水电站课程设计(3)

(1)布置方案：根据集中利用水头原则及袁湾附近地区的地形条件，并考虑到本工程以引水为主要目的，发电为次要目的，同时结合调压室的位置及结构、压力引水管道进水方向、水头损失等，把厂房布置在袁湾河靠上游的岸边地质稳定高程为32.0m的山丘位置。

（2)厂区布置：由D水库百年一遇（29.98m）控制，发电机层高程定为31.0m，由此推算水轮机的安装高程及厂房的剖面设计。副厂房拟布置在主厂房下游。发电尾水经尾水管下接尾水明渠，进泄水小支流后流入袁湾河，进D水库。进厂房和变电站公路以方便厂区机械运输及检修和厂区建筑布置为原则，合理布置。具体布置见工程枢纽布置图。

2. 主要机电及金属结构设计

2.1主要机械设备选择

水轮发电机组及主要附属设备选择参考工程设计提供资料表1： 表1 水轮机参数表 转轮型号 ZD560 转轮直径（m） 1400 设计水头（m） 11.0 3设计流量（m/s） 9.29 额定出力（kW） 842 额定转速(r/min) 300 额定点效率(%) 84 最高效率(%) 85 机组造价(万元) 约97.5 ZD660 1100 11.0 8.84 839 500 88 90 约75 对比两组水轮机参数，由造价、效率、水轮机设计水头，结合本工程的具体要求，选定水轮机型号为ZD660。

2.2辅助设备、厂房各组成部分布置

辅助设备选择包括起吊设备、选用空压机为机组制动和检修提供气源、技术供水采用水泵供水、检修排水和渗漏排水合用一套自吸离心泵、油系统等设备设施的布置，主要设备参数见表2：

表2 辅助设备参数 名称 型号规格 序号

单位 台数 备注 - - 11 - -

ZD660-LH-110 SF800-12/1430 MMT-600 静止可控硅 起重量10t跨度6.5m IS100-80-160,Q =100m3/h H=32m 3TC-15，Q=40m3/h H=15m 排气压力0.8Mpa,排气量1.5m3/min 9 压力滤油机 LY-50 10 齿轮油泵 2CY-3.3/3.3 11 立柜式空调冷暖两用，制冷（热）量12000W 器 12 台钻 Z512 13 手电钻 J3Z19 14 手提砂轮机 S3S-150 15 交流电焊机 1 2 3 4 5 6 7 8 水轮机 发电机 调速器 励磁装置 行车 供水泵 排水泵 空压机 台 台 台 套 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 2 2 2 2 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 （1）主、副厂房电气设备布置：对发电机层进行励磁屏、自动化屏、测温屏和机旁动力箱等设备进行布置。副厂房布置在主厂房下游侧可分为二层。底层（与水轮机层同高程）一般设励磁变压器室；上层设中央控制室和高压开关室、低压配电室等。

（2）变电站布置：变电所一般布置于厂房不太远的附近，变电所的设计，考虑本电站的规模及装机容量，查35KV变电站设计规范确定其占地面积，同时确定变电所建筑物内 地面标高，宜高出屋外地面 0.3m；屋外电缆沟壁，宜高出地面 0.1m。

（3）消防：由于本站属于小型水电站，根据《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90规定，确定本站灭火设施装置。

（4）金属结构：须在调压室每台压力水管进水口设事故快速门一扇，确定孔口尺寸及闸门形式。发电尾水检修门的尺寸及形式，金属结构特性及工程量可参考表3

表3 金属结构特性及工程量 闸门名称 发电洞事故门 引水洞工作门 门孔尺寸（m） 2.0×2.0 2.0×2.0 设计水头（m） 15 15 数量（扇） 2 1

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尾水检修门 3.21×1.29 5 1

闸门重(t) 埋件重(t) 启闭机型号 启闭机重量(t) 2.1 2.2 QPK1×100kN 1.1 2.1 2.2 QPK1×100kN 1.1 1.35 0.8 手拉葫芦HS1×30kN 0.15 3. 主厂房平面布置设计

在进行主厂房平面设计时，必须将上部结构部分和下部结构部分结合起来考虑，两者关系密切。

3.1主厂房上部结构部分

主厂上部结构部分由主机室和装配场。

3.11主机室

机组段长度的确定

机组段长度L1也就是机组的中心距离。可按下式计算：

L1?L?X?L?X

式中：L+x为机组段在+X方向的最大长度；L-x机组段在-X方向的最大长度。 L+x和L-x可按蜗壳层、尾水层和发电机层分别计算，然后取其中最大值。 蜗壳层：

L?X?R1??1 L?X?R2??2

式中：δ1、δ2——蜗壳外部混凝土厚度。初步设计时取1.2~1.5m。 所以L1=1.22+1.5+1.2+1.5=5.42m。 尾水管层：

L?X?B2??2

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L?X?B2??2

式中：B为尾水管宽度；δ2为尾水管混凝土边墩厚度，初步设计时可取1.5～2.0m。

所以L1=2.42+2+2=6.42m。 发电机层：

?32b2b2L?X????3

L?X??32???3

式中：φ3发电机层风罩内径；δ3为发电机风罩壁厚，一般取0.3～0.4m；b为两台机组之间风罩外壁净距，一般取1.5～2.0m，为运行人员从发电机层到水轮机层检查巡视提供方便，通常每两台机组之间设钢筋混凝土楼梯一座，楼梯净宽现取b=3m。

所以L1=φ3+b+2×δ3=2.66+2×0.35+3=6.36m。

综上，去L1=6.5m为机组段长度。

3.12端机组段长度的确定

端机组段又称边机组段，是指在与装配场不同一端的机组段。端机组段长度L2的确定除考虑上述的机组段的因素外，还与装配场位置，厂内是否布置进水阀，起重机吊运设备的要求等因素有关。因此要考虑到附加长度。

?L??0.1~1.0?D1

式中：D1为水轮机的转轮直径，m。 所以ΔL=(0.1~1.0)D1=0.11~1.1m； L2=L1+ΔL=6.5+(0.1~1.0)D1=6.61~7.6m。

考虑机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内，并留0.2~0.3m裕量。因此取L2=8.0m。

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3.13主厂房宽度的确定

以机组中心线为界，厂房宽度B可分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx两部分。

B?BS?BX

BS??32??3?A

式中：A为风罩外壁至上游墙内侧（或柱边）的净距，由上游侧电气设备和附属设备的布置及通道尺寸确定；δ为发电机风罩内径。

Bs=2.66/2+0.4+1 =2.73m

主厂房下游侧的宽度Bx，除满足上式的要求外，还需满足蜗壳在-y方向的尺寸和蜗壳外混凝土厚度的要求。但是最后决定厂房总宽度时，要满足起重机标准跨度的要求，根据水力机械主要设备材料表参数，行车标准跨度为6.5m,因此取B=7.0m。

3

为发电机风罩壁厚，一般取0.3~0.4m；φ

3

3.14装配场

装配场又称安装间，它是组装、检修设备的场所。装配场宽度与主机室宽度相等，以便利用起重机沿主厂房纵向运行。确定装配场尺寸主要在于确定长度，一般约为机组段L1的1~1.5倍。对于混流式水轮机和悬式水发电机采用偏小值，而对轴流式水轮机和伞式水轮发电机、贯流式机组采用偏大值。

所以B=7.0m；

L2=（1~1.5）×L1=（1~1.5）×6.5=6.5~9.75m

取L2=9.0m。

3.2 主厂房长度及下部结构部分 3.21主厂房长度确定

厂房的长度取决于机组长度、机组台数和装配场长度。装配场长度一般为机

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