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1、键入文字水电站课程设计 键入文字水电站课程设计说明书目 录1. 工程概况及基本资料- 2 -1.1 工程概况- 2 -1.2 电站枢纽- 3 -1.3 设计依据及参数- 3 -2 主要设备尺寸的确定- 4 -2.1 蜗壳尺寸- 4 -2.2 尾水管尺寸- 6 -2.3 水轮机转轮尺寸- 7 -2.4 发电机尺寸- 7 -3 主厂房剖面设计- 8 -3.1 水轮机安装高程- 8 -3.2 主厂房开挖高程- 9 -3.3 水轮机层楼板高程- 9 -3.4 发电机安装高程- 9 -3.5 发电机层楼板高程- 10 -3.6 吊车安装高程- 10 -3.7 屋顶高程- 10 -4 主厂房平面尺寸确定-
2、 11 -4.1 机组段长度- 11 -4.2 端机组段长度- 12 -4.3 主厂房宽度- 12 -4.4 安装场尺寸- 13 -4.5 主厂房长度- 13 -5 厂区枢纽布置- 13 -5.1 主厂房布置- 13 -5.2 副厂房布置- 14 -5.3 主变站布置- 14 -1. 工程概况及基本资料1.1 工程概况 湘贺水利枢纽位于向河上游,河流全长270公里,流域面积6000平方公里,属于山区河流。本枢纽控制流域面积1350平方公里,总库容22.15亿立方米,为多年调节水库。本枢纽的目标是防洪和发电。主要建筑物有重力拱坝,坝高77.5米,弧长370米;泄洪建筑物;开敞式溢洪道或泄洪隧道;
3、发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。水电站总装机60MW,装机4台,单机15MW。电站担任工农业负荷,全部建成后担任系统灌溉负荷。1.2 电站枢纽电站厂房位于右岸坝下游几十米处,由引水隧洞供水,主洞内径5.5米,支洞内径3.4米,厂内装置4台混流式立式机组,出线方向为上游,永久公路通至左岸的开阔平地上。1.3 设计依据及参数(1)水库水位水库校核洪水位 140.00m水库设计洪水位 137.00m水库正常高水位 125.00m水库发电死水位 108.00m设计洪水尾水位 77.00m校核洪水尾水位 78.50m(2)厂址水位流量关系曲线表1.1 水位流量关系曲线水位(m)68.5069.2069
4、.7569.7569.9070.20流量(m3/s)0.040.080.0120.0160.0200.0水位(m)70.9571.6072.2074.5076.3078.50流量(m3/s)400.0600.0800.01000.01200.01400.0(3)水电站特征水头最大水头 56.00m最小水头 38.00m平均水头 50.84m计算水头 48.30m(4)地形地质电站枢纽地形参见地形图。左岸地势较平缓,右岸地势较陡。枢纽基岩系凝灰岩,岩石抗压强度较高,厂区有第四纪沉积层,厚约3米,河床砂卵石覆盖层平均深24m。(5)供电方式本电站初期为3台机组,远景为4台机组,投入系统运行,根据系
5、统要求本电站能作调相运行,水电站主接线采用扩大单元接线方式,采用110千伏、35千伏及发动机电压10.5千伏三种电压等级送电;高压侧采用桥型接线方式。(6)对外交通 下游左岸有永久公路通过。2 主要设备尺寸的确定2.1 蜗壳尺寸 由设计基本资料可知,计算水头为48.3m,水轮机型号为HL220LJ225 ,查水电站机电设计手册(水力机械)可得:标称直径D1 2250mm座环外径Da 3850mm座环内径Db 3250mm取=0.25,蜗壳断面为圆形断面,包角为345°。由计算水头H=48.3m,查蜗壳进口断面平均流速曲线得=5.76m/s。由下列公式计算蜗壳的断面尺寸:断面半径 断面
6、中心距 断面外半径 式中为单机额定流量,值为36.2 m3/s;ra=Da/2。计算过程如表2.1,计算出的蜗壳如图2.1所示。表2.1 蜗壳断面尺寸计算表(°)(m) (m)(m)30o0.412.332.7575o0.652.583.23120o0.822.753.57165o0.962.883.85210o1.083.014.09255o1.193.124.31300o1.293.224.51345o1.383.314.69图2.1 蜗壳示意图2.2 尾水管尺寸水轮机为混流式,D1=2.25m,且D1<D2,查水电站表2-1,计算可得尾水管的主要尺寸如表2.2所示,其中。
7、表2.2 尾水管尺寸计算表 (m)2.64.52.7201.351.350.6751.821.22hL5.8510.1256.123.03753.03751.518754.0952.745图2.2 尾水管示意图2.3 水轮机转轮尺寸水轮机的型号为HL220LJ225,相关参数如下。额定出力 15.6MW额定转速 214.3r/min查水电站动力设备设计手册表1-12,列表计算得到转轮主要尺寸如表2.3所示。表2.3 水轮机转轮尺寸计算表 (m)1.0820.9280.870.4780.1160.250.0540.1650.4820.3092.43452.0881.95751.07550.261
8、0.56250.12150.371251.08450.695图2.3 水轮机转轮示意图2.4 发电机尺寸水轮发电机型号为是F15-28/550,如图2.4所示,其相关参数如表2.4所示表2.3 水轮发电机参数表额定功率(kW)功率因数cos额定转(r/min)额定电U(kV)转子带轴G1(t)150000.8214.310.580图2.4 水轮发电机示意图查水电站机电设计手册(水力机械),可得该水轮发电机的主要尺寸如下:上机架高度 1.22m下机架最大跨度 3.84m水轮机机坑直径 3.35m转子外径 4.904m风罩内径 8.40m机座外径 6.47m 发电机主轴高度 5.02m3 主厂房剖
9、面设计3.1 水轮机安装高程 水轮机的安装高程是一个控制性指标,按下式计算:式中:下游最低尾水位,由水轮机的额定流量为36.2m3/s,由给定的水位流量关系曲线,可确定为69.13m;b0导叶高度,=0.25,求得b0=0.5625;水轮机安装位置的海拔高程,可取为69.84m;气蚀系数的安全系数,取1.2;模型气蚀系数。水轮机的工作效率:=Nr9.81*103*Qmax*Hr=90.95%最大单位流量:Q'1max=Nr 9.81D12HrHr=15.6*1039.81*0.91*2.252*48.3*48.3=1.016m3/s与特征水头对应的单位转速:n'1=nD1Hr=
10、214.3*2.2548.3=69.38r/min由水轮机的设计工况n'1=69.38r/min,Q'1max=1.061m3/s,可查的相应的气蚀系数约为,并在图2-26上查的气蚀系数修正值,=0.023,由此可求出水轮机的吸出高度为:则水轮机安装高程:计算可得 :=3.257m, =72.67m。3.2 主厂房开挖高程主厂房开挖高程按下式确定:式中:h尾水管高度,值为5.85m;尾水管底板垫层厚度,取1.2m。计算可得 :=65.34m。3.3 水轮机层楼板高程水轮机层楼板高程按下式计算:式中:蜗壳最大半径,值为1.38m;蜗壳顶部混凝土厚度,取1.1m。计算可得 :=75
11、.15m。3.4 发电机安装高程发电机安装高程按下式计算:式中:机墩进人孔高度,取2.1m;进人孔顶部混凝土厚度,取1.5m。计算可得 :=78.75m。3.5 发电机层楼板高程发电机层楼板高程按下式计算:式中:定子高度,值2.43m。计算可得 :=81.18m。在本高程布置时,满足发电机出线安全,且比下游最高洪水位78.5m高出2.68m,故运行时安全合理。3.6 吊车安装高程吊车安装高程按下式计算。式中:吊钩垂直安全高度,取0.5m;起吊部件高度,取发电机转子带轴的高度,值为4.39m;吊索或吊具高度,取1.5m;吊吊运部件到轨顶距离,极限尺寸为1.476m。吊车安装高程应满足在检修时吊运
12、最大部件,故计算可得 :=81.18+0.5+4.39+1.5+1.476=89.046m。3.7 屋顶高程屋面大梁底板高程按下式计算。式中:桥吊轨顶至小车顶距离,取3.692m;小车顶部到屋面大梁底部的距离,检修吊车时需在小车上留有0.5m高度,取0.5m;屋面大梁(或桁架)+屋面板+保温防水层高度,屋面大梁高1.2m,外加屋面板厚度、屋面保温防水层的厚度0.5m,取1.7m。计算可得 :=89.046+3.692+0.5+1.7=94.938m。取95m。3.8 尾水管底板高程4 主厂房平面尺寸确定4.1 机组段长度机组段长度的基本计算公式如下所示:分别按上式计算发电机层、蜗壳层以及尾水管
13、层长度,取其大值即为机组段长度。(1)发电机层按下式分别计算、,求其和即为发电机层机组段长度:式中:发电机风罩内径,值为8.4m;发电机风罩壁厚,取0.4m;b两机组之间风罩外壁净距,取3m。计算得 :=12.2m。(2)蜗壳层按下式分别计算、,求其和即为蜗壳层机组段长度:式中:蜗壳包角为345°的半径,值为4.69m;蜗壳包角为165°的半径,值为3.85m;、蜗壳外包混凝土厚度,取1.5m。计算得 :=11.54m。(3)尾水管层尾水管层采用对称布置,按下式分别计算、。式中:尾水管宽度,值为6.12m;混凝土边墩厚度,取1.8m。计算得 :=9.72m。 取三者之中最大
14、值作为机组段长度,故的值为12.2 m。4.2 端机组段长度端机组段长度按下式计算:式中:端机组段加长,决定于安装场位置、桥吊宽度和工作范围,应保证机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内,并留有0.20.3m的裕度。依据经验,靠近安装场一端=0.2D1=0.45m,远离安装场的一端 =0.8D1=1.8m。取大值,计算得靠近安装场端机组段长度 :=12.2+0.45+0.3=12.95m,远离安装场端机组长度 :=12.2+1.8+0.3=14.3m。4.3 主厂房宽度主厂房的宽度为厂房上游侧宽度和厂房下游侧宽度之和。(1)上游侧宽度主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求,风罩内径B
15、=8.4m,厚度3=0.4m,通道宽1.5m,机械柜与周围的部件取为1m的检修场地;机旁盘厚度0.55m,盘前留有1.5m工作场地,盘后0.8m宽的检修场地;吊阀孔通过计算定出孔中心离发电机组中心水平向为3.29m,纵向为7m。另考虑发电机风道尺寸0.7m。通过布置,最后确定上游侧=8.4/2+1.5+0.4+0.55+0.8+1.5+0.7=9.65m。(2)下游侧宽度:主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求,通道宽1.5m,则=8.4/2+1.5+0.4=6.1m由上可知,=9.65+6.1=15.75m。4.4 安装场尺寸安装场的高程主要取决于对外道路及发电机楼板高程。因此,确定安
16、装场高程与发电机楼板同高,为81.18m,且进场公路与安装场同高安装场面积取决于一台机组扩大性检修。同时放下发电机转子、发电机上机架、发电机下机架直径、水轮机顶盖直径以及水轮机转轮五大件。发电机转子周围需留2m的检修空间,其它则需1m即可,且四大件必须在吊钩限制线以内,最终可取安装场宽度与主厂房同宽为15.75m;考虑吊车安装要求,吊钩限制线离安装场边墙距离为m;通过五大件的布置,可得到安装场长度为15.1m。4.5 主厂房长度主厂房的长度为安装场的长度与机组段长度之和。通过安装场和机组段的布置可知安装场长度为15.1m,机组段长度等于51.65m。从而可得主厂房的长度为:m5 厂区枢纽布置5
17、.1 主厂房布置主厂房布置在河道右岸,采用集中供水方式,经由卜型岔管为四台机组供水。(1)发电机层发电机采用上机架埋入式布置,需布置有发电机、调速设备(油压装置、电气柜、机械柜)、机旁盘、楼梯、吊物孔、吊阀孔、交通道等。(2)水轮机层水轮机层布置机墩、调速器、接力器、阀门操作设备、油、气、水管路、出线、电气设备、吊阀孔等,机墩采用圆筒式。(3)蜗壳层布置蝶阀、蜗壳、水泵渗漏及检修集水井,并设有通向水轮机的楼梯。详细布置见水轮机层、发电机层以及蜗壳层综合平面布置图。5.2 副厂房布置副厂房设在主厂房的上游侧,共布置三层,可以使布置紧凑,电缆线短,监视机组方便,主厂房下游侧采光通风良好。最低层与水轮机地面高程同高73.91m,布置排水泵室、空压机及储气筒室、油桶及油处理室、厂变及开关室、测量表计试验室、高压试验室、电工试验室、楼梯
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