水电站厂房设计计算书大学论文.doc

1.设备各尺寸确定 1.1蜗壳尺寸的确定根据所给资料，取其包角为345º，断面外半径（式中）,计算过程如下表：（度）(cm)(cm)38º112.1427.175o224.3539.3120o289.1604.1165o354669210o408723255o463778300o510.5825.5345o5588731.2尾水管尺寸的确定水轮机为混流式，且采用D1<D2，可查水电站（河海大学 刘启钊主编）表2-1得=4.1m =2.6=10.66m=4.5=18.45m=2.720=11.152m=1.35=5.535m=1.35=5.535m =0.675=2.7675m=1.82=7.462m=1.22=5.002m取=11o取 蜗壳尺寸示意图1.3水轮机转轮尺寸的确定 根据资料所给HL240型水轮机转轮流道尺寸图，又D1=4.1m，D2/D1=1.078，可画出水轮机图，尺寸见水轮机图。 1.4发电机尺寸确定发电机型号：TS 900/135-56查水电站机电设计手册（水力机械）P166-P170页可得：丁字机座高度 h1= 2.59m 上机架高度 h2= 0.838m推力轴承高度 h3= 0.870m励磁机高度 h4= 2.07mh6= 0.455m h8=0.785m发电机主轴高度 h11=7.02m机座外径 D1= 10.17m风罩内径 D2=12.8m转子外径 D3=8.39m下机架最大跨度 D4= 7.76m水轮机机坑直径 D5=6.0m推力轴承外径 D6=3.2m励磁机外径 D7=2.64m2. 主厂房的立面尺寸的确定 2.1水轮机的安装高程在水电站厂房设计中，水轮机的安装高程是一个控制性指标标高，只有确定以后才可以确定相应的其他高程 = 下游最低尾水位,由给定的资料，可确定为1579.8m 水轮机的吸出高，由水轮机的气蚀特性决定，式中 =1581.20m ，由所给资料 =0.201；设计水头H=38m，由水电站（河海大学 刘启钊主编）图2-26，查得，代入上式，得，导叶高度b0=1.5m，则水轮机安装高程 水轮机安装高程还需按照最低尾水位需淹没尾水管一定水深反算，这里取淹没水深为2m,又最低尾水位为1579.8m= 最低尾水位-2+h+b0/2又h/D1=2.6 所以h=4.1×2.6=10.66m则水轮机安装高程 =1579.8-2+10.66+1.5/2=1589.21m水轮机安装高程还需根据地质条件的最大开挖高程进行确定。由所给资料知需要开挖到高程1577m。由此高程反算水轮机安装高程，这里取尾水管底板混凝土厚度h1=1m。则水轮机安装高程 =1577+1+10.66+1.5/2=1589.41m比较的计算结果，取最低的安装高程，最后取安装高程取整为。2.2尾水管底板高程：l= =1580-1.5/2-10.66=1568.59m2.3主厂房开挖高程 由上，尾水管高度h=10.66m，取尾水管底板厚h1=1m，则主厂房开挖高程2.4水轮机层地面高程 h4=蜗壳进口最大半径+蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m，此处取混凝土厚度为1.0m。则水轮机层地面高程2.5发电机装置高程= h5-发电机机墩进人孔高度（一般取1.8m2.0m）；还需满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度，此处取5m。h6-进人孔顶部混凝土厚度，此处取1.0m。 故, =1583.77+5+1.0=1589.77m2.6发电机层楼板高程 发电机层地面高程除应满足发电机层布置要求外，还应考虑水轮机层设备布置及母线电缆的敷设和下游尾水的影响。一般情况下，发电机层楼板高程应满足下列条件：（1）保证水轮机层的净高不少于3.54.0m，否则发电机出线和油气水管道布置困难。如果发电机层楼板与水轮机层地面之间加设出线层，则出线层底面到水轮机层地面净高不宜少于3.5m。（2）保证下游设计洪水位不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场面高程平齐。（3）当河流洪水期与枯水期水位相差悬殊，若将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上是不经济的。不仅会增加厂房下部结构部分的混凝土工程量。将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下。在厂房大门和对外的交通口，设置临时性插板以挡洪水；沿厂房的交通的道路设防水墙。综合以上条件发电机层楼板高程=+3=1589.77+3=1592.77m，则水轮机层净高为9m减去楼板厚度，此处取0.3m，等于9.5m，满足要求。2.7吊车安装高程 =h7-发电机定子高度和上机架高度之和（如果发电机定子为埋入式布置，h7就仅上机架高度）；h8-吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；固定的机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距0.3m，垂直净距0.61.0m（如采用刚性夹具，垂直净距可减小为0.250.5m）；h9-最大吊运部件的高度（往往是发电机转子带轮或水轮机转轮带轴）；h10-吊运部件与吊钩间的距离（一般在1.0m1.5m左右），取决于发电机起吊方式和挂索、卡具。h11-主钩最高位置（上至极限位置）至轨顶面距离，可从起重机要参数表查出。则吊车安装高程：= =1592.77+0.838+1+8.146+1.5+2.5=1606.75m2.8屋顶高程屋顶高程应根据屋顶结构尺寸和形式确定，并应满足起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。=h12-小车高度； h13-为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取0.5m。则屋顶高程=1606.75+1.5+0.5=1608.75m3. 主厂房的平面布置 3.1厂房长度的确定 （1）确定机组段的长度发电机层：发电机风罩内径=12.8，相邻机组间过道宽度b取2m，则L=12.8+2=14.8m蜗壳层：L=R0+R4+2 R0、R4为蜗壳3450、1650时的半径;-蜗壳外的混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取0.81.0m，金属蜗壳一般取12m,边机组一般取13m。则L0=R0+R4+2=8.73+6.69+2×1.16=17.74m尾水管层 采用对称尾水管布置，宽度B5=11.15，混凝土边墩厚度为1.67m，则L=11.15+2×1.67=14.49m取三者之中最大值作为机组段长度 故L0取17.74 m考虑厂房分缝、蜗壳和尾水管厚度的影响，水轮机层和发电机层的布置要求，包括排架柱的布置、调速器接力器坑布置要求、楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置要求。因此L0取20 m（2）边机组段加长在远离安装场的一端=0.73D1=0.73×4.1=3m （3） 安装场长度一般取=（1.01.5）L0，则取=22m 故，主厂房总长度 L=4L0+=4×20+27+3=110m3.2厂房宽度的确定可以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度BS和下游侧宽度BX。则厂房总宽度为B=BS+BX在确定BS和BX时，应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求。（1）发电机层：首先决定吊运转子（带轴）的方式，若由下游侧吊运，则厂房下游侧宽度主要由吊运转子宽度决定。若从上游侧吊运，则上游侧较宽。此外，发电机层交通应畅通无阻。一般主要通道宽度23m。在机旁盘前还应留有1m宽的工作场地，盘后应有0.81m宽的检修场地，以便于运行人员操作。（2）水轮机层：一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备（即油水汽管路等）和发电机辅助设备（电流电压互感器、电缆等）。以及这些设备布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。（3）蜗壳层：一般由设置的检查廊道、进人孔等确定宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要畅通，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。（4）吊车标准宽度LK:当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度LK验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。注：一般在高水头电站中，常由发电机层布置要求确定厂房的宽度，而在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度。 BS=5.393+1.16+6.686=13.24m， BX=7.78+1.16=8.94m两边墙厚各490mm，柱子厚1400mm。最终厂房宽度取24.98m。4. 安装场尺寸的确定 1、由于发电机楼板高程为1589.77m，取安装场与发电机层同高1589.77m。 2、安装场宽度与主厂房同宽24.98m，安装场长度一般为11.5倍机组段长度，取为27m。3、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 直径8.39m 发电机上机架 直径9.0m 水轮机顶盖 直径3.2m 水轮机转轮 直径4.42m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为24.48m，长度为27m。5. 主厂房各层布置5.1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。5.2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5.3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。5.4详细布置见水轮机层、发电机层、蜗壳层综合平面布置图。6. 副厂房的布置副厂房设在主厂房的上游侧，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。副厂房布置有中央控制室、值班室、继电保护室、自动远动室、厂用配电室、直流盘室、蓄电池室、储酸室、蓄电池室、载波机室、载波机值班室等等。副厂房宽度取5m，墙体厚240mm7. 厂房结构的分缝和止水7.1 分缝沉降伸缩缝为防止厂房地基不均匀沉降沉陷，减小下部结构受基础约束产生的温度和干缩应力，沿厂房长度方向设计的伸缩缝和沉降缝（永久缝）。特点：一般都市贯通至地基，只在地基相当好时，伸缩缝才仅设在水上部分，但也需没隔数道伸缩缝设一道贯通地基的沉降伸缩缝。施工缝根据施工条件设置的混凝土浇筑缝（临时缝）。（1） 岩基上大型厂房通常一台机组段设一永久缝，中小型水电站可增至2-3台机组设一条永久缝。（2） 在安装间与主机房之间、主副厂房高低跨分界处由于荷载悬殊，需设沉降缝。（3） 坝后式厂房的厂坝之间常沿整个厂房的上游外侧设一条贯通地基的纵缝。永久缝的跨度一般为1-2cm，软基上可宽一些，但不超过6cm。7.2止水 厂房水上部分的永久缝中长填充一定弹性的防渗、防水材料，以防止在施工或运行中被泥沙或杂物填死和风雨对厂房内部的侵袭。 厂房水下部分的永久缝应设止水，以防止沿缝隙的渗漏，重要部位设两道止水，中间设沥青井。止水布置主要取决于厂房类型、结构特点、地基特性等，应采用可靠、耐久而经济的止水型式。