水电站厂房课程设计

2015年秋水利水电工程专业水电站厂房课程设计1.课程设计的目的课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算，制图和应用技术资料的技能。

2.工程枢纽概况水库库区跨越S、N两河，地处MY县城以北20km，两条河在MY县城以南约10km 处汇合成SN河。

水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。

水库各特征水位如下：死水位：▽126.0m正常高水位：▽157.50m设计洪水位：▽158.20m校核洪水位：▽159.50m坝顶高程：▽160.00m主要建筑物包括：（1）挡水建筑物有N、S主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为N河主坝，高66.4m，S河主坝高56m，各副坝15.7m～39m不等。

（2）泄水建筑物①溢洪道：有S河左岸第一、第二溢洪道。

第一溢洪道为正常溢洪道，底部高程▽140m，宣泄超过100年一遇的洪水，为5孔带胸墙式河岸溢洪道。

第二溢洪道为非常溢洪道，与第一溢洪道配合，宣泄1000年洪水，底部高程▽148.5m，为5孔开敞式河岸溢洪道。

②隧洞：a. N河左岸发电隧洞，用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄10000年一遇特大洪水。

进水塔进口底部高程为▽116.0m，洞径6m，洞长416m，底坡i=1/400，调压室为园筒式，内径17.14m，调压室后接2根埋藏式压力钢管，管径5.5m，管长125m。

b. S河发电泄水隧洞，任务是施工导流，发电、灌溉、供水和泄水。

见图1所示。

③坝下廊道：为施工期的临时建筑物，施工导流采取S、N两河分别导流的方式，故设N河导流廊道、210180150图一：枢纽布置图（1：3000）S河导流廊道，可宣泄20年一遇洪水，另有南石骆驼输水廊道，用以泄放3个流量的灌带、灌溉用水。

3.厂房枢纽建筑物位置的选择（1）作为挡水建筑物的主坝分设于S河和N河，经比较，S河地面高程高于白河坝址地面高程，故建N河电站比建S河电站多出10m水头，每年可多发电400万度，所以，电站设在N河，装机容量为4台单机15MW，共60MW，N河电站发电泄水可灌溉MY县以下耕地。

厂房形式采用岸边引水式厂房。

（2）压力引水系统及厂房枢纽是布置在左岸还是右岸好？经对左右岸两个方案从地形、地质、施工条件和运行管理等几个方面进行分析和比较后认为，右岸方案洞线较短（427m），有合适的布置调压室的位置，出口处地形较低，电站尾水渠较短，调压室可布置在白色石英岩上，且接近对外铁路，爆破时附近村庄不受干扰，而左岸方案洞线相对较长，岩石破碎，铁路进厂要跨越河流，且尾水渠、厂房开挖量大，右岸方案优点明显较多，故取右岸方案。

（3）电站厂房布置在右岸何处？也比较了两个方案，一是放在右岸下游小山沟上游坡地，二是放在泄洪支洞口。

厂房若布置在泄洪支洞处，优点是引水隧洞和高压输水管道较短，厂房位于白色石英岩基上，有可能取消调压室，缺点是岸壁很陡，平行于河岸的裂缝较发育，岩石削坡后有崩塌的危险。

厂房距坝太近，施工干扰大，另外，大约少利用5m的落差，尾水渠亦较长，下游反调节池的修建要做较高的堤坝。

厂房若是布置在下游小山沟附近，其缺点是引水道较长（约510m），必须设调压室。

优点是小山沟上游坡地地形较为平缓，地质条件较好，修建厂房和调压室都是安全的，距坝较远，干扰小，为了保证安全和多利用5m水头，决定采用下游小山沟附近的方案。

此方案厂房附近地形开敞，利用厂房枢纽的布置，而施工支洞处改为泄洪支洞，洞口发生过岩石崩塌现象。

主厂房左右位置的确定，是考虑到向右移动时，主厂房地基将遇到强烈风化的石灰岩，向左移动削坡工程显著，据此确定了主厂房的左右位置。

厂房地区为辉绿岩地带，处于半风化状态，厂房后山头表面岩石风化强烈，在这样的岩体中开挖6根岔管将严重削弱山体，故将岔管放在山体外，做成明的，这样厂房随之外移，据此确定了主厂房的前后位置。

4.电站主接线图水电站的主接线采用扩大单元接线，4台15MW水轮发电机组，用2台主变结成两个扩大单元，发电机出线电压为10.5kV，引出后进低压配电装置室，经断路器和隔离开关连成10.5kV发电机电压母线，然后送主变升压。

升压后的电流送110kV开关站，110kV高压侧采用单断路器双母线制，进出线为二进二出。

5.基本资料和设计依据（1）有关水电站工程概况的简要说明如前述。

（2）坝址地形图1张，比例为1：3000（3）坝型为斜墙土坝，依据发电量及装机容量，厂房按Ⅱ级建筑物设计。

（4）电站下游尾水位最高尾水位：▽94.6m正常尾水位：▽93.50m单机满负荷出力时尾水位：▽91.84m最低尾水位：▽91.50m（5）水电站装机容量60MW，共4台，厂房布置在右岸。

（6）电站设计水头H P=46.2m。

（7）水轮机型号：HL220-LJ-225转轮重量：14t轴向水推力：78t汽蚀系数：σ=0.165、△σ=0.027（8）蜗壳尾水管尺寸（9）发电机型号：TS550/79-28（SF15-28/550）风道直径：8.4m定子外径：6.5m转子直径：4.9m转子带轴重：82.6t其他尺寸见图5所示。

（10）蝶阀尺寸：Ф3400mm（11）电气主接线：见图3所示。

输电电压：110kV主变压器型号：SFL-40500/110图5 发电机尺寸（12）高压开关站面积：长×宽=70×60m2（13）辅助设备①调速器型号：T-100调速器尺寸：1200×1500×1900mm②油压装置：MHY-1.7油压装置尺寸：Φ1000mm，高2412mm（14）机旁盘数量：每台机组4块机旁盘每块尺寸：长×宽×高=800×400×2400mm励磁盘数量：每台机组5块励磁盘每块尺寸：长×宽×高=800×900×1900mm（15）对外公路：右岸公路6.课程设计的内容与要求设计的内容在给定工程枢纽布置和厂区位置的前提下，利用现有资料进行厂房布置设计。

具体内容包括：（1）确定主厂房的轮廓尺寸确定厂房轮廓尺寸时有关机组和设备的尺寸可由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书。

（2）绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸。

（3）选择厂房起重设备（4）进行厂区布置厂区布置可在地形图上绘出，要求至少拟定两个方案进行比较后，确定一个方案。

（5）进行厂房布置厂房布置的具体内容包括主、副厂房的布置和对厂房结构布置的考虑，说明如下：①在布置主、副厂房的同时，对厂房的结构布置一定要有考虑，包括：a．主厂房的分缝b．一、二期混凝土的划分c．止水的设置d．下部块体结构的布置，包括机墩、蜗壳混凝土、尾水管的结构型式、尾水闸墩、上下游墙等的结构布置，以及在你布置的下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。

e．上部结构布置，包括主厂房构架、屋顶结构、吊车梁、发电机层板梁柱等，这些问题不可能要求你做得很细，但要有个粗略的尺寸估计，如构架的断面尺寸，吊车梁的型式、尺寸，边构架柱之间要布置主梁形成小排架，用以支承发电机层楼板等，尺寸可以估算，也可以参考已建工程拟定。

②厂房机电设备的布置，主要包括以下五个方面的布置：a．电站主接线图规定的一次回路系统线路怎么走，发电机引出线，引出后如何经低压配电装置进主变，要否设母线道？b．水轮机调速系统布置在上游还是下游？相应的操作柜和机旁盘怎么摆放？c. 主厂房内各层都布置那些设备？d. 厂内起重设备如何布置？如机组检修、主变检修，蝶阀吊装等。

e. 厂内交通如何安排？主机间和主厂房各层的通道，发电机层至水轮机层的楼梯，主副厂房之间如何相同？如何上吊车操作室？下部块体结构的各工作孔道如何与厂内交通相连？③副厂房的布置及参考面积（m2）a. 直接生产副厂房为低压电气设备配备的房间：低压配电装置室：325厂用变压器室： 30厂用动力盘室： 36离子励磁室： 54母线道：按布置而定为二次系统配备的房间：中控室： 90继电保护室：160蓄电池室： 72贮酸室： 24前室： 12通风机室： 12充电机室： 18载波通讯室：72电缆室：设于中控继电保护室下层为辅助设备系统配备的房间：空气压缩机室：50绝缘油库： 50透平油库： 36水泵室： 40通风机室：按厂房自然通风情况，考虑要否设置。

b. 检修试验副厂房高压试验室：20电气试验室：63油化验室： 36水处理室： 80工具间： 20c. 办公生活副厂房面积由自己确定。

7.课程设计的具体步骤和时间安排第一周讲课借资料和参考书 0.5天拟定蜗壳、尾水管单线图和转轮流道、座环尺寸等 1天确定厂房轮廓尺寸 1.5天选择起重设备 0.5天厂区布置 0.5天厂房内部设备布置 2天（包括对厂房结构布置的考虑）这一周时间一边计算和布置，一边编写设计说明书。

第二周绘图绘图过程进一步完善绘制图纸及撰写设计说明书 3天最后将设计说明书整理装订成册 1天答辩 1天8.课程设计指导老师学号后两位除以4的余数为0或1的同学由刘依松、程雄老师指导；学号后两位除以4的余数为2的同学由王煜老师指导；学号后两位除以4的余数为3的同学由殷德胜老师指导；9.设计成果的要求（1）图纸：完成A1图纸两张，厂房横剖面图一张，比例为1：100，并绘出主要设备技术指标表；厂房发电机层、水轮机层、蜗壳层、尾水管层（包括副厂房各层）平面图一张，比例为1：200。

要求：学号后两位除以5的余数为0的同学厂房横剖图要求手工绘制；学号后两位除以5的余数为1的同学厂房发电机层图要求手工绘制；学号后两位除以5的余数为2的同学厂房水轮机层图要求手工绘制；学号后两位除以5的余数为3的同学厂房蜗壳层图要求手工绘制；学号后两位除以5的余数为4的同学厂房尾水管层图要求手工绘制。

说明：由于100能被4、5整除，所以只需取学号最后两位，例如：1)某学生学号为：2010101508，学号末两位为08，则08除以5，余数为3，则该生的蜗壳层图纸手绘2)某学生学号为：2010134114，学号末两位为14，则14除以5，余数为4，则该生的尾水管层图纸手绘（2）说明书：应包括设计基本资料的应用，设计成果和确定各部分布置的理由和布置方式，有关计算部分应包括计算依据，计算公式和计算成果，并应指明本设计的设计计算特点。

设计说明书文句必须通顺，字迹清晰，不少于4500字。

（3）厂区布置图：选定方案的厂区布置图绘在1：3000的地形图上，可与设计说明书装订在一起。

（4）过程图：除两张正式的A1图纸外，其余计算简图、附图、计算成果图均需与设计说明书一起装订成册。