某水电站厂房计算书.doc

水电站厂房水电站厂房第一节 几种水头的计算(1) Hmax=Z蓄Z 单机满出力时下游水位 Hr= Z蓄Z 全机满出力时下游水位 Hmin=Z 底Z 全机满出力时下游水位 一、Hmax的计算。 1 假设 Hmax=84m由公式 Nr=K Q H公式中 Nr 为单机出力 50000KWK 为出力系数 8.5H 为净水头=H0H=0.97H0 (H=0.03H0)Q 为该出力下的流量。故解出 Q=70.028m3/s 查下游流量高程表得下游水位为 198.8m上游水位为 284mH=0.03 (284198.8)=2.6m 又因为 284842.6= 197.42 重新假设 Hmax=83m 由公式 Nr=K Q H 解出 Q=70.87m3/s 查下游流量高程表得下游水位为 199.3m上游水位为 284mH=0.03 (284199.3)=2.5m 又因为 284832.5=198.5 故 Hmax=83m 二、Hmin的计算。 1 假设 Hmin=60m由公式 Nr=K Q H公式中 Nr 为全机出力 200000KWK 为出力系数 8.5H 为净水头=H0H=0.97H0 (H=0.03Ho)Q 为该出力下的流量。故解出 Q=392.16m3/s 查下游流量高程表得下游水位为 203.50m上游水位为 264mH=0.03 (264203.50)=1.80m 又因为 264601.80=202.20 203.402 重新假设 Hr=78m 由公式 Nr=K Q H 解出 Q=301.66m3/s 查下游流量高程表得下游水位为 203.33m上游水位为 284mH=0.03 (284203.33)=2.34m 又因为 284782.34=203.66 = 203.33 故 Hr=78m 第二节 水轮机的选型(7) 根据该电站的水头范围和该机组的出力范围，在水轮机系列型谱表中查出该电站最好 选择 HL220 机型。 一、水轮机的额定出力计算。Nr = Ngr / 公式中 Ngr 为水轮机额定出力。 为水轮机效率为 90%。Nr 为水轮机出力为 55430KW。故 Ngr 为 5.543 万 KW 二、水轮机转轮直径的计算。为水轮机模型效率为 89%。m1为该出力下模型的流量。smQm/15. 13由此初步假定原型水轮机在该工况下 ,效率 smQQM/15. 13 11%91由公式： 得 rrrHHDQN2 1181. 9mD6998. 21又因为转轮直径应选符合转轮直径系列并比计算值稍大的值故为 2.75m。1D三、水轮机转速 n 的计算。初步假定 （对于坝后式min/7010rnmmnn1010mHHrav1 .8295. 0/水电站）由公式min64.23075. 21 .827011rDHnnav又因为水轮机的转速要采用发电机的标准转速，为此要选取与上述公式得出的转 速相近的发电机的标准转速。常选取稍大的标准转速作为水轮机采用的转速。故为 250 r/min。 又因为当 n = 250 r/min 时水轮机的效率比较低，故选取比标准转速稍小的标准 转速。 故选取 n = 214 r/min。 四、效率与单位参数修正。HL220-2750 的 %91maxMmmmDm46. 04601求得原型（当水头 H150m 时%3 .96)1 (1511 maxmaxDDM M效率修正值：考虑原型与模型水轮机在制造工艺、质量%3 . 5%91%3 .96上的差异，在已求得的值中减去一个修正值则由此原型水轮%0 . 1%3 . 4机在最优工况下的效率为:%3 .95%3 . 4%91maxmaxM与假定值不等，重新假定。%3 .93%3 . 4%89maxM重新假定： ,效率 smQQM/15. 13 11%3 .93得 rrrHHDQN2 1181. 9mD666. 21又因为转轮直径应选符合转轮直径系列并比计算值稍大的值故为 2.75m。1DHL220-2750 的 %91maxMmmmDm46. 04601求得原型（当水头 H150m 时%3 .96)1 (1511 maxmaxDDM M效率修正值：考虑原型与模型水轮机在制造工艺、质量%3 . 5%91%3 .96上的差异，在已求得的值中减去一个修正值则由此原型水轮%0 . 1%3 . 4机在最优工况下的效率为%3 .95%3 . 4%91maxmaxM与假定值相等。%3 .93%3 . 4%89maxM单位转速修正值： %3 . 21%91%3 .95) 1(maxmax 101M mnn由于 按规定单位转速可不加修正，同时单位流量 Q 也可不修正，由上%0 . 3101mnn可见，原假定，正确，所以为 2.75m 和 n = 214 %3 .93MQQ11mnn10101Dr/min 是正确的。 五、水轮机工作范围的检验。smsmHHDNQrrr33 2 1max115. 108. 1%3 .93787875. 281. 95155081. 9则水轮机最大引用流量：smHDQQr32 1max1max13.727875. 208. 1与特征水头 Hmax，Hmin,Hr相应单位转速为：min59.648375. 2214max1 min1rHnDnmin62.765975. 2214min1 min1rHnDnmin63.667875. 22141 min1rHnDnr效率验证如图： 六、水轮机吸出高度 Hs 的计算。Hs = 10/900（ +）H 公式中为电站的海拔高程为 203.79m。 （由多年平均流量 Q=100 秒立方米） 为水轮机的汽蚀系数为 0.133。 为水轮机的汽蚀系数修正值为 0.02。313. 278)02. 0133. 0(90079.20310sH第三节 发电机的选型 一、发电机的外型尺寸。 n=214r/min>150r/min 故采用悬式发电机。1 主要尺寸估算极距： （查表 32 得 查水电站表 542pSkf j108jk8 得 p=14）cm03.60)142(55430)108(4(2).定子内径：cmpDi316.53503.6014. 31422（3）.定子铁芯长度：cmnCDSleit t65.150214316.53510555430262（4）.定子铁芯外径：因 n=214r/min>166.7r/min有cmDDia352.60703.602 . 1316.5352 . 12 平面尺寸估算定子机座外径：因 n=214r/min>166.7r/min，有cmDDa38.69214. 11风罩内径：因 KVASt20000cmDD38.89220012转子外径：cmDDi316.455402316.53523下机架最大跨度：因 KVASKAVt10000010000（查表 ）cmDD4406054mD8 . 35推力轴承外径和励磁机外径：根据发电机容量查表得：取mmmmDmmmmD26001600,3600260076cmDcmD235,335763 轴向尺寸的计算 定子机座高度：因 n=214r/min cmlht71.27003.60265.15021上机架高度：cmDhi83.133316.53525. 025. 02推力轴承高度、励磁机高度和永磁机高度：查表得：mmhmmhmmhmmh900600,1200800,24002000,200015006543取cmhcmhcmhcmh80,100,200,1756543下机架高度：悬式非承载机架：cmDhi24.64316.53512. 012. 07定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离：悬式非承载机架：cmDhi3 .80316.53515. 015. 08下机架支承面至主轴法兰盘之间的距离：cmhmmh120,150070099转子磁轭轴向高度：无风扇：cmmmlht65.2106065.150)600500(10发电机主轴高度：cmhhhhhhhhH84.98498654321cmHh78884.9848 . 0)9 . 07 . 0(11定子铁芯水平中心线至主轴法兰底盘之间的距离：cmhhh2 .33546. 010112二、发电机的重量估算1 发电机总重：)(7 .365)21455430()108()(32321tnSkGef f2 发电机转子重：)(85.182212tGGf3 发电机飞轮力矩：因 100r/min<n<375r/min 取2 . 52k)(4 .278065.50. 1)316.35. 5(2 . 525 . 35 . 3 22mtlDkGDti二、轮机蜗壳外型尺寸的计算由于，因此采用金属蜗壳。mmH4083max查资料得：i0009001800270蜗壳外缘至机组中心的距离1ADRi2.08×2.75=5.721.86×2.75=5.1 151.58×2.75=4.34 51.24×2.75=3.41蜗壳圆断面半径1BDi0.64×2.75=1.760.54×2.75=1.4 850.4×2.75=1.10.34×2.75=0.93 5蜗壳椭圆断面长半径11BD0.64×2.75=1.760.54×2.75=1.4 850.4×2.75=1.10.34×2.75=0.93 5蜗壳椭圆断面短半径12CD-0.2×2.75=0.55蜗壳进口直径：（查表得）100DD34. 10mDD685. 375. 234. 1100蜗壳断面长：mRRRL07.1035. 472. 5001800蜗壳断面高：mRRRh525. 841. 3115. 50027090金属蜗壳座环尺寸：查表得：250,125,55. 4,65. 3kmDmDab第四节 调速系统(7) 一、调速器的选择调速功计算： 水轮机在该工况的效率 mH83maxkwNr55430%89smQ349.7689. 03 . 881. 955430属于大型调速mN HkNAr3000063.17461 83554304 . 13232max85. 0器。 二、接力器选择 1 接力器直径的计算 采用标准导水机构用两个接力器操作选用额定油压为 4.0Mpa已知导叶数 ，采用标准正曲率导叶，查表 64max 10HDbDds240z取为 0.03，=0.25。032. 0029. 010 Db选用与之偏大的mHDbDds376. 08325. 075. 203. 0max 10mmds400 2 接力器的最大行程的计算在 HL220 模型综合特性曲线上由设计工况点： min63.661rnr查得smQ3 max108. 1又 则30max0a460MD240zmmzDzDaaMM M87.20924460243218300000 max0max0maS336. 087.2096 . 1)8 . 14 . 1 (max0max3 接力器容积的计算两个接力器总容积32 max2076. 0336. 0376. 0214. 32mSdVss4 主配压阀直径的选择由公式：得)4,4(4sTsmVVTVds ssmmd784414. 3076. 04取与之偏大的 d=80mm 即选用 DT-80 型电气液压式调速器。 三、油压装置的选取 油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油，则油压装置压力油罐的容积按经验公式：选择与之接近偏大的 HYZ-1.6 型分离式油压装置。3 053. 1368. 1)2018(mVVs四、主变的选取 采用扩大单元接线，两台机组共用一台主变，参考水电站厂房设计附录 1 6，选用 SSPL-10000 型主变 五、起重设备 参考机电设计手册：发电机转子重量：182.85T乘以动力系数 1.2：182.85×1.2=219.42T 选用 2×125 双小车桥式起重机。 第五节 尾水管的选型由于采用 HL220 型，因此，所以：31DD hLB5D4h4h6L1h52.6D14.5D12.72D11.35D11.35D10.675D11.82D11.22D17.15m12.375m7.48m3.7125m3.7125m1.856m5.005m3.355m肘管进口直径 D3： 对于混流式水轮机，44213 4 21)(2DhtgtghhhDD 0097h1=0.05577m，h2=0.06971m，h3=0.1m，mtghhhhtgDD782. 2)(2221443第六节 厂房尺寸的确定(3)一、机组段平面尺寸的确定。的确定。 1 主厂房长度的确定。 （1）机组间距 L1: 由发电机风罩确定的机组段长度 L1:L1=+B+2=8.92+4.2+2×1.5=14.12(m) 所以取 L1:为 14.2 米。 （2）机组段长度 L2: 计算边机组段长度的时候需要考虑设备的布置和吊运的要求。由经验公 式得： L2= L1+L=14.2+0.8×2.75=16.4(m) 式中L=(0.2-1)D （3）装间长度 L3: 根据吊运与机组检修等的布置要求，由经验公式得 L3=（1-1.5）L1所以取 L3:为 19 米。 所以厂房的总长为 3 L1+ L2+ L3=3×14.2+16.4+19=78 米。 2 主厂房宽度的确定。 （1） 厂房水下部分宽度的确定: 下游侧宽度 B1:B1主要决定于下游尾水管的尺寸，故 B1=4.5×D1=12.375m。取 B1:为12.4m。 上游侧宽度 B2:B1主要决定于蜗壳进口的布置、主阀、机组及其他附属设备的布置，为了 方便取与厂房水上部分上游侧的宽度相同为：8.3m。 （2） 厂房水上部分宽度的确定: 下游侧宽度 B1: B1主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求。 B1=8.92÷2+1.5+1.2=7.16m。取 B1为 7.2m。 上游侧宽度 B2: B2主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求。 B2=8.92÷2+1.5+1+1.2=8.16m。取 B1为 8.3m。 二、尾水平台及尾水闸室的布置。尾水管的出口分为两个孔，每孔的尺寸为 3.29m×3.34m，中间隔墩宽为 0.9m。 尾水闸门尺寸为 3.49m×3.54m，每台机组各设一套闸门，分别以四台电动活动式尾水闸门 起闭机操作。在每台机组的尾水闸墩上分别设置两个尾水闸室，分别放置尾水闸门。根据吊运闸门和行人交通的需要，以及尾水管的长度，设置尾水平台，高程与发电机 层地面高程相同为：210.23m 三、主厂房控制高程的确定。 1 水轮机的安装高程：mHS313. 2mbHHss96925. 1275. 225. 0313. 220因为一台机组满发时引用最小流量为 70.87m3/s,对应的水位即为下游尾水位：m85.201尾水轮机安装高程：取为 200mm88.19985.20196925. 1水2 尾水管底板高程：1=3b0÷2h1=2000.6875÷27.15=192.387 3 尾水管进人孔地面高程：2=3r1h2=2004.41.8=193.68(m) 4 水轮机层地面高程：4=3+r2+h3=200+1.8425+1.2=203(m) 5 发电机定子安装高程：D=4+h4+h5=203+2+1=206(m) 6 发电机层地面高程：5=D+ h6=206+4.23=210.23(m) 7 安装间地面高程： 根据下游洪水资料及厂房的施工等需要将安装间高程相对发电机地面高程抬高 H 为 4.77。所以安装间高程为6=5+H=210.23+4.77=215(m) 8 吊车轨顶高程：7=6+ hmax+ h7+c+ h8=215+7.88+0.2+0.8+1.895=225.775(m)所以取7为 225.78 米。 9 屋顶大梁底部高程：8=7+h+ h9+ h10 =225.78+0.2+1.8+1.2=228.98(m)所以取8为 229 米。10 厂房屋顶高程： 以上高程都已经确定所以厂房屋顶高程可取为 230 米。 第七节 厂房的整体稳定分析(2) 为了便于计算荷载，厂房的整体稳定分析按一个机组段进行计算，其计算方法与混凝 土重力坝的稳定分析相同。通过计算确定厂房整体的抗滑稳定性和地基上的应力是否超过 允许值，而且一般不允许出现拉应力。由于厂房的宽度较大，一般不需要进行厂房倾倒稳 定性的校核。 一、荷载计算。 1 厂房自重： (a)一期混凝土自重：A1尾水管周围混凝土自重： W1=(12.375+8.2)×(3.712+3.387)×14.20.5×(3.355+1.85625) ×7.37×7.481.85625×5.005×7.48(90÷360)×3.14×3.7122×7.48=24539.94KN柱子自重： W2=0.8×1.2×34×6×24=4700.16KN 尾水平台混凝土自重： W13=(12.47.2)×(205.9225192.387) ×14.21×4×7.487.4813×(205.9225192.387)×4×24=18133.55KN所以 A1= W1+ W2+ W3=47373.5KN (b)二期混凝土自重：A2 蜗壳周围混凝土自重： W4=13.0375×13.2105×14.23.14×(4.42÷4)×13.2105(2.752÷4)×3.14×13.0375×24=52020.65KN 各层楼板自重：W5=15.4×0.4×14.2×24×2=4198.656KN 所以 A2= W4+ W5=56219.306KN 2 已安装的机电设备重：A3发电机总重：W6=3657KN 水轮机总重：W7=284KN 所以 A3= W6+ W7=3941KN 3 上游水压力：A4 A4=0.25×3.14×5×5×9.81×5×5=4808.175KN 4下游水压力：A5A5=0.5×10×23.45×23.45×14.2=39043.0775KN 5上浮力：A6A6=(23.45+70.34)×3×0.5+956.76×14.2=24074.964KN 6蜗壳和尾水管中水重：A7A7=(2.75×2.75÷4)×3.14×3.14×(5.722.75)×2×10=1118.45KN 7特殊风荷载：A8P=K·Kz·W0=0.8×1.0×76.8=61.44kg/m2 A8=14.2×(229.975218.45)×61.44=10054.96N=10.05496KN 8浪压力荷载：A9A9=79.87KN 9地震惯性力：A10A10=Kh·Cz·F·W=0.1×0.25×1.1×107533.806=2957.18KN 10 地震时水的激荡力：A11A11=0.65Kh·Cz·0·H12·L=0.65×0.1×0.25×10×23.452×14.2=1268.9KN 二、荷载组合。在计算设计中应该对各种不同的工作情况，按照不同的荷载组合校核厂房的抗滑稳 定性和地基应力分布。 1 在水电站正常运转情况时的荷载组合为：987654321AAAAAAAAA2 在水电站机组检修的情况时的荷载组合为：9865421AAAAAAA3在大坝宣泄洪水时的非常情况时，泄洪时间较短，特殊风荷载可以不考虑，其荷 载组合为：1110987654321AAAAAAAAAAA四、计算方法与原则。在上面可能发生的几种荷载组合中，要要首先进行分析和论证，找出主要控制情况 进行计算。该厂房是建在比较好的地基上的，地基的承载力较好，计算 1 种情况后发现所 要求的地基应力比地基承载力小得多时，亦可以不必对每一种情况都进行计算。 五、该电站的地基承载能力及厂房抗滑稳定安全系数。由于厂房建在新鲜完整的坚硬岩石地基上，允许的承载力较大为：2-10MP厂房抗滑稳定安全系数查资料如下：（一级建筑物等级）正常运行工况下：K=1.4检修工况下：K=1.3非常工况下：K=1.1 六、厂房的抗剪断强度验算：PAcGfKKNAAAAAG292.84577964.2407445.11183941306.562195 .4737367321KNAAAAP31.4129087.79175.480805496.100775.3904394852294.2937 .202 .141012mAMPc所以 0 . 3977. 931.412901097.29312292.845777 . 02 KK满足要求。七、厂房抗浮稳定验算：UWKfKNAAAAW338.8210345.11183941306.562195 .473737321KNAU964.240746所以 1 . 141. 3964.24074338.82103ffKK满足要求。 八、厂房的抗滑稳定验算： 1 正常运转工况下：KNAAAAAG292.84577964.2407445.11183941306.562195 .4737367321KNAAAAP31.4129087.79175.480805496.100775.390439485所以 4 . 1434. 131.41290292.845777 . 0KPGfK故满足要求。 2 检修工况下：KNAAAG842.79517964.24074306.562195 .47373621KNAAAAP31.4129087.79175.480805496.100775.390439485所以 3 . 1348. 131.41290842.795177 . 0KPGfK故满足要求。 3 非常工况下：KNAAAAAG292.84577964.2407445.11183941306.562195 .4737367321NAAAAAAP39.455169 .126818.295787.79175.480805496.100775.3904311109485所以 1 . 1301. 139.45516292.845777 . 0KPGfK故满足要求。参考文献 （1）索丽生 任旭华 胡明编著水利水电工程专业毕业设计指南中国水利水电出版社2001.1 （2）王树人 董旒新主编水电站建筑物清华大学出版社 1992.3 （3）水电站厂房设计规范 SL266-2001中国水利水电出版社 2001.5 （4）河海大学张洪楚主编水电站中国水利水电出版社 1994.10 （5）河海大学林益才主编水工建筑物中国水利水电出版社 1997.7 （6）国家电力公司水电建设工程质量监督总站编水电工程设计基础中国电力出版社2003.1 （7）水电站机电设计手册编写组水电站机电设计手册水力机械水利电力出版社 1983.11 （8）水电站机电设计手册编写组水电站机电设计手册电气一次水利电力出版社 1982.11 （9）水电站坝内埋管设计手册及图集编写组水电站坝内埋管设计手册及图集水利电力出 版社 1988.11 （10）华东水利学院水工设计手册第七卷水电站建筑物水利电力出版社 1989.5 （11）张光斗 王光纶著专门水工建筑物上海科学技术出版社 1999.12 （12）李家星 赵振兴水力学（上、下册）河海大学出版社 2000.12星欣设计图库资料专卖店拥有最新最全的设计参考图库资料，内容涉及景观园林、建景观园林、建 筑、规划、室内装修、建筑结构、暖通空调、给排水、电气设计、施工组织设计筑、规划、室内装修、建筑结构、暖通空调、给排水、电气设计、施工组织设计等各个领 域的设计素材和设计图纸等参考学习资料。是为广大艺术设计工作者优质设计学习参考资 料。本站所售的参考资料包括设计方案和施工图案例已达几十万套以上，总量在数千 G 以 上。图库网址 http:/www.xingsc.cnftp:/xingxin.oicp.net 联系联系 QQ：447255935电话：电话：13111542600