水电站厂房毕业设计论文 - secret

大学毕业设计

水电站厂房设计

学生姓名 指导教师 班 级 专 业 学 院

200 5 年 6 月 10 日

目录

1 摘要 ..................................................................... 1 1.1 中文摘要 ............................................................................................................................ 1 1.2 英文摘要 ............................................................................................................................ 2 2 前言 ..................................................................... 3 3 基本资料 ................................................................. 4 3.1 工程任务 ............................................................................................................................ 4 3.2 基本资料 ............................................................................................................................ 4 4 厂房设计说明书 ........................................................... 6 4.1厂区布置 ............................................................................................................................. 6 4.1.1 考虑因素 .................................................................................................................... 6 4.1.2 方案比较 .................................................................................................................... 6 4.2 水轮机型号的选择 ............................................................................................................ 7 4.2.1 水头计算 .................................................................................................................... 7 4.2.2 水轮机主要参数的确定 ............................................................................................ 8 4.3 尾水渠设计 ........................................................................................................................ 9 4.4 压力管道直径及蝶阀的确定 .......................................................................................... 10 4.5 损失计算 .......................................................................................................................... 10 4.5.1 沿程损失 .................................................................................................................. 10 4.5.2 局部损失 .................................................................................................................. 10 4.6 蜗壳尺寸的确定 .............................................................................................................. 12 4.7 尾水管尺寸计算 .............................................................................................................. 14 4.8 水电站厂房尺寸设计 ...................................................................................................... 14 4.8.1 主厂房高程的确定 .................................................................................................. 14 4.8.2 主厂房长度L的确定 .............................................................................................. 16 4.8.3 主厂房宽度确定 ...................................................................................................... 17 4.9 起重机选择 ...................................................................................................................... 18 5 致谢 .................................................................... 19 6 参考文献 ................................................................ 20 7 附件 .................................................... 错误！未定义书签。 7.1英文原文 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 7.2 译文 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 7.3 附图 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

1 摘要

1.1 中文摘要

本毕业设计承担水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分工作。

根据已有的原始资料和该处地形图进行设计，主要内容有：水电站站址的选择，总体布置，水轮机型号的选择，蜗壳尺寸的确定，尾水管尺寸的确定，调速器和蝶阀的型号选择，水电站厂房尺寸的确定，尾水渠渠道布置、形式选择、开挖方量等，并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。

水电站位于河南省西峡县境内，位于丹江支流老灌河上，水力资源丰富，可供修建大中型水库和电站，流域下游为该县的主要产粮区和工业发展区。由于受电力不足的影响，严重制约了该地区的经济发展，为了解决该地区的用电紧张问题和合理开发老灌河水力资源，拟定修建水利水电枢纽工程，以发电为主，结合防洪，城市供水，农田灌溉及水产等进行综合利用。

本电站的设计水头为29.24米，单机容量3200kW，共三台机组，总装机容量9600kW。 关键词：峰荷、装机容量、效率、水库、发电机、水轮机。

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1.2 英文摘要

Abstract

This graduate design undertakes the part design of hydroelectric power station workshop arrangement of Shimen Water conservation water and electricity project，the design was finished according to the primitive data that there has been and the geography diagram of the place ,which mainly were about the selection of hydroelectric power station sites ,the total arrangement ,the selection of the type of hydraulic turbine ,the choice of the size of the apiral case ,the choice of the draft tube size , the selection of the type of speed governor and butterfly valve , the calculation of the size of the water power factory ,the outlet arrangement of the tail channel ,the selection of the form ,the cubic quantity of digging etc. And the homologous flat arrange drawing and the cross section ,according to the request ,must be completed.

That hinge locates in the GuanHe river ,which locates in Xixia country of henna province and is a branch of DanJiang river and there are so abundant water power resources that they can be provided to set up the big and medium-sized reservoir and hydroelectric power station .The river valley downstream is the main food production area and the developped industy area of the country .The economic development of this region is serious restricted for not have enough electric power .In order to solve the problem and develop the water resources of the Laoguanhe the Shimen Water conservation water and electricity project is drawn up constructed ,regarding generating electricity as the main goal ,joining together the flood control ,municipal useage ,farmland irrigation and water product etc.

The design head of hydraulic turbine is 29.24 meters.there are three generating units in the station,each capacity is 3200Kw,the elect-installed capacity is 9600kW.

Keywords: peakload、capacity、capacity、reservior、generator、turbine.

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2 前言

水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体，是水能转化为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺的引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。水电站厂房设计的发展随着生产力的发展而不断发展,且随着人们生活水平的提高有新的发展趋向,近年向以人为本的方向发展，厂房设计的方法随着计算机的发展有很大的发展和改善。

毕业设计是我们在校期间的最后一门必修课，也是一次全面性总结性的实践环节，对我们走向工作岗位起着承上启下的作用。它是在老师指导下，综合运用四年来所学知识和科学研究的基本内容和基本工作程序，树立较强的工作概念、工程概念、经济概念，培养分析问题和解决问题的能力，完成作为一个工程师的基本训练，是为将来顺利走向工作岗位提供业务知识和能力的保证。

这次设计是我们走向工作岗位前的一次“实战演习”，它可以巩固、联系、充实、加深、扩大我们所学的基础知识和专业知识，提高运用所学知识，解决实际问题的能力，培养我们敢于创新的精神，并能正确地将独创精神和科学的态度相结合，使我们初步掌握专业设计的流程和方法，熟练运用计算机等工具，以提高其工作效率。重要的是让我们养成了严肃认真，刻苦钻研、实事求是的工作作风和良好的工作、学习习惯。通过同学们在一起的交流与协作,培养大家的协同合作的工作作风。

毕业设计对于我们来说，是一个独立设计、创作的过程，其中的每一步和每一个环节都是对我们的考验和锻炼，它将成为我们今后的学习和工作做铺垫，提高我们多方面的能力。水电站设计是水利水电工程建设设计工作的重要组成部分，其中站址的选择是个很复杂的问题，这主要是因为方案选择要考虑多方面的因素。此外，厂房中各设备的布置也要考虑众多因素。我们就是要针对设计中所遇到的具体问题，运用所学知识，参考相应的书籍、规范以及一些实际工程资料，找到其解决方法。

在对设计图的处理上，运用了AutoCAD的基本知识，使得绘图更加方便，快捷，从而避免了手工绘图得种种不便，提高了工作效率。同时，也运用了Word知识，使得我们对计算机知识更加巩固。

在马跃先老师的悉心指导下，在同组同学邹丹、魏云洁等同学的帮助下，经过三个月的努力，毕业设计才得以顺利完成，在此谨表衷心的感谢！

限于本人水平，也限于时间，涉及中难免存在疏漏和不妥之处，敬请老师和同学们批评指正。

编者：蔡富

2005年6月

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3 基本资料

3.1 工程任务

属河南省西峡县境内，位于丹江支流老灌河上，该处地形、地质条件良好，水力资源丰富，可供修建大中型水库和电站。流域下游为该县的主要产粮区和工业发展区，由于受电力不足的影响，严重制约了该地区的经济发展。为了解决该地区用电紧张问题和合理开发老灌河水力资源，拟定修建水利水电枢纽工程，以发电为主，结合防洪、城市供水、农田灌溉及水产等进行综合利用。

本毕业设计承担水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分工作。

3.2 基本资料

3.2.1 流域资料

老灌河全长254Km，流域面积4219Km2，总落差1340m，河床平均比降约5.2%，坝址位于老灌河中游，距西峡县城约10Km。坝址以上控制流域面积约2580Km2，多年平均降雨量6.635亿m3.坝址下游约1.8Km处有小电站，装机600KW。在小和之间的小水库库容约100万m3，有效库容60万m3.

3.2.2 交通条件

在枢纽左岸有一条简易公路沿河向下游大约3Km处和通向县城的主干公路相交;枢纽右岸山的另一边距坝址约2Km处有一条通向县城的主干公路。

3.2.3 气候条件

⑴ 气温：该地区年平均气温15.1℃，最高气温42℃，最低气温-14.2℃。

⑵ 降水：多年平均降水量约900㎜，降水量在时间和空间上分布很不均匀，一般是深山多于浅山和丘陵区，降水量的61.8%集中于6～9月，其中7～8月占年降雨量的41.5%。

⑶ 风向和风速：多年平均最大风速为7.63m/s，相应风向为北东向。 3.2.4 水能规划资料

⑴ 水库特征水位及相应库容如下表：

表1 水库特征水位及相应库容 水位（m） 相应库容（万m3） 校核洪水位 294.94 8910 设计洪水位 291.56 7380 正常蓄水位 288.00 5200 发电死水位 271.80 1800 ⑵ 泄洪流量及下游水位与流量关系 大坝主要采用坝顶溢流泄洪，溢流坝净长度为143m，溢流坝坝顶高程为288m。5年一遇洪水下泄流量为1500m3/s，20年一遇洪水下泄流量为3050m3/s，50年一遇洪水下泄流量为4100m3/s，500年一遇洪水下泄流量为7700m3/s。水库下游河道与流量关系见下表：

表2 水库下游河道与流量关系 水位（m） 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 流量（m3/s） 0 330 910 1670 2730 4700 5470 7700 8850 10750 ⑶ 电站装机容量 电站装机容量拟在9000kW左右，主要作调峰运行。

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3.2.5 地形地质条件 ⑴ 地形

老灌河在坝址区为北东流向，该处河谷狭窄，主要为中高山区，相对高度多在100～200 m，最高可达700m，山坡较陡峻，基岩裸露，河谷呈“V”字型，河谷宽度一般在80～180m，坝址处约为140m，河床底高243～246m。山坡坡度左岸40～45°，右岸约为30°。

⑵ 地层岩性

坝址周围为太古界太华群及海西期侵入岩体，基岩裸露，第四系沉积很薄，残坡积也不发育，太华群岩性主要为云母石英片岩及石英片岩，多为中薄层，层间结合较好，坚硬，风化较轻。海西期侵入岩体主要为混合花岗片麻岩，角闪片麻岩等，岩石坚硬，完整密实。河床冲积层为近代漂砾、卵石、粗砂组成，厚约1～5m。总体上讲，工程地质条件比较简单，没有明显不利的工程地质问题。 3.2.6 原始资料

设计说明书一份，地形图一张。

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4 厂房设计说明书

4.1厂区布置

4.1.1 考虑因素

站址选择要考虑：厂房形式的选择、交通条件、开挖方量、施工场地的选择、泄洪产生的影响、生活区和管理区位置的协调、及对其他工程的协调影响。

⑴ 厂房形式：根据已知资料，电站正常蓄水位为288米，下游河道最低水位为246米。所以最大水头差约为42米。属中水头厂房范围30-100米。 若考虑采用河床式厂房或坝内式厂房，则由各方面资料可知，对于小型水电站来说，这两种型式都过于复杂，需要考虑的因素太多，而且也不经济，所以不予采用，应考虑采用坝后式厂房。

⑵ 交通条件：由资料知，在枢纽的左岸有一条简易公路沿河向下游大约3千米处和通往县城的主干相交；枢纽右岸山的另一边，距坝址约2千米处有一条通向县城的主干公路。若将厂房设在大坝的右岸，就需要修建一条盘山公路与2千米外的通向县城的主干公路相衔接，工程量较大。若不修路而改架桥通向左岸的简易公路，这样又不太经济，所以应考虑将厂房设在大坝左岸，那么，那条简易公路可修建为进站公路。

⑶ 开挖方量：考虑开挖马房沟一地建厂房，直接打一条引水隧洞由大坝处引水。这样大约可以形成7到8米的水头差，这对电站来说是很有利的，但考虑到马房沟的开挖量大约在30万立方以上，开挖量过大，经济成本高，而且本项工程是起调峰电站的作用，如此设计，则下游的小电站将关闭，那他对本项工程的反调节作用也就没有了，而且对下游的诸多电站也都会造成影响。

若厂房紧贴坝后，太靠近岸边，会受到挑流影响，靠岸里侧一些，则进水口需要加宽，增大了山体开挖量。暴雨季节，山体滑坡，进水口会逐渐淤死。若设冲沙闸于厂房下部，又使大坝的结构、管道布置等问题过于复杂。

在左岸从坝轴线向下游100米左右，山体坡度较缓，开挖方量小，不易引起滑坡，而且护坡较为方便。若直接在大坝下游紧靠大坝建电站，则由于山体坡度较大，而开挖方量较大，再者，由于厂房与坝上游进水口的距离短，则有压进水管不宜采用分叉式，用独立式布置投资又较大。所以考虑将厂房布置在距离大坝约100米处的凹向左岸的山窝处，初步估计最远挑距为120米，厂房稳定性可不受影响。但是会有水雾现象，若再将距离拉远一些，引水距离又显得过长了。

⑷ 施工场地的选择：在左岸由于坝下游400米左右处的地形较为平缓，易于布置施工设备，进行厂房施工备料。

⑸ 泄洪产生的影响：站址确定在下游左岸，距坝轴线的距离应适当，否则泄洪产生的水雾可能会影响发电机组的正常运转，厂房应面对下游布置，可以避免大坝泄洪时的水流不稳定、水位不稳定，及对尾水位的影响。

⑹ 生活区和管理区位置的协调：在坝下游左右岸地形条件相比，左岸的袁家庄地形很平缓，到施工场地的距离也合适，适宜建设生活区和管理区。

⑺ 对其他工程的协调影响：在水库大坝的下游有已建的小电站，为保证小电站能正常运行，发电尾水必须汇入原河道，所以电站应靠近下游河道修建。

4.1.2 方案比较

方案一：厂房布置在距坝轴线下游100米的左岸。

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1）山体坡度较缓，开挖方量小。 2）有压进水管可采用联合式，水头损失小，不考虑水击问题，投资少。 3）水流挑射对厂房的影响小。

4）交通便利，可利用已有的交通条件，减少工程投资。 5）便于进行施工总体布置 方案二：厂房紧靠坝布置。 1）施工干扰大。

2）左岸靠近坝处，山体坡度大，开挖方量较大。

3）有压进水管不宜采用联合式，用单元式会增大投资。 4）下泄水流的水汽对厂房内的设备有影响。 5）损失小，不考虑水击问题。

方案三：在马房沟一地开挖，修建引水式电站。 1）须埋设的压力引水管道较长，增大投资。

2）发电尾水没有汇入原河道，影响下游已建工程的运行。 3）泄洪对尾水无影响，可提高电站运行效率。 4）水头损失大，水击压力大。

综合以上分析，选第一方案最优。电站厂房布置在左岸距坝轴线下游100米处。

4.2 水轮机型号的选择

4.2.1 水头计算

由于该电站为调峰电站，为了增加供电可靠性，拟选三台发电机，则每台的装机容量为9000/3=3000kW，可适当增加容量保证可靠性，查《小型水电站发电设备手册》发电机标准系列，选单机容量为Nd =3200kW，相应水轮机出力N=3400Kw。

由原始资料知，上游最高水位为288m，最低水位为271.8m。

假定开一台机组运行时下游水深约为1m，引水系统水力损失约为0.8m。开三台机组运行时下游水深约为2m，引水系统水力损失约为1.5m，则

水电站最大水头

Hmax?288?246?1?0.8?40.2m

水电站最小水头

Hmin?271.8?246?2?1.5?22.3m

算术平均水头

H平均?（Hmax?Hmin)/2?(40.2?22.3)/2?31.25m

该电站为坝后式，水电站设计水头

Hr?0.95Hav （1）

式中：

Hav—水电站加权平均水头，应比算术平均水头大，初拟为32m，则

Hr?0.95?32?30.4m

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4.2.2 水轮机主要参数的确定 ⑴ 确定水轮机转轮直径

取水轮机工作范围为22～41m，在反击式水轮机系列型谱中查得HL240型水轮机比较适用于这一水头范围。

′21.5 Nd=9.81QrH??d =9.81Q1D1Hr??d （2）

式中：Nd—发电机单机容量

Qr—水轮机设计流量

Q1—单位最大流量 D1—水轮机转轮 ηd—发电机效率

η—水轮机效率 Hr—水轮机设计水头 初拟ηd=94%，η=92%。则

Nd3200×103??1.35m D1?1.51.59.81QˊHηη9.81×1240×30.4×0.92×0.941rd查水轮机转轮标准系列取D1=1.4m

′2Q?Q1D1Hr?1.24?1.42?30.4?13.4m3/s

⑵ 效率修正值的计算

查《小型水电站发电设备手册》图1-15HL240型水轮机转轮综合特性曲线，HL240型水轮机在最优工况下的最高效率ηMmax=92.0%，模型转轮直径D1M=0.46m。

则原型水轮机的最高效率

?max?1?(1??Mmax)5D1M0.46?1?(1?0.92)5?93.6% （3） D11.4考虑制造水平的差异，根据水轮机的直径凭经验取ε=1.0%，原型水轮机所采用的蜗壳和尾水管与模型水轮机的相似故取ε‵=0。

则效率修正值由下式计算

△η=ηmax?ηMmax?ε?εˋ=0.936?0.92?0.01?0=0.006 （4）

水轮机在限制工况处的效率为

?=?M+ △?=0.904+0.006=0.91

⑶ 确定水轮机转速

由水轮机相似定律

n1M?''nMD1MnD1??n1 （5） HMHn1'H n?D1

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在上式中原型水轮机的单位转速应取最大单位转速即 n10=n10M?△n1 （6）

???HL240模型水轮机的最优单位转速n10?72， 同时由于

??max△n1′??1?n10M?Mmax0.936?1?0.009?0.03 0.92可不予修正，因此，原型水轮机的最优单位转速和模型机的相同，即n10??n′ 10M=72。

n1'H72?32n???291

D11.4查《水电站》表4-7选与之接近而偏大的发电机标准同步转速，取ne=300r/min。

⑷ 反算水轮机设计水头

N?9.81D12Q1′Hr1.5? （7）

223400N)3?29.24 m Hr?()3=(229.81?1.4?1.24?0.919.81D1Q1??Qr=Q1?D12Hr? 1.24?1.42?29.24=13.14 m3/s

Q总=3Qr=3×13.14=39.42 m3/s

故所选水轮机为HL240—LJ—140，设计流量为13.14 m3/s，设计水头为29.24m。查《小型水电站发电机设备手册》表1－14选与之相应的发电机为TSL325/36—20，与之配套的调速器为CT40，油压装置为YZ—1。

4.3 尾水渠设计

取尾水渠底宽b=8m，为梯形断面，边坡坡率m=0.25，底坡i=0.001，尾水渠为新开挖基岩，糙率n=0.018，初步设计尾水渠长100米，则尾水渠上下游高差△h=0.1m 尾水渠水深计算迭代公式

hj?1?(nQ0.6)(b?2hj1?m2)0.4/(b?mhj) （8） i开一台机组时Q=13.14 m3/s，经计算h=1.02m 开三台机组时Q=39.42 m3/s，经计算h=2.07m

则下游最低水深hmin=1.02+0.1=1.12m，高程247.12m 下游最高水深hmax=2.07+0.1=2.17m，高程248.17m 下游平均水深 h=1.65m，平均水位为247.65m

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4.4 压力管道直径及蝶阀的确定

按经济流速确定压力管道直径，压力管道经济流速Ve一般为4—6m，取为4m/s 管道直径计算公式：

D=1.13Q/Ve （9）

管道内流速：

V=

对于主管，Q=39.42 m3/s

4Q （10）

3.14D2D主?1.1339.42/4?3.5m

?支?对于支管，Q=13.14 m3/s

4?13.14m=4.18m/s 23.14?2D支?1.1313.14/4?2.0m 4?13.14=4.18m/s 23.14?2查《水电站建筑物设计参考资料》，蝶阀选型为DF200-150，卧轴，名义直径两米。

?支?4.5 损失计算

以下损失计算过程中，所有系数来源于天津大学水利系主编的《小型水电站》 4.5.1 沿程损失

Q1.9△h沿??mL （11） 4.90.631D

式中：D—钢管内径

Q—管中流量 L—管长

α—考虑管道结构形式对沿程损失系数的影响,取为0.000826 m—考虑钢管使用年限的系数，取为1.02

39.421.9△h沿?0.000826?1.02?100=0.25m

0.631?3.54.94.5.2 局部损失

局部水头损失由下式计算：

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△h局??局?22g （12）

式中：

△h局 —局部水头损失

ξ局—局部水头损失系数 ν—计算断面平均流速 g—重力加速度，9.80 ⑴ 拦污栅损失

拦污栅水头损失系数 ?拦??()4/3Ksin? （13） 式中：

β—与拦污栅条断面形状有关的系数，圆形，1.79

s—栅条直径，1㎝

b—栅条净距，5㎝

α—拦污栅与水平面夹角，70°

K—考虑拦污栅上附着污物对水头损失系数的影响，1.5

1?拦?1.79?()4/3?1.5?sin70??0.3

5 过栅流速ν—1m/s

1.02△h拦?0.3?0.015m

2?9.8sb考虑堵塞取为0.1m

⑵ 进口局部损失

进口为喇叭形进口，局部损失系数为0.1 断面平均流速为1.5m/s

1.52△h进?0.1?0.01m

2?9.8⑶ 渐变段损失

渐变段长度一般为遂洞直径的1.5—2倍，侧面扩散角以6°—8°为宜。取损失系数为0.1

断面平均流速

Q39.42????3.22m/s

A3.523.222△h渐?0.1?0.05m

2?9.8⑷ 闸门槽损失

取损失系数为0.1

3.222△h闸?0.1?0.05m

2?9.8

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⑸ 水管转弯局部损失 弯道转角约为25°，损失系数约为0.15

4.182△h弯?0.15??0.13m

2?9.8⑹ 岔管损失

岔管偏角约为25°，流经岔管后的流速接近，取损失系数约为0.19

4.182△h?0.19??0.17m

2?9.8有两条岔管，故损失为2×0.17=0.34 m

⑺ 阀门损失

蝶阀损失系数约为0.11

4.182△h阀?0.11??0.1m

2?9.8总水头损失为 △h?△h沿??△h局?0.25?0.1?0.01?0.05?0.05?0.13?0.34?0.1=1.03m

4.6 蜗壳尺寸的确定

图1 混流式水轮机蜗壳平面图

对蜗壳任一断面

Qi??iQmax360? （14）

?i?Qmax?i （15） ?360νπiRi?ra?2?i （16）

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式中： Qi—该断面流量 ρi—该断面半径 Qmax—水轮机最大流量 νc—进口断面流速

νc?KHr?1?29.24?5.4m/s

K—流速系数，取为1

Ri?主轴中心到该断面的距离ra?水轮机座环固定导叶的外半径,.125m

?i?自涡壳鼻端算起至计算断面的角度蜗壳进口断面

Q345??13.14c??cQmax360??360??12.6m3/s

式中：

?13.14?345?c?360??5.4???0.86m

R+X=Rc?1.25+2?0.86=2.97m

对于255°包角断面

Qmax255??13.14255??cQ360??360??9.3m3/s

??255?255?13.14360??5.4???0.74m

R-Y=R255?1.25+2?0.74=2.73m

对于165°包角断面

Q?cQmax165?360??165??13.14360??6m3/s

??165?165?13.14360??5.4???0.60m

R-X=R165?1.25+2?0.60=2.45m

对于75°包角断面

Qmax75??13.1475??cQ360??360??2.74m3/s

?13.14?75?75?360??5.4???0.40m

R+Y=Rc?1.25+2?0.40=2.05m

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4.7 尾水管尺寸计算

图2 混流式水轮机尾水管

水电站所用尾水管为弯肘型，查《水电站机电设计手册》及《水电站》，图中相应尺寸如下：

D1?1.4m, D3?1.5m, D4?1.893mh?3.5m, h4?1.893m, h5?1.834m, h6?0.938mL?6.72m, L1?2.45mB5?3.836m

4.8 水电站厂房尺寸设计

4.8.1 主厂房高程的确定 ⑴ 水轮机安装高程▽T：

▽T?▽W?Hs?X （17）

式中：

▽W—水电站正常运行时可能出现的最低下游水位，一般取一台机组的过流量相应的尾水位。

Hs—水轮机允许吸出高

▽Hs?10-(??△?)H- （18） 900

14

Hs?10-(0.19?0.04)29.24-247.65?3.0m 900导叶高度b0=0.511m 水轮机实际允许吸出高H′s：

b00.511?3??3.256m 22σ—气蚀系数，由水轮机特性曲线决定 △σ—气蚀系数修正值，由水轮机厂家提供 H—计算水头

▽—水电站厂房所在地点的海拔高程，初步设计时可采用下游平均水位高程 X—水轮机压力最低点与安装高程之间的差值，对于混流式水轮机 X = b0 / 2

在尾水渠设计时已算得下游平均水位为247.65m，开一台机时，下游水深为247.12m。

H′s?Hs?▽T?247.12?3.256?0.511/2?250.63m

⑵ 尾水管底板高程▽尾

▽尾?250.63-b0-h （19） 2 式中：

h—尾水管高度

▽尾?250.63-0.511-3.5=246.87m 2⑶ 主厂房基础开挖高程▽F

▽F?▽尾-h1 （20）

式中：

h1—尾水管底部浇注混凝土厚度，1m

▽F?246.87?1?245.87m

⑷ 水轮机机层地面高程▽1

▽1?▽T??c?h4 （21）

式中：

ρc—蜗壳进口断面半径

h4—蜗壳混凝土保护厚度，1m

▽1?250.63?0.86?1.0=252.5m

⑸ 发电机装置高程▽G

▽G?▽1?h5?h6 （22）

式中：

h5—发电机机墩进人孔高度，1.8—2.0m

h6—发电机机墩进人孔顶部厚度，1m

15

▽G?252.5?1.8?1?255.3m

⑹ 发电机层地面高程▽2

▽2?▽G?h3 （23）

式中:

h3—发电机转子基坑深度

▽2?255.3?1.18?256.48m

⑺ 吊车安装高程▽C

▽C?▽2?h7?h8?h9?h10?h11 式中：

h7—发电机上机架高度

h8—吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距 h9—最大吊运部件高度 h10—吊运部件吊钩之间的距离 h11—主钩最高位置至轨道顶面的距离，可从起重机主要参数表查出

▽C?256.48?0.5?0.3?3?1?0.552?261.83m

⑻ 屋顶高程▽R

▽R?▽C?h12?h13?h14 式中：

h12—轨顶到吊车小车距离，可从起重机主要参数表查出 h13—吊车检修预留空间，0.5m h14—屋面板厚度

▽R?261.83?2.34?0.5?0.5?265.17m

4.8.2 主厂房长度L的确定

L=nL0+L安+△L 式中：

L—主厂房长度 n—机组台数 L0—机组段长度 L安—安装间长度 △L—边机组段加长 ⑴ 机组段长度L0的确定

L0?L+X?L-X ① 对于蜗壳层

（24）

（25）

（26）

（27）

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L+X = R+X+?1 = 2.97+1.2 = 4.17mL-X = R-X+?1 = 2.45+1.2 = 3.65m L0 = 4.17+3.65 = 7.81m②对于尾水管层

B3.836+?2 = +1.2 = 3.118m22B3.836L-X? +?2 = +1.2 = 3.118m

L+X = 22L0?3.118?3.118?6.236m③对于发电机层，机组段间距由发电机定子外径控制

L0 = D风?d 式中：

D风—发电机风罩外缘直径 d —两相邻风罩通道间的距离 L0 =5.5?2?7.5m L0取三者中的大值，7.81m

⑵ 边机组段加长△L=（0.1～1）D0=1×1.4=1.4m ⑶ 安装间长度L安=（1～1.5）L0=1.2×7.81=9.37m 取安装间长度为10米，则主厂房长度

L?3?7.81?10?1.4?34.83m

取主厂房长度为35米

4.8.3 主厂房宽度确定

B=Bx+Bs 式中：

B—主厂房净宽 Bx—下游侧宽度 Bs—上游侧宽度

⑴ 水下部分净宽的确定

①上游侧宽度

Bs=1.25+1.0+0.8+4.0=7.05m

式中：

1.25—座环半径

1.0—混凝土保护层厚度 0.8—蜗壳上游侧断面直径 4.0—蝶阀坑宽度 ②下游侧宽度

Bx=1.25+1.0+1.74+1.5=5.49m

28）

29）

17

（ （

式中： 1.25—座环半径

1.0—混凝土保护层厚度 1.74—蜗壳下游侧断面直径 2—走道宽度

则，主厂房净宽

B?Bs?Bx?7.05?5.49?12.54m

⑵ 水上部分净宽的确定

①上游侧宽度

Bs=2.75+5=7.75m

式中：

2 .75—发电机风罩半径

5—布置调速器，油压设备及机旁屏必需的距离 ②下游侧宽度 Bx=2.75+2.5=5.25m

式中：

2.75—发电机风罩半径 2.5—下游走道宽度 则，主厂房净宽

B?Bs?Bx?7.75?5.25?13m

取两者中的大值，主厂房的宽度为13m

4.9 起重机选择

起重机的型式和台数取决于水电站的厂房类型、最大起重量和机组台数等条件。具有上部结构的厂房一般选用桥式起重机。

起重机额定起重量应根据最重吊运件的重量（一般为发电机转子）加起吊工具的重量并参照起重量系列确定。

发电机转子重量约为发电机总重量的一半，先计算发电机的重量Gf。

Nd2 Gf?K1()3 （30）

ne32002Gf?9?()3?53.6t

300则发电机转子重量为Gf/2=26.8t

参照起重量系列，参照起重量系列起重机额定起重量为32.5/5t，跨度为12.5m。 主钩起吊范围：l1=2.05m，l2=1.72m 副钩起吊范围：l3=1.035m，l4=2.715m

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5 致谢

在这篇学士学位毕业论文得以完成行将脱稿之际，我向所有关心和帮助我的老师、同学和朋友表示衷心的感谢！

首先向马跃先老师表示最真诚的感谢和敬意！老师治学严谨，学识渊博，品德高尚，平易近人，无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到老师的悉心指导和帮助，在我学习期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则，这些都将使我终生受益。我愿借此机会向马跃先老师表示衷心的感谢！同时还对资料室的老师及帮助过我的老师表示诚挚的感谢。

我还要感谢我的同学邹丹、魏云杰等在我毕业论文进行过程中给予我的支持与帮助。 最后，我要感谢我的母校，是她教育和培养了我。此次毕业设计或许是我四年大学生活中短时间受益最深的环节。通过本次设计，我对工程设计的步骤有了一个初步的认识，在理论及实践上均上了一个新台阶，更重要的是使我对自己在处理各方面问题时有一个较全面的认识，不可否认会对以后的工作及学习起到积极的作用，使我更加坚定了走向成功的信念，使我在最后告别母校之际豪情万丈！

在此,向一直以来辛勤工作的恩师致敬！向诸位老师致敬!

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6 参考文献

[1] 索丽生、任旭华、胡明.水利水电工程专业毕业设计指南. 北京：中国水利电力出版社，1998年7月.29～38，158～196

[2] 郭雪莽主编.课程设计和毕业设计指南.北京：中央广播电视大学出版社，2001.10.3～5

[3] 刘玺廷、熊军远、斯良钊. 小型水电站发电机设备手册. 北京：水利水电出版社，1982年7月.1～15，135～180，220～224，236～239，270～274

[4] 袁光裕主编.水利工程施工.三版.北京：中国水利电力出版社，2003年7月.241～245

[5] 韩菊红、温新丽、马跃先.水电站.：黄河水利出版社，2003年7月.1～31，49～104，133～140，221～257

[6] 吕宏兴、裴国霞、杨玲霞.水力学.北京：中国农业出版社，2002年7月.168～169，178～182

[7] 天津大学水利系.小型水电站上下册.北京：水利电力出版社，69～82

[8] 水电站机电设计手册编写组. 水电站机电设计手册.北京：水利电力出版社，17，33～42，115～164，175～177，299～301，335～339，630～722

[9] 白林、小型水电站发电机设备手册. 北京：水利水电出版社，1989年8月 [10] 顾鹏飞、喻光远.水电站厂房设计.北京：水利水电出版社，1987年7月 [11] 华东水利学院.水轮机下册.北京：水利电力出版社，1980年10月

[12] 华东水利学院主编.水工设计手册. 北京：水利电力出版社，1980年10月 [13] 中华人民共和国国际经济贸易委员会。水电站压力钢管设计规范。北京：中国电力出版社。2002年7月

[14] 中华人民共和国水利部.水电站厂房设计规范.北京：中国水利水电出版社，2001年5月

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