1、水電站課程設計一：計算水輪機安裝高程 參考教材，立軸混流式水輪機的安裝高程Zs的計算方法如下：式中為設計尾水位，取正常高尾水位1581.20m；為導葉高度，1.5m；為吸出高度，m。其中，式中，為水輪機安裝位置的海拔高程，在初始計算時可取為下游平均水位的海拔高程，設計取1580m；為模型氣蝕系數，從該型號水輪機模型綜合特性曲線（教材P69)查得=0.20，為氣蝕系數的修正值，可在教材P52頁圖2-26中查得=0.029；H為水輪機水頭，一般取為設計水頭，本設計取H=38m。水頭Hmax及其對應工況的進行校核計算。=10.0-(0.2+0.029)38=-0.458=1581.20-0.458+

2、1.5/2=1581.49m。二：繪制水輪機、蝸殼、尾水管和發電機圖2.1水輪機的計算圖1.1 轉輪布置圖如圖所示，可得HL240具體尺寸：表1.11 轉輪參數表D1D2D3D4D5D6b0h1h2h3h41.01.0780.9280.7250.4830.1280.3650.0540.160.5930.2834.14.420 3.805 2.973 1.980 0.525 1.497 0.221 0.656 2.431 1.160 2.2 蝸殼計算 進口斷面尺寸計算(1)進口斷面流量的確定由資料，該水電站初步設計時確定該電站裝機17.6×kW，電站共設計裝4臺機組，故每臺機組的單機容

3、量為17.6×kW÷4=4.4×kW。由水輪機出力公式：=4.4×kW式中：Q為水輪機設計流量（）；H為設計水頭，m；由設計資料得H=38.0m。所以，（）進口斷面流量計算公式： =113.11（）式中：蝸殼包角，通常均采用3450Q水輪機設計流量，Q =118.03m3/s（2）進口斷面流速的確定蝸殼進口斷面平均流速可由教材P36（圖2-8a，已知設計水頭38.0m，本設計為金屬蝸殼可取為上限值）查得：=5.8m/s。（3）進口斷面半徑由公式=（4）進口斷面中心距由公式=2.492+3.15=5.642式中=（5）斷面外半徑由公式：=3.15+2

4、15;2.492=8.134m 繪制蝸殼單線圖時，在蝸殼上共取0077共八個蝸殼斷面（從00開始每隔45°取一個斷面），利用下列公式進行斷面計算，得各斷面的參數。任一斷面ii的流量：斷面半徑：（斷面上沿徑向各點的水流圓周分速度等于一個常數，即）斷面中心距：=斷面外半徑：各斷面參數計算列表如下：蝸殼計算列表（圓形斷面）斷面號(°)（）(m)(m)(m)0345113.11 2.492 5.642 8.134 130098.36 2.324 5.474 7.798 225583.60 2.143 5.293 7.435 321068.85 1.944 5.094 7.039 4

5、16554.10 1.723 4.873 6.597 512039.34 1.470 4.620 6.090 67524.59 1.162 4.312 5.474 7309.84 0.735 3.885 4.620 2.3尾水管計算由水輪機型號可知轉輪直徑D1=410cm轉輪出口直徑D2=1.078D1=1.078×410=441.98。滿足條件D1，采用標準混凝土肘管，故可用推薦的尾水管尺寸表（教材第二章P42表2-1）參數h/D1L/D1B5/D1D4/D1h4/D1h6/D1L1/D1h5/D1比例2.64.52.7201.351.350.6751.821.22尾水管各參數尺寸

6、表參數hLB5D4h4h6L1h5長度（m)10.6618.4511.1525.5355.5352.76757.4625.0022.3.1 直錐段各尺寸的確定（1） 導葉底環至轉輪出口高度=0.221+0.656=0.877m（2） 轉輪出口至尾水管直錐段進口高度對于混流式水輪機組，為保證水輪機組正常運行的安裝縫的高度，一般可忽略不計，此設計取=0.05m。（3）尾水管進口直錐段高度=10.66-0.877-0.05-5.535=4.198m。（4）尾水管直錐段進口直徑=441.982.3.2 中間彎肘段尺寸的確定彎肘段尺寸可由教材推薦使用的標準混凝土肘管的尺寸圖（教材P43圖218和表22）

7、，其中所列的數據對應=1000mm，應用時乘以選定的（或與之相等的）即可得到彎肘段各參數值。2.3.3 出口擴散段尺寸的確定由尾水管參數尺寸表可得：=5.002m；=2.7675m；=18.45m；=7.462m。由數據用此公式可算得 尾水管頂板仰角=11.5°。三：確定主廠房輪廓尺寸3.1 主廠房長度的確定3.1.1主廠房的長度主廠房的長度可由公式式中：n機組臺數機組段長度。本機組段間距由蝸殼尺寸控制，按公式=蝸殼平面尺寸+2計算。（蝸殼外的混凝土結構厚度。混凝土蝸殼一般取0.81.0m，金屬蝸殼一般可取12m，邊機組段一般取13m。）。經綜合考慮，中間機組段按=15.42+21.

8、5=18.42m計算，邊機組按=15.42+22=19.42m計算。安裝間長度。按公式=（1.01.5）計算，此處按=1.2處理。邊機組段加長。按公式=（0.11.0） 計算，此處按=0.5主廠房長度98.834m。3.2 主廠房寬度的確定以機組中心線為界，將廠房寬度分為上游側寬度和下游側寬度，則廠房總寬度為B=+。、應分別考慮各層的布置要求確定，一般需考慮發電機層，水輪機層和蝸殼層的布置要求。各層的、確定后，廠房的上、下游側寬度應取各層上、下游側寬度的最大值，即=max()=max()B= max()+max()3.2.1 蝸殼層、的確定的確定上游側寬度為機組中心至上游側蝸殼外緣尺寸加上外包

9、混凝土厚度，再加上蝴蝶閥室的寬度（參照教材湖南鎮水電站主廠房蝴蝶閥設計，取為5m）。=5.3927+1.5+5=11.8927m。的確定下游側寬度為機組中心至下游側蝸殼外緣尺寸加上外包混凝土厚度。=7.78+1.5=9.28m。3.2.2 發電機層、的確定的確定=（為發電機層風罩外緣至上游側墻的寬度，一般由主要及次要交通通道、附屬設備的布置、吊運方式以及運行管理方便等因素確定）由設計資料，=4.5+2.5+1.5+1+1=10.5m。考慮到發電機轉子的吊運及附屬設備的布置，取=12m。的確定=+（為發電機層風罩外緣至下游側墻的寬度，一般由主要及次要交通通道、附屬設備的布置、吊運方式以及運行管理

10、方便等因素確定）=+=4.5+1.5+1+1=8m。3.2.3 水輪機層、的確定一般上下游側分別布置水輪機輔助設備（即油氣水管路等）和發電機輔助設備（電流電壓互感器，電纜等）。這些設備一般靠墻、風罩壁布置或在頂板布，不影響水輪機層交通，因此對廠房的寬度影響不大，此處不予計算。3.2.4 主廠房寬度的最終確定=max()=12m=max()=9.28mB= max()+max()=12+9.28=21.28m。3.3 主廠房高度及各層高程的確定3.3.1 水輪機安裝高程（第一節已經確定）=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m3.3.2 主廠房基礎開挖高程主廠房基礎開挖高程可由

11、公式：確定。式中：（）尾水管的尺寸； 尾水管底板混凝土厚度（根據地基性質和尾水管結構形式而定，巖基上的尾水管底板厚一般取12m）=1581.49-（4.198+5.535+1.5）=1570.257m。3.3.3 水輪機層地面高程水輪機層地面高程可由公式：（=蝸殼進口半徑+蝸殼頂部混凝土層厚度。金屬蝸殼頂部混凝土一般不低于1.0m，混凝土蝸殼頂板厚根據結構計算決定。）=1581.49+（5.53/2+1.2）=1585.455m。3.3.4發電機裝置高程發電機裝置高程可由公式：求出。式中：發電機機墩進入孔高度（一般取1.82.0m），2.0m；還須滿足水輪機層附屬設備油氣水管道和發電機出線布置

12、要求的高度。） 進入孔頂部厚度混凝土厚度（一般為1.0m左右）1.0m。=1585.455+2.0+1.0=1588.455m。3.3.5 發電機層樓板高程發電機層地面高程除應滿足發電機層布置要求外，還應考慮水輪機層設備布置及母線電纜的敷設和下游尾水位的影響。一般情況下，發電機層樓板高程應滿足以下條件：（1）保證水輪機層的凈高不少于3.54.0m，否則發電機出線和油氣水管道布置困難。（2）保證下游設計洪水不淹廠房。一般情況下，發電機層樓板面和裝配場樓板面高程齊平。由于單機容量數萬千瓦的發電機組多采用定子埋入式布置，故本設計也采 用定子埋入式布置，其上部機架埋入深根據發電機尺寸取為3m。=+3=

13、1588.455+3=1591.455m1585.13m（設計洪水水位）。且1591.455-1585.455=64.0，故滿足設計要求。3.3.6 起重機（吊車）的安裝高程（起重機的安裝高程是指吊車軌頂高程）計算公式：發電機定子高度和上機架高度之和（埋入式布置就僅為上機架的高度）吊運部件與固定的機組或設備間的垂直凈距；固定的機組、設備、墻、柱、地面之間保持水平凈距0.3m，垂直凈距0.61.0m（如采用剛性夾具，垂直凈距可減小為0.250.5m）最大吊運部件的高度。吊運部件與吊鉤間的距離（一般在1.01.5m左右），取決與發電機起吊方式和掛鎖，卡具。主鉤最高位置（上極限位置）至軌頂面距離，可

14、從起重機參數表查出。 =1591.455+0.4922+0.8+7.25+1.2+1.2=1602.392m3.3.7 屋頂高程計算公式：小車高度；為檢修吊車需要在小車上方留有距離，一般取0.5m。=1602.3922+1.5+0.5=1604.392m。4 根據起重量和寬度，確定吊橋型號 重量取決于需要由它吊運的最重的部件，本設計的最重部件為發電機轉子的重量，重206t。當起重量大于75t，且臺數不大于6臺時，可考慮采用雙小車橋吊，本設計采用雙小車橋吊。5. 劃分一，二期混凝土水電站廠房的施工是分期完成的，第一期澆筑的叫一期混凝土。首先澆筑一期混凝土的目的是為了形成封閉的擋水周界。包括尾水管

15、擴散段、肘管斷及主廠房的外墻、構架、吊車梁、屋頂等。二期混凝土一般包括尾水管的直錐段、座環、蝸殼、發電機機座、及各層樓板。發電機支承結構本設計采用圓筒式機座，圓筒壁厚取1.8m。為了使機座荷載的一部分經水輪機座環傳至下部塊體結構，該內徑要略小于座環的外徑，一般取轉輪直徑的1.31.4倍左右，本設計取為1.35倍轉輪直徑。6. 主廠房的結構布置設計及廠房內各種設備的布置6.1主廠房上部結構（1）屋面結構主廠房的屋面一般采用鋼筋混凝土預制構件，以節省模板。常用的是薄腹屋面梁，其上部為大型預制屋面板。屋面梁尺寸可從下面屋面梁尺寸表中查得。屋面的防水層和保溫層可采用圖示的結構，保溫材料可用爐渣或珍珠巖

16、粉等，厚度由當地氣溫條件決定。（2）構架采用整體式構架，每一機組段設置3個構架。構架間距取為18.42÷3=6.14m。為簡化設計施工，采用等跨布置。（3） 吊車梁及吊車柱 為節約鋼材，我國多采用鋼筋混凝土吊車梁，支承在構架立柱的牛腿上。（4）外墻（5）樓板七副廠房的布置設計（1） 副廠房的組成大型水電站的副廠房，按性質可分為三類：直接生產副廠房 中央控制室，繼電保護盤，電纜室，蓄電池室，酸室和套間，蓄電池的通風機室，機械修理間，電器工具間，油化驗室，水化驗室等。檢修試驗副廠房 繼電保護試驗室，精密儀器試驗室，測量表計試驗室，高壓試驗室，電工修理間，機械修理間，電氣工具間，油化驗室，

17、水化驗室等。工作生活副廠房 交接班室，運行分場，檢修分場，水工分場，總工程師室，廠長室，生產技術科，會議室，資料室，廁所、盥洗室。（2）副廠房的位置 副廠房布置于主廠房的上游。副廠房的寬度由于缺乏相應的數據，這里根據書本的相關資料確定寬度為5m墻寬為0.75m。8 廠內交通設計（1） 安裝間的位置 安裝間的位置安裝間一般均布置愛主廠房對外有道路的一端，對外交通通道必須直達安裝間，車輛直接開入安裝間以便橋吊卸貨，所以安裝間布置在主廠房的左側。 安裝間的高程安裝間的高程主要取決于對外道路的高程及發電機樓板的高程。安裝間最好與對外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期對外交通暢通無阻。安裝間最好

18、業余發電機層同高以充分利用場地安裝檢修。所以經過對電站周圍環境的勘測評估可以確定安裝間的高程與發電機層同高。（2） 安裝間的面積和布置 安裝間的面積安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，座椅安裝間的面積就決定了它的長度。安裝間的面積可按每一臺機組擴大性檢修的需要確定，一般考慮放置四大部件，即發電機轉子、發電機上機架、水輪機轉輪、水輪機機蓋。四大部件要布置在主鉤的工作范圍，其中發電機轉子應全部布置于主鉤起吊范圍內。發電機轉子和水輪機轉輪周圍要留有1-2m的工作場地。在缺乏資料是，安裝間的長度可取1.25-1.5倍機組段長，；多機組電站安裝間面積可根據需要增大或加設副安裝間。 安裝間的布置安裝間的大門尺寸要滿足運輸