水电站课程设计计算说明书

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h4 0.69525
图 3-4
转轮尺寸
3.5 发电机型式及尺寸确定
水轮发电机型号 SF15-28/550 ,为立式空冷水轮发电机,额定容量 15MW,
定子铁芯外径为 550cm。同步转速为
,所以采用
悬式发电机。初步计算时,采用定子埋入式。 根据资料提供尺寸如图:
920
3350
2430
8400 2000
( kW ) cos (r/min) U ( kV ) G1 (t)
15000
0.8
214.3
10.5
80
8400 2000
920
3350
2430
4390
4904 6470
3840
1760
1150
3350
3、调速器设备
(1)调速器型号:DT-100
机械柜尺寸:长×宽×高=750×950×1375(mm)
10~15
直流盘室
20~25
⑦母线廓道
宽度不少于 2.0m
⑧厂变室
15
⑨空压机及贮气筒室
3~40
⑩油桶及油处理室
50~55
⑾排水泵室 集水井容积 (2)检修、试验用房 ①测量表计试验室 ②高压试验室 ③电工试验室 ④机修间 ⑤工具间 (3)间接辅助生产用房 ①交接班室 ②值班休息室 ③办公室 ④浴室厕所 ⑤警卫室
2 ×
2 ×
11. 5
75
2 0
12. 5
26
920 0
40 0
370 0
270 0
920
700
1100
1600
13.
5
13.
365
113
5
4
75
2 0
16. 5
20/22
861 6
40 0
365 4

19.
366
/
6 113 6 118
479 479 483
L1
240 0
L2
190 0
L3
130 0
电气柜尺寸:长×宽×高=550×804×2360(mm)
(2)油压装置型号:YZ-l.0
型号
油箱长度 油箱宽度 油罐总高
m(mm)
n(mm) H(mm)
油罐筒高 h(mm)
YZ-1.0
1916
1900
2457
1694
油罐直径 D(mm)
930
4、厂房附属设备
(l)水轮机前的蝴蝶阀
型号
直径 承受水 装置 (cm) 头(m) 方式
水位(m) 70.95 71.60 72.20 74.50 76.30 78.50 流量(m3/s) 400 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400
3、水电站特征水头
最大水头
56.00 m
最小水头
38.00 m
平均水头
50.84 m
计算水头
48.30 m
4、地形地质
电站枢纽地形参见地形图。左岸地势较平缓,右岸地势较陡。枢纽基
用桥形结线方式。电气主结线见图二。
6、对外交通
下游左岸有永久公路通过。
1.2.2 水电站主要动力设备及辅助设备
1、水轮机:型号 HL220-LJ-225
额定出力
15.6 MW
额定转速
214.3 r/min
单机额定(最大)流量 36.2m3/s
2、水轮发电机:型号 SF15-28/550
额定功率 功率因数 额定转速 额定电压 转子带轴重
轨距:
1435(mm)
检修起吊高度: 8200(mm)
主变压器身重: 39.5(吨)
(2)厂用变压器二台
型号: SJL1-630/10/0.4
厂用变压器参考数据:
变压器容量(KVA) 630/10
厂变室面积 5×3
门高(m) 2.5
吊物孔尺寸(m) 2.5×2.0
(3)机旁盘
每台机六块:控制盘 1 块,保护盘 1 块,表计盘 1 块,动力盘 1 块,励磁盘 2 块。
1m。 计算得:
4.2 水轮机层地面高程
为水轮机层地面高程 为蜗壳最大半径,
为蜗壳顶部混凝土的厚度,取 1.50m。
4.3 发电机装置高程
为发电机装置高程 为机墩进人孔高度,一般为 2m 左右,取为 2m。 为进人孔上的混凝土厚度,取为 1.5m。 计算得
4.4 发电机层楼板高程
为定子高度,根据资料, 计算得:
2.2 厂区枢纽布置
初步拟定厂房位置后进行厂区布置。主厂房沿等高线布置在坝下游,安 装场在主厂房端部,靠近公路一侧,并布置了回车场。副厂房布置在主 厂房下游侧,位于尾水平台上。主变压器布置在副厂房端部,靠近安装 场处。开关站位于距离主变约 150m 的下游。
3 水轮机安装高程及主要设备尺寸的确定
3.1 水轮机安装高程
于山区河流。本枢纽控制流域面积 1350 平方公里,总库容 22.15 亿立方米,为多
年调节水库。
本枢纽的目标是防洪和发电。主要建筑物有重力拱坝,坝高 77.5 米,弧长 370
米;泄洪建筑物;开敞式溢洪道或泄洪隧洞;发电引水隧洞及岸边地面厂房等工
程。水电站总装机 60MW,装机 4 台,单机 15MW。电站担任工农业负荷,全部
机额定流量为 36.2 ,根据水位流量关系曲线查得尾水位为
69.13m。 为吸出高,暂取为 2.40m。 为导叶高度,根据水轮机型号查得
计算得:
水轮机的安装高程为 72.09m
3.2 蜗壳型式及尺寸确定
3.2.1 蜗壳形式选择 采用金属焊接蜗壳。蜗壳的断面形状均做成圆形,以改善其受力
条件。包角

3.2.2 蜗壳水力计算 (1) 已知条件与参数
DF340-85 340
85 立轴
阀重 (吨)
20
阀体长 (m)
1.2
吊孔尺寸 (m) 1.8×4.3
(2)桥式吊车 详见附表 1,选定吊车型号,选用有关尺寸. 5、电气设备 (l)三相三线圈主变二台 型号:SFSL1-50000/110/35/10 尺寸:长×宽×高=6820×4520×8200(mm)
图 4—2 4.6.2 轨顶高程
水轮机转轮重量估算曲线
为吊物垂直安全距离,取为 0.8m。 为起吊部件高度,考虑最大部件高度,发电机转子带轴约 4.39m。 为吊索或吊具高度,估算为 0.6m。 为吊钩至轨顶距离,为 1.474m。 计算得:
断面中心距
断面外半径
计算过程如下:
表 3—1
蜗壳水力计算
断面
7 6 5 4 3 2 1 0
断面
30 75 120 165 210 255 300 345
流量
3.02 7.54 12.07 16.59 21.12 25.64 30.17 34.69
断面半径
0.39 0.61 0.77 0.91 1.03 1.13 1.23 1.31
中 心 至 外 缘
面 到Байду номын сангаас机 顶 面
距距
离离
两 小 车 吊 钩 间 距 离
极限尺寸(毫米)
吊钩到轨 顶距离
主副 钩钩
吊钩至轨道中心距离
B B1 H
L
h
h1
L1
L2
10.
5
2 ×
50
2 ×
1 0
11. 5 12. 5
26
920 0
40 0
370 0
270 0
970
500
1100
1600

13.

5

10. 5
设计水头
最大引用流量 导叶高度
座环固定导叶外径 和内径 :根据水力机械设计手册,
查得
进口断面平均流速 :根据经验曲线查取,金属蜗壳取上
限值
(2) 蜗壳中水流运动
假定水流圆周分速度
(3) 水力计算 为保证流量均匀地进入导水机构,通过任一断面 i 的流量 应为
式中: 为从蜗壳鼻端至断面 i 的包角
断面半径
尾水管采用弯肘式。
图 3—3
尾水管
尾水管尺寸采用设计手册推荐的尺寸:HL220—LJ—225 水轮机为中比转 速水轮机,
表 3—2
推荐的尾水管尺寸表
3.4 转轮尺寸确定
根据水轮机型号及其标称直径 确定各尺寸:
表 3-3
转轮个尺寸确定
D2/D1 1.082
D2 2.4345
D3/D1 0.928
D3 2.088
中心距
2.31 2.54 2.70 2.83 2.95 3.05 3.15 3.24
外半径
2.70 3.15 3.47 3.74 3.98 4.18 4.38 4.55
pi
rb ra ai Ri
蜗壳断面单线图
图 3—1 蜗壳断面形状
2
1
3
0
4
图 3—2
7 5
6 蜗壳平面单线图
蜗壳平面单线图
3.3 尾水管型式及尺寸确定
校核:水轮机层地面到发电机楼板下层净空高度不低于 4m,初估楼板厚 度为 0.5m,
满足要求。
4.5 装配场楼板高程
发电机层楼板高程高于下游设计洪水位,故安装场高程与发电机层地面 同高。
4.6 吊车轨顶高程
4.6.1
桥吊选型 桥吊的起重量取决于需要由它吊运的最重部件,一般为发电机转 子,低水头电站可能是转轮。本次设计中采用的是悬式发电机, 其转子需带轴吊运。带轴转子重量为 80t。利用设计手册中的曲线 估算转轮重量为 85t。根据资料附表 1,初步选定选用单小车双钩 100T 桥吊。 机组台数不超过 6 台,只选用一台桥吊即可。 桥吊的跨度根据厂房的平面尺寸及其他因素在后续章节中确定。 在计算时初选跨度 16m。
L4
300 0

5
13.
0
2
369
147 -10

0
2
65
10 0
2 0
16. 0
20/22
861 6
40 0
369 2
/
147 -10 205 130 100 235 475 0 0 5
19.
369
147 -10
0
2
29
2 水电站在整个枢纽中的位置及厂房枢纽布置
2.1 电站厂房在枢纽中的位置
厂房为引水式地面厂房。厂区基岩系凝灰岩,岩石抗压强度较高,厂区有第四纪沉 积层,厚约 3 米。初步可以沿等高线布置在引水道斜交的右河岸上,位于重力拱坝 的下游。可采用斜向供水。厂房上游端有公路,交通条件满足要求。尾水渠逐渐倾 向下游与河道斜交,使水流顺畅。
4390
4904 6470
3840
1150
3350
图 3—5
4 厂房各主要高程确定
发电机尺寸
1760
图 4—1
厂房各高程简图
4.1 厂房开挖高程
根据水轮机安装高程初步确定厂房开挖高程:
其中: 为厂房开挖高程。
为水轮机安装高程

h 为尾水管高度,根据水力机械设计手册推荐,暂取

为尾水管底板厚度,基岩上的尾水管底板厚度一般取为 1—2m,取为
水库正常高水位
125.00 m
水库发电死水位
108.00 m
设计洪水尾水位
77.00 m
校核洪水尾水位
78.50 m
2、厂址水位流量关系曲线
水位(m) 68.50 69.20 69.75 69.75 69.90 70.20
流量(m3/s) 0.0 40.0 80.0 120.0 160.0 200.0
岩系凝灰岩,岩石抗压强度较高,厂区有第四纪沉积层,厚约 3 米,河床
砂卵石覆盖层平均深 2~4 米。
5、供电方式
本电站初期为三台机组,远景为四台机组,投入系统运行,根据系统
要求本电站能作调相运行,水电站主结线采用扩大单元结线方式,采用
110 千伏、35 千伏及发电机电压 10.5 千伏三种电压等级送电;高压侧采
尺寸:宽×厚×高=800×550×2360(mm)
1.2.3 副厂房参考面积(单位:m2)
(1)直接生产副厂房
①中央控制室
100~120
②电缆室
与中控室同
③通讯室
20~50
④发电机电压配电装置室
40~50
⑤厂用盘室
30~40
⑥直流系统室
蓄电池室
40~50
酸室
10~14
套间
5~6
充电机室
10~15
通风机室
水轮机型号为 HL220—LJ—225。 3.1.1 计算吸出高
吸出高公式:
其中:
为水轮机安装位置的海拔高程,初始计算时取为下游平均水位的
海拔高程,取 70m。
为模型气蚀系数,查表得到

为气蚀系数的修正值,根据设计水头查得

为水轮机水头,一般取为设计水头

计算得
3.1.2 确定安装高程
其中: 为设计尾水位,常取一台水轮机的额定流量下的下游水位,单
15~20 30~35(m3)
30~40 20~30 20~30 40~50 10~15
20~25 15~20 15~20 10~20 10
附表 1:
桥式吊车型号及尺寸
容量 (吨)
跨 度
起升 高度 (m)
起 重 机 名 主 副 LK 主 副 称 钩 钩 (m) 钩 钩
主要尺寸(毫米)
轨轨
道道
最 大 宽 度
建成后担任系统灌溉负荷。
电站厂房位于右岸坝下游几十米处,由引水隧洞供水,主洞内径 5.5 米,支洞
内径 3.4 米,厂内装置 4 台混流式立式机组,出线方向为下游,永久公路通至左岸。
1.2 基本资料
1.2.1 水库及水电站特征参数
1、水库水位
水库校核洪水位
140.00 m
水库设计洪水位
137.00 m
D4/D1 0.87 D4 1.9575
D5/D1 0.478
D5 1.0755
D6/D1 0.116 D6 0.261
b0/D1 0.25 b0 0.5625
h1/D1 0.054
h1 0.1215
h2/D1 0.165
h2 0.37125
h3/D1 0.482
h3 1.0845
h4/D1 0.309
《水电站》课程设计任务书
题 目:水电站地面式厂房布置设计
发题日期: 年 月 日 完成日期: 年 月 日 专业名称: 班 号: 学生姓名: 主要指导教师: 其他指导教师:
武汉大学水利水电学院水电站教研室
1 工程概况及设计资料 1.1 工程概况
湘贺水利枢纽位于向河上游,河流全长 270 公里,流域面积 6000 平方公里属
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