水电站课程设计报告引水式径流水电站厂房设计

1、1.课程设计目的水电站厂房课程设计是水电站课程的里要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。为今后从事水电站厂房设计打下基础。课程设计题目描述和要求2.1工程基本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65n。电站设计引用流虽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，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

2、，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。1. 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又引入四台机组，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。2.2设计条件及数据厂区地形和地质条件：水电站厂址及附近经地质工作后，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

3、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2?2.5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. 水电站尾水位：厂址一般水位12.0米。厂址调查洪水痕迹水位18.42米。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。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。2.3课程设计成果要求厂房布置设计的内容为：根据给定的原始资料及机电设备，选择水轮机型号。决定厂房的型式及其在枢纽中的位置，进行厂区和厂房内部的布置，决定厂房的轮廓尺寸；计算管壁厚度并

4、进行管壁应力分析。完成厂区布置及主、副厂房布置得设计；绘制厂房典型平面图及剖面图；编写设计计算说明书。课程设计报告内容3.1水轮机型号选择根据该水电站的水头：平均静水头57.0米、最小水头50米、最大水头65米。水头作用范围5065m，在水轮机系列型谱表3-3，表3-4中查出合适的机型有HL230和HL220两种，现将两种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。表3-1大中型混流式转轮参数（暂行系列型谱）适用水头范转轮型号围使用型号旧型号V30HL310HL365,Q25-45HL240HL12335-65HL230HL263,H250-85HL220HL7023.2HL220

5、型水轮机的主要参数选择转轮直径Di的计算通过查水电站表3-6可得HL220型水轮机在限制工况下的单位流虽Qim=1150Ls=1.15mls，效率m=89%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流=89.15%,即假设iQ1二Q;m=1150LS=1.15m3,效率:=0.15%，八m=89%0.15%=89.15%。Nr上述的Qi、845和Nr二845KW、Hr二57.0m代入二0.442m9.81QHr9.811.1557570.8915253035404250607180841001201401601802002252502753003303804104505005506006507

6、007508008509009501000查表3-2选用与之接近而偏大的标称直径U=0.5m转速n的计算查水电站表3-4可得HL220型水轮机在最优工况下单位转速nw木口Hav=57.0m,n-i.HDi=0.5m代入nioM=70rmin初步假定n'。可讪=91%,将已知的7057-1057.0rmin0.5表3-3磁极对数与同步转速关系磁极对数P345789101214问步转速n(r/min)1000750600428.6375333.3300250214.3磁极对数P161820222426283032问步转速n(r/min)187.5166.7150136.4125115.41

7、07.110093.8磁极对数P3436384042464850同步转速n(r/min)88.283.3797571.468.262.560通过查表3-3磁极对数与同步转速关系，选取与之接近的同步转速n=1000r/min效率及单位参数修正查水电站表3-6可得HL220型水轮机在最优工况下的模型最高效率为Mmax-91.0%,模型转轮直径为Dim-0.46m,得原型效率max(1Mmax)A=1-(1-0.91)VD10.46=91.15%0.5机在最优工况和限制工况下的效率为：max1Mmax'=91.0%0.15%=91.15%二m*=89%?0.15%=89.15%(与假定值相同

8、)单位转速的修正值按下式计算n1=n10M(-'maxMmax-1)I则=，maxMmax-10.91150.91-仁0.0008:0.03,按规定单位转n10M速可不加修正，同时，单位流虽Q1也可不加修正。由上可知，原假定的H=91%、Q；=Q1M、n10=JM是正确的，那么上述计算及选用的结果D1=0.5m、n=1000rmin也是正确的。工作范围的检验在选定D1=0.5m、n=1000厂min后，水轮机的Qmax及各特征水头相对应的n；即可计算出来。水轮机在Hr、Nr下工作时，其Q；即为N：Q1max9.81D12HaHrQ1max,故20.898v1.15m3/s,9.810.

9、5257570.8915此值与原选用的Q1'=1.15m3/s相比，符合“接近而不超过”原则，说明所选的D1是合适的。则最大引用流虽为：'22I3Qmax=Q1maxD1；Hr=0.8980.5257=1.695m3/s与特征水头Hmax、Hmin、H相对应的单位转速为:nDi10000.5n1min=62.02r/min.Hmax65nD10000.5n.1max=70.71r/min,Hmin、50nU10000.5m一H;V57:66.23r/minnmax=70.71r/min和nimin=62.02r/min的直线，得这三根线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲

10、线的高效率区。所以对于HL220型水轮机方案，所选定的参数DA0.5m和n=1000r/min是合理的。吸出高度Hs的确定查小型水电站中册，水轮机部分，天津大学主编,P812-813表2-3和P840图2-24得气蚀系数0.133（限制工况），气蚀系数修正值4八=0.022（当HP=57.0米时），由此可求出水轮机的吸出高度为：A12Hs=10H=100.130.02257=1.154m900900可见，HL220型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.3HL230型水轮机的主要参数选择转轮直径D1的计算通过查水电站表3-6可得HL230型水轮机在限制工况下的单位流虽Q1m=1110L.s=1

11、.11m3.s,效率m=85.2%,由此可初步假定原型水轮机在该=85.59%,即假设工况下的单位流虽Q；=Q1M=1110Ls=1.11m3s,效率:=0.39%,5=85.2%0.39%=85.59%D1鱼-845=0.451m.9.81Q1H上述的Q1、和Nr=845KW:'Hl'隔.57!代入.570.8559查表3-2选用与之接近而偏大的标称直径DA0.5m转速n的计算查水电站表3-4可得HL230型水轮机在最优工况下单位转速n1oMa71rmin初步假定n=n；°吐90.7%，将已知的n1和Hav=57.0m,mH71、57-1072.08rminDi0.

12、5Di=0.5m代入通过查表3-2磁极对数与同步转速关系表，选取与之接近的同步转速n=1000r/min效率及单位参数修正查水电站表3-6可得HL230型水轮机在最优工况下的模型最高效率为Mmax=90.7%，模型转轮直径为Dim=0.404m,得原型效率：Dim0.404max-Mmax)?-0.907)591.09%DiV0.5效率修正值二max-Mmax=91.09%90.7%=0.39%,由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为：max.Mmax'=90.7%0.39%=91.09%二m*=85.2%?0.39%=85.59%(与假定值相同)单位转速的修正值按下式计算=

13、n1=n10MCmaxMmax_1)I则二.maxMma:-10.91090.907-仁0.0021:0.03,按规定单位n10M转速可不加修正，同时，单位流虽Q1也可不加修正。由上可知，原假定的H=91%、Q1=Qim、nio=n10M是正确的，那么上述计算及选用的结果Di=0.5m、n=1000rmin也是正确的。工作范围的检验在选定Di=0.5m、n=1000r.min后，水轮机的Q；max及各特征水头相对应的m即可计算出来。故Nl_Q1max9.81DHrHr29.810.557此值与原选用的Q1'=1.15m3/s相比，符合水轮机在Hr、Nr下工作时，其Q；即为Q1max,0

14、.935v1.15m3/s,570.8559“接近而不超过”原则，说明所Qmax=Q1maxD1气Hr=0.9350.52.57=1.765m3/s选的Di是合适的。则最大引用流虽为Qmax=Q1maxDi气Hr=0.9350.52.57=1.765m3/snimin.=62.02r/minJHmax<65nimax=70.71r/minAirHr与特征水头Hmax、10000.5二66.23r/min57Hmin、H相对应的单位转速为Qimax=0.935m3.s,在HL230ng水轮叩00005合特性曲线图上分别绘出nimax=70.71r/min和nimin=62.02r/min的

15、直线，得这三根线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性唳的高1000快5所以对于HL230型水轮机方案，；/Hminv-50所选定的参数Di=0.5m和n=1000r/min是合理的。nU1. 吸出高度Hs的确定查小型水电站中册，水轮机部分，天津大学主编，P812-813表2-3和P840图2-24得气蚀系数0.17（限制工况），气蚀系数修正值0.022（当Hp=57.0m时），由此可求出水轮机的吸出高度为：也10Hs=10H=100.170.02257二-0.955m900900可见，HL230型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.4HL220型与HL230型水轮机的比较分析为了便于比较

16、分析，现将这两种方案的有关参数列表如下：表3-4HL220型与HL230型水轮机参数对照表序号项目HL220HL2301模型转推荐使用的水头范围（m）508535652最优单位转速0|0（r/min）70.071.03取优单位流iQ10(m/s)1000913轮参数4最高效率口Mmax(%)91.090.75气蚀系数(T0.1330.176原型转轮参数转轮直径D1(m)0.50.57转速n(r/min)100010008最筒效率口max(%)91.1591.099额定出力Nr(kW)84584510最大引用流虽Qmax(m/S)1.6951.76511吸出高度HS(m)1.154-0.955由

17、表3-4可见，两种机型方案的水轮机转轮直径Di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，有利于提高年发电虽和减小电站厂房的开挖虽。故选择HL220型水轮机方案，即：选定水轮的型号为HL220WJ50。其主要参数如下：台数：四台；j£i:7000Kg;型号：HL702(220)WJ50;参考价格：22000元/台；额定转速：n=1000r/min设计水头：Hp=57.0m设计流虽：Qp=1.8m3/s额定出力：N=845KW;3.5水轮机装置方式的选择在大中型水电站中，其水轮发电机组的尺寸一般较大，安装高程

18、也较低，因此其装置方式多采用竖轴式，机水轮机轴和发电机轴在同一铅垂线上，并通过法兰盘联接。这样使发电机的安装高程较高不易受潮，机组的传动效率较高，而且水电站厂房的面积较小，设备布置较方便。对机组转轮的直径/、丁1m、吸出高度Hs为正值的水轮机，常采用卧轴装轮机的参数置，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。3.6调速器及油压装置的选择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

19、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(N?m)的经验公式：A=(200250)Q.Hmax。!=2251.33570.5:203(N?m)N.一=1.33m3/s9.81HmaxQ为最大水头下额定出力时的流H为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。3.7主厂房各层高程和主要尺寸的确定3.7.1水轮机安装高程Zs确定设计尾水位的水轮机过流虽，查水电站表2-5得：电站装机台数为4台水轮机的过流虽为1台水轮机的额定流虽。吸出高度：VHs乞10-二mVH900已知："=0.133,也坊=0.022,H=57

20、m,J尾水位12m12,Hs空100.1330.02257=1.15m900对应卧轴反击式水轮机：Zs=wHs-DJ2=121.15-0.5/2=12.9m3.7.2水轮机的地面高程由水轮机的布置方式可以知主机房地面高程为12.3m,即水轮机的地面高程为12.3m。3.7.3尾水管底板高程和出口高程由水轮机发电机组横剖面图AA得尾水管高度为3.70m,尾水管出口距离尾水室地板高度为0.75m,所以尾水管地板高程为尾水管底板高程=Zs-h,-h2=12.9-3.70-0.75=8.45m尾水管出口高程=Zs-h,=12.9-3.70=9.2mh'i尾水管高度,m;h2尾水管出口距离尾水室

21、地板高度,3.7.4厂房基础开挖高程根据尾水管底板高程8.45m，底板混凝土厚度取1.0m，则厂房基础开挖高程为7.45m。3.7.5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，对于侧主阀外廊与坑壁的距离不小于0.8m。厂内有吊车时，应将主阀布置在吊车工作范围之内。蝴蝶阀参数：?0.8m手电动操作；里虽：阀体340Kg;活门：277Kg;启闭方式：电动操作；主要尺寸：a=1730mm;b=880mm;c=350mm;d=850mm;e=470mm。d图3-1立式蝴蝶阀外形示意图

22、所以，蝶阀坑宽度=d+1000+800=2650mm=2.65m蝶阀坑高度=a1000=1730+1000=2730mm=2.73m3.7.6尾水室的尺寸图3-2弯锥形尾水管尾水室尺寸由图3-2所示：D3二Di?0.51cmL=34D3v-12140h=(1.11.5)D3c=0.85D3b=(1.01.2)D3V5=(0.2350.7).H，经济流速取1ms。根据水轮发电机组剖面图A-A、B-B，已知D3=0.5m,L=3.7m,h=0.75m;求出c=0.425b=0.51,所以尾水室的宽度为B=0.51+0.51+1.08=2.1m。该水电站的设计引水流虽7.2立方米每秒，并且由于有4个

23、水轮机所以，尾水室的流虽Q18Q=7.24=1.8m3.s,经济流速V=1m/s,A=一=1.8m2=bh,h=18=0.86m。V2.1所以该尾水室的宽度取2.0m，高度取1.5m。3.7.7尾水渠的尺寸尾水渠的流虽一=7.24=1.8m3s,经济流速V=1.5m/s,A二一=1.2m2?VA12、h0.57m。所以该尾水渠的宽度取2.0m，高度取1.5m。b2.13.7.8吊车轨顶高程吊车轨顶高程二发电机层地面高程+发电机层楼板至吊车轨顶高度发电机层楼板至吊车轨顶高度，根据吊车吊运最长部件的方式，外形尺寸及安全距离确定，厂房内最长吊运部件为尾水管，高度为3.7m对于卧式水轮机吊车轨顶高程I

24、:-Zsh3h4h5h6h7h3为机组部件外露高度取1.5m0.3m，垂h4为吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；水平净距直净距0.6m1.0m。取0.8m,h5最大吊运部件的高度取尾水管的高度为2.1mh6-吊运部件与吊钩之间的距离（一般在1.01.5m左右）取1.2mh7主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面高程，已知吊车梁采用柳州起里工具厂的,跨度为11m，对应的吊钩极限位置为0.98m，取1m。即吊车轨顶高程=12.9+1+0.8+2.1+1.2+1=19m,如图3-3。轨顶高程19.0m1.2m2.Im0.8m10111水轮机安装高程12.9e图3-3吊装过程各部分尺寸示意图3.7.

25、9厂房天花板高程和厂房顶高程为了检修吊车和布置灯具，需在小车顶端到厂房天花板或屋顶大梁底面之间，留出至少0.3m的安全高度。吊车在轨顶以上的高度由吊车规格决定。天花板高度=吊车轨顶高程+吊车在轨顶以上的高度+安全超高综合考虑，厂房天花板周程定为20.5m。3.8主厂房的长度和宽度3.8.1机组间距Lc机组的布置方式：机组的布置方式对确定厂房轮廓尺寸有较大的影响。其布置方式有纵向布置、横向布置和斜向布置三种。本设计厂房中的机组布置采用横向布置，机组等距离布置。卧式机组厂房尺寸的原则有:1、机组间距应满足两点：发电机转子安装、检修时能抽出和套入；设备外廓之间的距离，一般为2m左右。靠机组设备外端与

26、侧墙的距离，同样满足上述要求。2、电气屏柜与设备之间的距离，对于有吊车的厂房，一般不宜小于1.5m。控制屏、动力屏后端离墙应有0.81.0m的距离。3、当厂内设有主阀时，应设主阀坑，上下游侧与压力钢管连接的法兰面与墙的距离，一般不应小于300毫米。4、安装间的面积，应满足一台机组扩大性检修的需要，一般可取为一个机组段长度的1.01.3倍，视机组容虽和台数而定。5、当厂内设有吊车时，确定厂房宽度应考虑到吊车的标准跨度要求。根据以上原则确定：机组间距Lc取6m。3.8.2边机组段长度与安装间相邻的边机组长度，必须满足发电机层设备布置要求，下部块体结构尺寸应考虑蜗壳外围或尾水管边墙的混凝土厚度0.8

27、m以上，而与安装间相对一端边机组段长度，除满足设备布置外，为了保证边机组在吊桥工作范围以内，则L!-Jx,其中J为吊桥主钩至桥吊外侧的距离，x为吊车梁末端挡车板的长度，X一般为0.40.9叶由此取边机距离墙壁的长度L,=4.5m,L2=5.5m。3.8.3安装间的长度安装间的长度当机组台数不超过46台时，可按检修一台机组时能放置四大部件并留有做够的工作通道来确定。初步设计时，可采用La=(1.01.5)Lc,故取安装间的长度为8m。3.8.4主厂房的总长度当n、Lc、L,、L2、La确定后，则主厂房的总长度为：L=(n-1)LcL,L2La=364.55.57=35m厂房两边的墙体采用的厚度为

28、0.37m,墙壁中轴线距离外墙的距离为0.2m柱子的尺寸为0.60.4m3.8.5厂房的宽度主厂房的宽度应从厂房上部和下部结构的不同因素来考虑。上部宽度取决于吊车的跨度，发电机尺寸、最大部件的吊运方式、辅助设备的布置与运行方式等条件。厂房下部宽度取决于蜗壳和尾水管的尺寸。根据水轮机发电机组横剖面图AA得机组总厂约为6m,并考虑厂内交通及10t吊车的标准跨度为10m和保证能套入和抽出发电机转子，墙体宽度等因素，定出厂房的宽度为11m。3.9安装间的布置3.9.1安装间的位置安装间一般均布置在主厂房有对外道路的一端,高程和主厂房高程一至。对外交通通道必须直达安装间,车辆直接驶入安装间以便利用厂房桥

29、吊卸货。水电站对外交通运输道路可以是铁路、公路、或水路。对于中小型水电对外交通运输道路站采用公路。3.9.2安装间的尺寸安装间与主厂房同宽以便桥吊通行，所以安装间的面积就决定了它的长度。安装间的面积可按一台机组扩大性检修的需要确定，一般考虑放置四大部件，即发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮、水轮机顶盖。四大部件要布置在主钩的工作范围内,其中发电机转子应全部置于主钩起吊范围内。发电机转子和水轮机转轮周围要留有12m的工作场地。3.9.3安装间的布置安装间内要安排运货车的停车位置主变压器有时也要在安装间进行检修,这时要考虑主变压器运入的方式及停车点。主变压器大修时常需吊芯检修,在安装间上设尺寸相

30、同的变压器坑。发电机转子放在安装间上时主轴要穿过地板,地板上在相应位置要设大轴孔，下要设大轴承台，并预埋底脚螺栓。安装间大门尺寸选用4.0mx4.5m。3.10主厂房内机电设备布置及交通运输3.10.1主厂房内机电设备的布置主厂房内的机电设备主要的有水轮发电机组及其辅助附属设备（调速器、励磁盘及机旁盘），蝴蝶阀等。机组及其辅助附属设备：调速器布置在发电机房，四周均留有大于1.0m宽的空间，以便于操作维修。调速器紧邻发电机，以缩短管路和运行操作方便。励磁盘与机旁盘装置在距离墙壁0.8m处。3.10.2吊物孔水电站厂房只在发电机层设有吊车，其他层如水轮机层的一些小型设备需要检修时，要将其吊运到发电

31、机层的安装场，这就需要在发电机层的楼板上设置吊物孔，用于起吊发电机层以下几层的一些小型设备。孔尺寸为2.2mx1.6m的吊物孔，盖有承St盖板。3.10.3调速器型号：XT-300台数：4台接力器全彳亍程：150mm接力器全行程时间：1.55s外形尺寸：长宽高（mm）1635100017851081kg参考价格：20000元安装位置为机组右边组成：压力油罐、储油槽和油泵。3.11副厂房布置副厂房：应紧靠主厂房，基本上布置在主厂房的上游侧，下游侧和端部，可集中一处，也可分两处布置，本设计布置在主厂房的上游侧。副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容虽、机组台数、电站在电力系统中的作用等因素。

32、1、中史控制室中控室是为了集中地对整座电站发电、配电、变电设备以及下游水位、流虽进行监视和控制而集中布置各种控制仪表的专门房间。其中布置有各种指示盘、同步盘、记录盘等控制盘、直流盘、保护盘和信号盘等，它是电站的神经中枢。中控室应尽虽靠近主机房，交通方便。同时与开关站之间有方便通道联系。引水式厂房中史控制室应尽虽靠近主机房和开关站之间，并靠近机组。一般也常布置在主厂房的一端，此时应结合装机顺序对初期发电和分歧过度的各种电缆、维护通道等进行统盘考虑，以保证中控室的安全运行。中控室的净高度一般为44.5m.。中控室和发电机层之间最好用玻璃做成隔音墙。中控室下层应设电缆层或电缆夹层，净高度一般不小于2

33、m,也不宜大于2.5m。中控室附近应设置交接班室、值班室及厕所等。中控室的长为10m，宽为6m,中控室内放置7面保护屏，7面控制屏，3面厂用屏，3面直流屏，外形尺寸均为宽长（cm）5580,并设置一个工作台。中控制的净高取4.5m,总的高度为6.5m。由于该电电站为小型电站，故不设载波电话室，只在中史控制室中设一载波机。2、高压开关室发电机低压配电设备是指发电机引出线至主变压器升压前的低压配电设备。位于发电机和主变压器之间，并尽可能缩短其距离。发电机低压配电设备通常布置于成套的开关柜中，其副厂房称为高压开关室。高压开关室，当其长度超过7米时，应设两个向外开的门出口，通向其他房间或室外。不应布置

34、在厕所、浴室的下面。高压开关室长为10m，宽为6m,里面放置13个高压开关柜，将开关柜设置成两排，中间的维护通道为1m,尺寸为长宽高（cm）120120320。开关室布置在安装场上游侧，开关室设有一宽度为1.5m的门和一宽度为0.9m的门。3、厂用设备的布置厂用电大部分是交流电，厂用变压器常设两台，一台备用，布置在厂用开关室内。厂用电小部分是直流电，主要供给操作电路、信号以及继电器用电。直流电来自蓄电池，厂房一般需设直流电设备室。直流配电室一般包括蓄电池室、酸室、套间、充电机室、通风机室、直流配电盘等，它们应作为一个整体而布置在一起，并接近中控室。蓄电池室应尽虽布置在中控室及配电装置室上部。其

35、入口设有酸室和套间，以防酸气歪流。根据以上要求将贮酸室布置在中控制的旁边，宽度为2.5m,长度为6m;蓄电池室布置在贮酸室的旁边，宽度为3.5m，长度为6m。4、楼梯厂房各层之间用楼梯作主要交通通道，运行人员上下各层从楼梯上通行。从副厂房到安装间的楼梯宽为1.5m，从主厂房到副厂房的楼梯宽为1.2m。5、值班室和卫生间值班室和卫生间布置在中控室旁边，值班室长为6m，宽为3m;卫生间长为4.5m,宽为3m。&休息室和工具间工具间布置在发电机层旁边，邻近安装间的位置，作为放置日常工具与零碎用品的场所。故将工具间布置在开关室的旁边，邻近安装场，长度为3.5,宽度为3,m,。休息室布置在卫生间

36、附近，长为3m，宽为2.5m。7、主变压器场变压器场应尽虽布置在露天场地，保证良好的通风条件；最好能靠近低压配电装置和主厂房，可减少事故几率；其场地最好与装配厂高程一致，并有轨道相连，以便与将变压器运送到装配场进行检修。变压器场面积为12X10m。8、对外交通引水式厂房一般沿河岸布置，进厂公路可沿等高线从厂房。公路要直接通入主厂房的安装间，临近厂房一段应是水平，长度不小于20m,并有回车场地。公路的坡度不宜大于10%12%，转弯半径大于20m。公路宽采用6米。3.12钢管应力分析3.12.1基本资料确定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

37、的下镇墩内经分又引入四台机组，支管直径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。根据工程经验和设计要求，在压力前池后设一上镇墩，与下镇墩用内径为1.2m的压力钢管相连，支敦间距10m，管轴线与地面倾角，=30，上镇墩以下2m处设伸缩节，填料长b=0.3m，与管壁摩擦系数f=0.25,支墩为滚动式，摩擦系数f=0.1，钢材糙率n=0.0135，钢材允许应力Icl-120MPa，焊缝系数0.95,钢管末跨跨中心处工作静水头h=57.0，水击压力AH-0.3H。，要求对末跨跨中断面'校核管壁应力强度°校一1断面的（|）=0o利I180oo

38、简图如下:本次设计的荷载组合选定为正常运行情况，轴向力主要右A1、A5、A6>A7,A8。3.12.2管壁厚度的确定1、管壁厚度的初步确定管壁的计算厚度？计按锅炉公式计算：H-57m,D=1.2m,=0.95A"20Mpa带入公式，计算得：M:HD?HD0.001(57+0.3汉57)10八120'计4.5mm钢管壁厚为：二：计-2mm=4.52=6.5mm。2120.8520.950.85120考虑钢板厚度的误差及运行中的锈蚀和磨损，加上2mm的裕度，所以初步确定2、管壁的刚度校核：已知._4,且.6mm,D=1.2m。8001200所以=6.5_?4=5.5,且.6

39、mm,故满足刚度校核要求。8003、稳定校核：已知若管壁稳定则要满足:.t-D=9?23但,计二6.5mm，所以稳定130130不满足要求，因此在实际安装的过程中应该加加劲环。4、管壁厚度选择考虑到稳定要求，制作上方便及已有材料，实际制作厚度为8mm。3.12.3跨中1-1截面应力分析1、切向应力二二管壁的切向应力主要由内水压力引起的，对于倾斜的管道，若管轴与水平线H±DD2COSVCOS，24的倾斜为；：,则切向应力为D、：一管道的内径和管壁的厚度，cm一水的容重,0.001kgf/cm3为30H一管顶以上的计算水头，cmD又因为一cosAcos22二一管壁的计算点与垂直中线的构成

40、的圆心角，取0:一管轴与水平线的夹角,12cos30COS0=0.5196m:0.05Hp=2.85m，所以上HpD9.81571.21.3=54.52MPa2、29008式等号右端的第二项是次要的，可以不要计入，则原公式如下:3.12.4径向应力匚管壁的内表面的径向应力J等于该处的内水压强，即=-H=-9.81571.3二-0.727MPa3.12.5轴向应力匚x跨中断面的轴向应力由两部分组成，即由水里和管里引起的轴向弯曲应力戈A二X1及表各轴向力引起的应力匚X3,其中匚X3-。由上述基本资料可得:=-120.25kNA二-gTAsin即二(二1.2070.0089.817.85)103si

41、n30AD12-D2H(1.2162-1.22)9.81(110-103)1.3=-2.71kN44:.2-2AD0hw1.29.810.49-5.44kN44-:D1bfkH1.2160.30.259.8157-1030.51.3=-20.09kNAs八f(QpQw)cos21010cos3000.1-115.37kN二1.2080.0089.817.51.29.814'A二AA5人A7乓=-263.86kNF1.2162-1.22=0.0303m2X3-263.86-8.7MPa0.0303412M(qsqw)|cos:101''±2兀'2=一*7

42、.85汇9.81汇0.008江1.208江江+9.81况1.2火一产10汇cos30=116.26kN4Jn工-4M当二=00时,-xi4116.26cos00=-12.86MPa二1.220.008仆诃0时一1微A0Acos。0=12?86Mpa二。+o、z1x33.12.6跨中1-1截面强度校核当-00时：8.7-12.86=21.56MPa-0.727MPa,;丁-54.52MPaX-21.560.72720.72754.52221.5654.522rr_；r1；V1；x=-2=68.1MPa:1200.95=114MPa故当V-00时，1-1截面满足强度要求当一90时:;x=；:z1&

43、#39;x3=8.7-12.86二-4.16MPa-0.727MPa,;-54.52MPaIb=j八bx"r2_(%_6I=4.16+0.7272+(0.727+54.52f+(4.16+54.52P=57.04MPa:1200.95=114MPa故当二=90。时，1-1截面满足强度要求。结论4.1成果评价本设计从设计资料分析、水轮机型号选择、主厂房的各层高程确定、尺寸布置、副厂房的布置等都是按照课本所学方法进行计算，符合设计规范，其设计计算成果具有较高的可靠性。但在整体的设计过程中，由于设计资料的不完善，导致出现了一些问题。第一，没有说明厂房、开关站各比较方案的地形、覆盖层厚度、岩

44、性、构造、基岩风化深度、水文地质条件及主要工程地质问题，提出地质选择意见、岩土物理力学性质参数和处理意见。在厂房布置上没有考虑地形地质条件，没有考虑厂房机组之间应设伸缩缝。应把整个厂房划分成中间机组段边机组段及安装间段三种独立体并分别对每段进行整体稳定及地基应力计算满足规定的安全度。第二，缺少电气部分的设计，包括水电站接入电力系统地理位置、电气主接线方案、厂用电接线图等。厂房设计工程中只考虑了土建部分的设计，没有考土建部分内部的布线。第三，没有进行消防设计，没有根据防火间距及疏散要求，说明厂区内各建筑物、主变压器、露天油罐或油罐室以及道路等的布置，提出各主要生产场所、主要机电设备的消防设计及主

45、要消防设施配置，对有特殊要求的生产场所，提出通风、防烟及排烟等设计要求。如选定消防水源、供水设施、消防供水虽和水压力、主要设备及其布置。生产场所火灾事故照明、疏散标志的配置。因此，本次设计完成了学习的任务，但也发现了一些存在的问题，需要以后的努力学习达到要求。4.2课设感受为期两周的水电站厂房课程设计已经接近尾声了，通过这次课程设计，让我对书本上的内容有了更深刻的理解，同时也让我深刻明白了理论联系实际的里要性。为了能尽快地完成任务，我在网络上查了很多资料，图书馆也借了一些有用的参考书，包括相关规范。这次课设的内容是对水电站课程所学知识的实践化,因此，设计的过程就要理论结合实践。在做的过程中我遇

46、到了很多问题，甚至做到后面了，发现前面的步骤出了问题，结果只能返工。但在返工的过程中，我做的比以前跟仔细，更谨慎，同时多做了一遍，知识就掌握的更深。通过这次，真正学到了很多实实在在的东西，比如计算机绘图、编写设计文件、应用计算机和查阅规范等资料的能力提高了，这些都是课堂上无法学到的东西，很大程度上提高了自己的动手和动脑的能力。参考书目:1 刘启钊.水电站.北京：中国水利水电出版社，2007.2 马善定、汪如泽.水电站建筑物.北京：中国水利水电出版社，1996.3 焦爱萍、王卫、梁建林.水利水电工程专业毕业设计指南.郑州：黄河水利出版社，2003.4 林继铺.水工建筑物（第五版）.北京：中国水利

47、水电出版社，2009.5 中华人民共和国水利部.SL266-2001水电站厂房设计规范.北京：中国水利水电出版社，2001.6 天津大学水利系.小型水电站.北京：水利电力出版社，1979.原文已完。下文为附加文档，如不需要，下载后可以编辑删除，谢谢施工组织设计本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理力来进行编制的。编制时，我公司技术发展部、质检科以及项目部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺，特制定本施工组织设计。一、工程概况：西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区，橡胶厂对面。本工程由宁夏燕宝房地产开发有限公司开发，银川市规划建筑设计院设计。本工程耐火等级二级

48、，屋面防水等级三级，地震防烈度为8度，设计使用年限50年。本工程建筑面积:27#楼3824.75m2;30#楼3824.75m2。室内地坪土0.00以绝对标高1110.5m为准，总长27#楼47.28m;30#楼47.28m。总宽27#楼14.26m;30#楼14.26m。设计室外地坪至檐口高度18.600m，呈长方形布置，东西向，三个单元。本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。外墙水泥砂浆抹面，外刷浅灰色墙漆。内墙面除卫生间200x300瓷砖，高到顶外,其余均水泥砂桨罩面，刮二遍腻子；楼梯间内墙采用厚胶粉聚苯颗粒保温。地面除卫生间200x200防滑地砖，楼梯间50厚细石碌1:1水泥砂浆压光

49、外，其余均采用50厚豆石碌毛地面。楼梯间单元门采用楼宇对讲门，卧室门、卫生间门采用木门，进户门采用保温防盗门。本工程窗均采用塑钢单框双玻窗，开启窗均加纱扇。本工程设计为节能型住宅，外墙均贴保温板。本工程设计为砖混结构，共六层。基础采用C30钢筋碌条形基础，上砌MU30毛石基础，砂浆米用M10水泥砂浆。一、二、三、四层墙体米用M10混合砂浆砌筑MU15多孔砖；五层以上采用M7.5混合砂浆砌筑MU15多孔砖。本工程结构中使用主要材料：钢材：I级钢，II级钢；碌：基础垫层C10，基础底板、地圈梁、基础构造柱均米用C30,其余均C20。本工程设计给水管采用PPR塑料管，热熔连接；排水管采用UPVC硬聚

50、氯乙烯管，粘接；给水管道安装除立管及安装IC卡水表的管段明设计外，其余均暗设。本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。本工程设计照明电源采用BV2.5铜芯线，插座电源等采用BV-4铜芯线；除客厅为吸顶灯外，其余均采用座灯。二、施工部署及进度计划1、工期安排本工程合同计划开工日期：2004年8月21日，竣工日期：2005年7月10日，合同工期315天。计划2004年9月15日、八刖完成基础工程，2004年12月30日完成主体结构工程，2005年6月20日完成装修工种，安装工程穿插进行，于2005年7月1日前完成。具体进度计划详见附图一1（施工进度计划）。2、施工顺序基础工程工程定位线（验线）T挖

51、坑T钎探（验坑）T砂砾垫层的施工T基础碌垫层T刷环保沥青T基础放线（预检）7碌条形基础T刷环保沥青7毛石基础的砌筑7构造柱碌7地圈梁7地沟7回填工。结构工程结构定位放线（预检）7构造柱钢筋绑扎、定位（隐检）7砖墙砌筑（+50cm线找平、预检）7柱梁、顶板支模（预检）7梁板钢筋绑扎（隐检、开盘申请）7碌浇筑7下一层结构定位放线7重复上述施工工序直至顶。内装修工程门窗框安装7室内墙面抹灰7楼地面7门窗安装、油漆7五金安装、内部清理7通水通电、竣工。外装修工程外装修工程遵循先上后下原则，屋面工程（包括烟道、透气孑L、压顶、找平层）结束后，进行大面积装饰，塑钢门窗在装修中逐步插入。三、施工准备1、现场

52、道路本工程北靠北京西路，南临规划道路，交通较为方便。场内道路采用级配砂石铺垫，压路机压。2、机械准备设2台搅拌机，2台水泵。现场设钢筋切断机1台，调直机1台，电焊机2台，1台对焊机。现场设木工锯，木工刨各1台。回填期间设打夯机2台。现场设塔吊2台。3、施工用电施工用电已由建设单位引入现场；根据工程特点，设总配电箱1个，塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个；电源均采用三相五线制；各分支均采用钢管埋地；各种机械均设置接零、接地保护。具体配电箱位置详见总施工平面图3、施工用水施工用水采用深井水自来水，并砌筑一蓄水池进行蓄水。楼层用水采用钢管焊接给水管

53、，每层留一出水口；给水管不置蓄水池内，由潜水泵进行送水。4、生活用水生活用水采用自来水。5、劳动力安排结构期间：瓦工40人；钢筋工15人；木工15人；放线工2人；材料1人;机工4人；电工2人；水暖工2人；架子工8人；电焊工2人；壮工20人。装修期间抹灰工60人；木工4人；油工8人；电工6人；水暖工10人。四、主要施工方法1、施工测量放线施工测量基本要求A、西夏建材城生活区17#、30#住宅楼定位依据：西夏建材城生活区工程总体规划图，北京路、规划道路永久性定位B、根据工程特点及v建筑工程施工测量规程DBI01-21一95,4、3、2条，此工程设置精度等级为二级，测角中误差土12,边长相对误差1/

54、15000。C、根据施工组织设计中进度控制测量工作进度，明确对工程服务，对工程进度负责的工作目的。工程定位A、根据工程特点，平面布置和定位原则，设置一横一纵两条主控线即27#楼：（A）轴线和（1）轴线；30#楼：（A）轴线和（1）轴线。根据主轴线设置两条次轴线即27#楼：（H）轴线和（27）轴线；30#楼：（H）轴线和（27）轴线。B、主、次控轴线定位时均布置引桩，弓I桩采用木桩，后砌一水泥砂浆砖墩；并将轴线标注在四周永久性建筑物或构造物上，施测完成后报建设单位、监理单位确认后另以妥善保护。C、控轴线沿结构逐层弹在墙上，用以控制楼层定位。D、水准点：建设单位给定准点，建筑物土0.00相当于绝对

55、标高1110.500m基础测量A、在开挖前，基坑根据平面布置，轴线控制桩为基准定出基坑长、宽度，作为拉小线的依据；根据结构要求，条基外侧1100mm为砂砾垫层边，考虑放坡，撒上白灰线，进行开挖。B、在垫层上进行基础定位放线前，以建筑物平面控制线为准，校测建筑物轴线控制桩无误后，再用经纬仪以正倒镜挑直法直接投测各轴线。C、标高由水准点引测至坑底结构施工测量A、首层放线验收后，主控轴一引至外墙立面上，作为以上务层主轴线竖身高以测的基准。B、施工层放线时，应在结构平面上校投测轴线，闭合后再测设细部尺寸和边线。C、标高竖向传递设置3个标高点，以其平均点引测水平线折平时,尽量将水准仪安置在测点范围内中心位置，进行测2、基坑开挖本工种设计地基换工，夯填砂砾垫层1100mm;根据此特点，采用机械大开挖，留200mm厚进行挖工、铲平。开挖时，根据现场实际土质，按规范要求1:0.33放坡，反铲挖掘机挖土。开挖出的土，根据现场实际情况，尽量留足需用的好土，多余土方挖出，避免二次搬运。人工开挖时，由技术员抄平好水平控制小木桩，用方铲铲平。挖掘机挖土应该从上而下施工，禁止采用挖空底脚的操作方法。机械挖土，先发出信号，挖土的时候，挖掘机操作范围内，不许进行其他工作，装土的时候，任何人都不能停留在装土车上。3、砌筑工程材料砖：MU15多孔砖，毛石基础采用MU30毛石。砂浆：