水电站课程设计计算书.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上黑龙江大学水利电力学院水电站建筑物课程设计BL水电站计算说明书 姓 名: 学 号: 班 级: 指导教师: 一、基本资料1.工程概况 根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量7.21108m3。 水库属大(2)型，工程等别为等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。 水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。2.设计的目的与任务（1）目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运

2、用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。（2）任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。3.BL电站设计资料（1）气象资料 该地区多年平均气温9.3，最低气温35.8。最大风速北风21m/s。最大冰厚0.37m。地面冻结深度一般在1.1m左右。（2）水文资料a.水库特征水位与溢洪道泄量特征：特 征 水 位水 位(m)库 容(108m3)泄 量(m3/s)下游河床相应水位(s)特大洪水位1035036.65千年一遇洪水位72.79.21834036.36百年一遇洪水位70.8487

3、035.50正常高水位68.66.42死水位47.00.7b.水库的主要技术指标：项 目单 位数 量总库容108m38.47调节库容108m35.72死库容108m30.7灌溉面积万亩83.6城市、工业用水108m31.3最大坝高m54.0电站装机容量kw6400电站年利用小时数h3084多年平均发电量104kw.h1973.9电站尾水渠水位流量关系：电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程40.35m，渠顶高程45.90m，渠道设计流量48.0m3/s。渠道加大流量53.0m3/s。电站尾水渠水位流量关系表(ZQ)：水位Z (m)41.3541.8542.3542.8543.3543.85

4、44.3544.8545.35流量Q(m3/s)5.5410.4016.0022.2028.9035.8043.1052.7057.80 (3) 厂房地质资料水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房范围内有一小断层通过。本地区地震基本烈度为度。厂房设计烈度为7度。 (4) 水轮机选型的基本资料：经水能计算，最终确定： 1.电站最大水头； 2.加权平均水头； 3.设计水头； 4.电站正常运转时的最小水头。 5.水电站总装机容量，考虑水电站运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。发电机效率。二、水轮机的选型与参数的计算本水电站的最大水头，正常运转时最

5、小水头，加权平均水头，设计水头。水电站总装机容量，设计装机台数2台，单机容量。2.1水轮机型号选择根据该水电站的水头变化范围，查中小型水电站设计手册中的水轮机系列型谱可查出合适的机型为HL240。2.2 HL240型水轮机方案的主要参数选择（1）转轮直径计算查水力机械（第二版），西安理工大学，金钟元主编附表1可得HL240型水轮机在限制工况下：单位流量，效率。由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量，效率假设为92%。转轮直径D1按下式计算：（2-1）式中Nr水轮机的额定出力，；Hr水轮机的设计水头，；原型水轮机单位流量，初步假定；与相应的限制工况下的效率，初步假设为。根据计算结果，应选择

6、与之相近且偏大的轮转标称直径，取。（2）效率修正值的计算查水力机械（第二版），西安理工大学，金钟元主编附表1得HL240型水轮机模型在最优工况下的，模型的转轮直径，而原型水轮机的最高效率按下式计算：（2-2）效率修正值为，则原型的效率为：（2-3）将代入式（2-1）得 （2-4）故取符合要求。（3） 转速的要求 查水力机械（第二版），西安理工大学，金钟元主编附表1可得HL240型水轮机模型在最优工况下的单位转速。水轮机的转速n按下式计算：（2-5） 式中 原型水轮机最优工况下单位转速，由于，所以可忽略不计，则以；水轮机的平均水头，；水轮机的轮转直径，由（2-1）计算可得，。由式（2-5）得，选

7、用与之接近而偏大的同步转速。（4） 工作范围的验算 在选定的，的情况下，水轮机的和各种特征水头下相应的值分别为： （2-6） 水轮机引用最大流量 （2-7）对的值： 在最大水头时， （2-8） 在最小水头时， （2-9）在HL240型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出、的直线，由这三根直线所围成的水轮机工作范围包含该特性曲线的高效率区。对于HL240型水轮机方案，所选定的参数和是合理的。（5） 水轮机的吸出高程 由水轮机的设计工况（，）在曲线图上查得相应的气蚀系数约为，气蚀系数修正值0.055（当时）。可按下式计算水轮机的吸出高度：(2-10) 式中 水轮安装位置的海拔高程，在这里取为渠底高程

8、40.35m； 模型气蚀系数，0.2； 气蚀修正系数，0.055； 水轮机水头，本设计取为设计水头。 计算式（2-10）得，水轮机的吸出高度。2.3 金属蜗壳尺寸的确定假定蜗壳各断面的圆周分速不变且都等于蜗壳进口断面的平均流速。查水力机械（第二版），西安理工大学，金钟元主编图4-30（a）曲线可知。进口流量： （2-11） 过流面积： （2-12） 查水力机械（第二版），西安理工大学，金钟元主编附表5可知座环内半径，外半径。不同包角的半径公式为： （2-13） 蜗壳中各转弯处尺寸： （2-14）各度数包角处半径尺寸如下表 ：表1 各度数包角处半径尺寸（m）0.572.690.843.231.0

9、43.631.223.99图1 金属蜗壳单线图2.4 尾水管尺寸的确定 由式（2-1）求得，锥管的单边扩散角取，选用弯肘形尾水管。查水力机械（第二版），西安理工大学，金钟元主编表4-17，混流式的推荐尺寸及课程设计指导书HL240水轮机转轮流到尺寸，确定尾水各位置尺寸如下：表2 尾水管尺寸表(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)1.88.14.8962.432.431.2153.276(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m)1.94041.94044.680.36630.14371.742.196图2 尾水管单线图2.5 确定水轮机的安装高程 （2-15） 其中，导叶高度。 3 发电机组

10、型式 型号：TSL330/60 32；额定电压：6300伏；频率：50赫；相数：三相；功率因数：0.8；额定转速：187.5r/min；飞逸转速：520r/min；转动惯量：125t；推力轴承负荷：75t；正常运转时所承受的扭矩：20.8tm；短路运转时所承受的扭矩：77.3tm；定子基础荷重：94t；下机架基础荷重：41t。4 调速设备机组配用GT3500调速器，调速器油压由HYZ0.6油压设备供给。调速器名义工作容量3500kgm； 调速轴最大回转角45，接力器活塞直径350mm。5 厂房起重设备305 双钩桥式起重机性能起重量主钩t30副钩5跨 度m10.513.516.519.522.

11、525.528.531.5起升高度主钩m12副钩m14起升速度主钩m/min7.48副钩20.2起重机总重t25.828.631.836.139.744.948.452.8最大轮压22.824.325.126.027.229.030.231.4大车钢轨 9090主要尺寸BQmm465047005000B608061306430b260300H23402471H18701000H29096246266416566716816H32230217021802010H4552420H5-125-257S12050S21700S31035S427156 主厂房主要尺寸的确定6.1 主厂房总长度的确定 （

12、6-1） 式中 机组数； 机组间距； 、边机组段长度； 安装间长度。(1) 机组间距 蜗壳层： （6-2） （6-3） （6-4） 尾水管层：（考虑采用对称尾水管） （6-5） （6-6） （6-7） 发电机层： （6-8） （6-9） （6-10） 以上各式中蜗壳X 方向最大平面尺寸； 蜗壳X 方向最大平面尺寸； 蜗壳外部砼厚度，由水工结构确定。初步设计时一般可用，此处取1.0。 尾水管宽度； 尾水管边墩砼厚度，由水工结构确定。初步设计时可取，此处取1.0。 发电机通风道内径； 发电机通风道壁厚，一般可取0.30.4m，此处取0.4； 两台机组之间通风道外壁的净距，在两台机组之间设置了楼梯，

13、取； 机组间距为以上计算的最大值，设计时还应考虑蜗壳的不对称性，将其两个方向的尺寸与尾水管在同一方向的尺寸进行比较，进行尺寸组合后与以上计算值比较取大者。 (2) 边机组段长度、 （6-11） （6-12） 对于，靠近安装间，一般可取为机组段长度； 对于，应对其进行下列校核： 对于采用一台起重机吊装发电机转子或进水阀时，应保证机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内，并有裕量，这里取0.3。(3) 安装间长度 （6-13） 所以，主厂房的长度由式（6-1）确定， （6-14）6.2 主厂房总宽度的确定 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。 （6-15） （6-1

14、6） （6-17） 式中 、的意义与前同； 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,需大于0.4，在这里取A=0.5。6.3 厂房各控制高程的确定 (1) 机组安装高程的确定：机组选型已定出水轮机的安装高程，以此为基础计算其他各部位的高程。根据水轮机型号。 (2) 尾水管底板高程1 （6-18） 式中 水轮机的安装高程； 导叶高度； 水轮机底环顶面至尾水管距离。 (3) 进水阀层地面高程（对装有进水阀的机组） （6-19） 式中 钢管中心线的高程（本设计为安装高程46.55）； 引水钢管半径； 钢管底部至地面的高度，钢管底部需作通道，应大于，不作通

15、道时可取左右,此处取。 (4) 水轮机层地面高程 水轮机层地面高程按蜗壳尺寸和蜗壳上部的混凝土厚度确定。 （6-20） 式中 蜗壳进口段半径； 蜗壳上部混凝土厚度，对金属蜗壳可取1.0m。 (5) 发电机层地面高程 （6-21） 式中 水轮机机坑进人门高度，一般可取，此处取2.0。 机坑进人门上部应留的尺寸。 (6) 吊车轨道顶的高程 （6-22） 式中 吊运设备时需跨越的固定设备或建筑物距发电机层地面的高度； 吊运部件与固定物之间的垂直安全距离，不小于0.3米，这里取0.5； 起吊设备的高度； 吊具高度； 吊车主钩至吊车轨道顶的最小距离。(7) 厂房顶高程的确定： （6-23） 数值出处：水

16、电站建筑物（第二版）教材（武汉大学马定善、浙江大学汪如泽合编.北京.中国水利水电出版社.2007年）7 主、副厂房的布置 副厂房由辅助生产车间、某些辅助设备的房间和必要的技术室所组成。布置原则是：运行管理方便和最大限度地利用一切可以利用的空间，尽量减小不必要的房间面积。 副厂房可以安排在主厂房上游侧使建筑物布置紧凑，电缆室，边机组，安装间放在主厂房的一侧，主厂房安排在下游采光通风良好，且适用于坝后式水电站。中央控制室，高压开关室，厂用设备，楼梯，厂变和工具间，值班室和休息室，调度室和通讯室，卫生间这些副厂房的配置放在另外一侧，为了尽可能的利用空间，副厂房应不大于主厂房的宽度,可分为三层，每层室内净宽6m，总长度约18m。参考文献1 刘启钊. 水电站(第三版). 北京：中国水利水电出版社，19982 马善定、汪如泽主编. 水轮机. 北京：中国水利水电出版社，19963 马善定、汪如泽主编.水电站建筑物（第二版）.北京：中国水利水电出版社，20074 陈坤、姚珍格、李柯君. 水电站厂房设计. 北京：中国水利水电出版社，19935 中华人民共和国水利部. SL266-2001水电站厂房设计规范.北京：中国水利水利出版社，20016 中华人民共和国水利部. SL73.1-95水利水电工程制图标准-基础制图.北京：中国水利水利出版社，1995 专心-专注-专业