主厂房的布置蝶阀坑高度和宽度 查小型水电站中册，对于卧式机组不必设置贯通全厂的主阀廊道，单个设置主阀坑即可。主阀坑应便于主阀的安装、检修和操作,操作主阀一侧的空间应不小于1m，对于侧主阀外廓与坑壁的距离不小于。厂内有吊车时，应将
