坝后式水电站毕业设计

坝后式水电站毕业设计5.1 设计内容5.1.1 基本内容5.1.1.1 枢纽布置(1) 依据水能规划设计成果和规范确定工程等级及主要建筑物的级别；(2) 依据给定的地形、地质、水文及施工方面的资料，论证坝轴线位置，进行坝型选择(3) 论证厂房型式及位置；(4) 进行水库枢纽建筑物的布置(各主要建筑物的相对位置及形式，划分坝段)，并绘制 枢纽布置图。5.1.1.2 水轮发电机组选择(1) 选择机组台数、单机容量及水轮机型号；(2) 确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D、转速n、吸出高度Hs、安装高程Za)；(3) 选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗壳单线图；(4) 选择尾水管的型式及尺寸；(5) 选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置。5.1.1.3 厂区枢纽及电站厂房的布置设计(1) 根据地形、地质条件、水文等资料，进行分析比较确定厂房枢纽布置方案；(2) 根据水轮发电机的资料，选择相应的辅助设备，进行主厂房的各层布置设计；(3) 确定主厂房尺寸；(4) 副厂房的布置设计；(5) 绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层和蜗壳层平面图各一张。5.1.2 选作内容5.1.2.1 引水系统设计(1) 进水口设计。确定进水口高程、型式及轮廓尺寸；(2) 压力管道的布置设计。确定压力管道的直径；确定压力管道的布置方式和各段尺寸5.2 基本资料本水电站在 MD 江的下游，位于木兰集村下游 2km 处。坝址以上流域控制面积 30200km2。本工程是一个发电为主，兼顾防洪、灌溉、航运及养鱼等综合利用的水利枢纽。电站 投入运行后将承担黑龙江东部电网的峰荷，以缓解系统内缺乏水电进行调峰能力差的局面本工程所在地点交通比较方便，建筑材料比较丰富，是建设本工程的有利条件。电站 地理位置图见图 5-1。北IIII.江依牡长公通江屯路二道沟方正河口林道河道河n镇公社柴河M河浪海1:1500000图 5-1 电站地理位置图5.2.1 自然条件5.2.1.1 流域概况MD江近南北方向，全长725km，河道平均坡降1.39m%。，总落差1007m。流域面积37600km2，呈南北向狭长形。MD 江流域两岸支流分布均匀，水网的形状呈树枝状，多数支流短而湍急。5.2.1.2 气象MD 江流域属于大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。坝址处无气象观测资料 故借用了附近观测站的资料。根据历年资料统计，最高气温37.5，最低气温-45.2C，多 年平均气温3.03C。风速在 35 月较大，冬季多西风，夏季多西南风和东南风。 79 月多年平均最大风速 13m/s，最大风速20m/s。最大冻土深度1.89m，最大冰厚1.28m。多年平均降雨量528mm,其中71.8%集中在69月。5.2.1.3 水文坝址处无实测水文资料，但其下游32km处有一水文站，自1954年7月开始观测，有 24年实测资料。该水文站处集水面积30600km2，比坝趾处的集水面积多400km2，且区间 没有大的支流汇入。故本电站可直接应用其实测资料进行水文分析。本流域洪水主要发生在7、8月份，一次洪水一般由三天降雨产生。洪水多为单峰型， 有的年份为双峰型。一次洪水历时619d，其中涨水历时17d, 次洪水过程中洪量主要 集中在7d。经分析比较，本电站的洪水采用1964年典型，推算得出各种频率的洪水过程线, 见表5-1。本电站的下游已修筑堤防，能防1964年洪水（1964年洪峰QM=7920m3/s），所以本电站 放流以不超过 8000m3 为宜。表5-11964年型入库设计洪水讨程线单位：m3/s时间典型流量可能最大 洪水P(%)0.010.1125208.20.5208053008.20.1122005600455037408.20.17364092707520618046904180350022908.20.2354601390012600950064405510433024708.21.5700017800161001220082607070555031708.21.11839021400196001480096508100615032808.21.178450307002610018900119009950735036108.21.23769019600180001350088407420563030008.22.5719018300168001260082606930527028108.22.11651016600150001130076806580516029508.22.17630016000145001100074206350500028508.22.2356101430012900977066305670445025408.23.551501310011800895060705200408023308.23.1147101200010800820055604750373023108.23.1743801120010100762051704420347019808.23.234200107008680713054104820404026508.24.54000102008280680051604600385025208.24.11387098608010658049904450373024408.24.17358091207400608046104110344022508.24.23347088407180590044703990334021908.25.5334085006910568043103840322021008.25.11301076706220512038803460290019008.25.17289073705980491037203320278018208.25.23267068105530454034503070257016908.26.5259068005360440033402980249016308 26 11252064205230430032602900243015908.26.17253064505230430032602910244016008.26.23247062905110420031802840238015608.27.5242061605010412031202780233015308.27.11233059304830397030102680225014705.2.1.4 泥沙电站所在河流为少沙河流，泥沙资料较少，故将牡丹江站作为本水库的入库站。从牡 丹江市站泥沙资料可知，泥沙分配与洪水一致，集中在汛期。经计算，本水库多年平均悬 移质入库输沙量为75.5万t,本流域无推移质测验资料，经分析比较，确定本水库推移质输 沙量占悬移质输沙量的10%，排沙比为7%,悬移质和推移质的干容重为l.lt/m3本水库的地形特征为河谷型水库，淤积状态主要考虑带状淤积。5.2.1.5 工程地址(1) 水库区工程地质水库周边山体边坡坡度，一般为30。50。，相对比高100m200m,部分地段有些陡壁。 水库周边山体岩石主要为花岗岩，岩石较坚硬完整，渗透性弱，风化浅。覆盖不厚，植被 良好。故水库蓄水后，库区无永久性渗漏问题，也不会产生大体积塌方与滑坡，固体径流 来源少。本地区地震基本烈度为6 度。(2) 枢纽区工程地质坝址区河流迂回曲折，坝址上游木兰集附近河流近东西向，自西向东流，至距坝轴线 上游 0.5km 处转为北西向，至坝址下游又转为近南北向流出坝址。坝址呈不对称 U 型河谷，右岸为凹岸，因受河流冲蚀，山势陡峻，山体雄厚，附近虽 有一垭口，但地势较高。岭顶最低点高程为247.5m。左岸为河流堆积的凸岸，有一、二级 阶地，相对高度分别为5m10m及10m28m,宽度分别为50m及300m,坝头为一条形山 脊，岸坡坡度北侧1525,南侧20。45。，山体中部被片大断层带横切，形成一低矮的垭 口，垭口最低点高程为194.6m,二坝设于此处。坝址基岩为下元古界混合花岗岩，后期穿插有中、酸性岩脉。第四系冲洪积层，分布于河谷两岸漫滩及阶地上，河谷砂砾石厚0.5m3m； 、二级 阶地覆盖层厚617m,上部为粘性土，下部为砂砾石层，一、二级阶地粘性土分别后12m 及516m,二级阶地砂砾石层厚2.5m8.5m。坝区地质构造以断裂为主，主要构造方向近南北向，分述如下：(i)南北向断层，如耳、F6、F7、F8及F2、F5等，均在左岸垭口通过。耳断层带宽30m60m,1678251倾向SE、倾角60。75。，由数条小断层组成，每条小断层宽0.21.2m,由破碎岩块及断层 泥组成，各条小层间的岩体未见构造异变，但表部岩石强烈风化成砂状。(ii)北东向断层，一般走向NE25。35。，倾向东南，其中F、F30倾角大于80,宽 度小于lm。F9倾角为5。20。，破碎带宽0.10.8m,夹灰白色断层泥和碎屑。(iii)北西向断层，走向NW325。335。,倾向SW或SE,倾角65。85。, 一般宽0.25m0.4m。坝区岩脉走向NW300。350。，倾角一般大于70，宽度较大，从0.5m到数10m。与混 合花岗岩接触部位破碎,完整性较差。坝区混合花岗岩裂隙较发育,延伸较长,有的达 3080m,平行间距0.51 m。表部张开有泥质充填，地表20m以下多闭合。位于弱风化带以下的缓倾角节理，基本趋于闭合，有的有钙质薄膜，未见泥质充填。 坝区混合花岗岩为粗粒结构，受本身结构和矿物成份的影响，较易风化。各部位的风 化深度差异很大，一般由右岸向左岸风化深度逐渐加大，如河床深度5m20m,而左坝肩风 化深度为25m50m，二坝处风化深度达52m65m。混合花岗岩与混凝土的抗剪断试验，求得强风化岩与混凝土的摩擦系数为 0.85，凝聚 力为13.2kg/cm2；弱风化岩相应为0.7及1.83.6kg/cm2。坝区基岩裂隙潜水，含水层性能受构造和岩石裂隙发育程度及充填物的控制。单位吸水率随深度增加而减小。全风化岩渗透系数为518m/d,强风化岩及弱风化岩的吸水率分别 为 0.360.11L/min 及 0.01L/min。(3) 坝区主要工程地质评价(i) 坝址第四纪覆盖层、河床部份较薄，一般0.55m，均予挖除。一、二级阶地部位较 厚，总厚617m,上部为粘性土，厚210m，下部为砂及砂砾石。粘性土为中等压缩性土， 力学强度较高，未发现有淤泥和粉砂夹层，此部位若建土坝，除心墙部位外，可不必挖除， 仅清除耕植土即可。(ii) 混凝土坝段内坝基的断层，因规模不大，倾角较陡，可用混凝土塞作工程处理。(iii) 混凝土坝拟建基于弱风化岩中下部，堆石坝心墙可建于强风化岩。(iv) 二坝坝基受F1大断层影响，风化较深，但下挖57m即为块状风化岩，此种岩石 在作管涌试验时，水力坡降达到 30，未见异常情况，故心墙可建基于此岩石上。(4) 建筑材料建筑材料分为砂石料和土料，其料场情况为：(i) 砂砾石料砂砾石料主要有两个料场：料场1：位于坝下游3.25km，无效储量194万m3,有效储量325万m3。料场2：位于坝下0.51.8km,无效储量202.6万m3,有效储量486万m3。上述砂砾料质量较好，除砂含泥量超过标准外，其余指标均符合要求。(ii) 土料位于坝上游右岸0.52km范围内，有三个料场，储量计206万m3,粘性含量19%35%, 天然含水量约高出最优含水量 2%3%。5.2.2 水利、动能5.2.2.1 地区经济概况本电站供电涉及的地区内,是当地的工业、煤炭、商品粮基地和木材产区。为使水库 挡水后,在正常高蓄水位下,水库末端淹没损失最小,且充分利用本河段的水能资源,故 正常高蓄水位定为 218m。5.2.2.2 电力系统概况及负荷资料本地区电力负荷非常紧张,电网严重缺电,影响了国民经济的发展。为此除设想在本 地区建设一些大火电厂外，还须建设相当容量的水电站在系统内担任峰荷，故急需LH水电 站投入运行。本电站的设计保证率为 90%。本地区电力网近期各月最大负荷见表5-2。表5-2本地区电力网近期各月最大负荷月份一二三四五六最大负荷(MW)210320662029199219551918月份七八九十十一十二最大负荷(MW)1880196820562144223223205.2.2.3 综合利用要求(1) 防洪。在 1960 年型洪水情况下，考虑水文预报，水库预泄，则下游城市的防洪标 准有所提高。(2) 灌溉。灌溉设计水平年按1985年计，坝址以上灌溉用水过程线见表5-3。表5-3|I 1985年灌溉用水过程线表月份 四 五 六七八 九 十全生育期注：回归水已按15%考虑灌溉用水对建筑物没有要求，可在计算入库净流量中扣除。坝址下游的灌溉用水，不需要从水库直接引水，水电站的放流已能满足灌溉用水约 20m3/s 的要求。(3) 航运。目前暂属未通航的河流，将来梯级电站建成后，航运条件得到改善。根据省 航运部门的意见，在该电站枢纽考虑预留过船建筑物的位置。(4) 工业和城市用水。每月耗水量为304万 m3。 工业及城市用水在本水库上游，对枢纽建筑物没有要求，只是在入库净水量中予以扣除即可。(5) 养鱼。水库水面面积按10万亩计，则年产鱼约750t。在综合考虑以上因素之后，确定本电站的装机容量为500MW，水头范围为3065m, 设计水头为 50m。5.2.3 资料图190180170160高程|220210水库水位面积容积曲线H-F高程|面积（|疋）230200.461.30220141.62210104.0720072.8548.3531.228.4750100150200图 5-2 水库水位面积容积曲线图 5-3 坝址下游水位流量关系曲线图 5-4 电力网近期冬日负荷曲线坝址地区地形图见附图7，坝轴线地质剖面图见附图8。5.3 设计指南5.3.1 枢纽布置首先根据给定的设计资料查相应的规范，确定工程等别及重要建筑物的级别。再根据地质、地形条件、建筑材料、施工条件、泄洪要求等来确定坝型，可以对土坝 拱坝、混凝土重力坝三种方案进行比较。枢纽布置应确定各种建筑物的相对位置，进行坝段划分。枢纽布置的原则见2.3 节。本工程为坝后式水电站，主要包括拦河大坝与发电厂房两大部分。首先要求根据所给 出的资料确定总体布置方案。主要比较左岸厂房方案和右岸厂房方案，考虑的因素包括主 河床的位置、地质条件对大坝及厂房的影响、河道的冲刷与淤积、厂房进水和尾水的顺畅、 各种建筑物的布置和施工是否方便、工程量等，可列表进行定性比较。选定厂房位置后， 需要对坝段进行布置设计。与本电站厂房有关的布置原则为： 要求电站进水口前水流平顺，无漩涡及横向水流；当溢流坝与厂房段并列布置时，应尽量将前者布置在主河槽，以保证泄水顺畅； 为 减少下泄水流对发电和航运的不利影响，常在溢流坝与其他建筑物之间设置导墙；当河 流含沙量大，坝前淤积严重时，应采取排沙措施，冲沙孔或排沙洞常布置在厂房进水口附 近，其高程可根据运用要求来确定； 应防止由于泥沙淤积造成尾水壅高，降低发电水头。水电站厂房区的布置应包括主厂房、副厂房、尾水渠道、主变压器、开关站、交通道 路的布置等内容。5.3.2 引水系统设计5.3.2.1 进水口设计确定进水口高程、型式及轮廓尺寸；确定拦污栅的布置形式和各部分尺寸。(1) 进水口轮廓由于本电站为坝后式水电站，故进水口的型式为坝式进水口。根据坝段长度选择拦污 栅的平面形状(圆形或平面形)。确定进水口高程时需要注意，该电站地处寒冷地区，需要考 虑冰冻对进水口的影响。进水口的轮廓尺寸主要对进口段、闸门段、渐变段的断面尺寸进行计算和论证，要求 水流平顺，水头损失小，进口流速不宜过大，结构受力条件好。进口段一般为喇叭口形状， 闸门段一般为矩形断面，而渐变段主要是矩形断面和管道圆形段面的连接段。(2) 拦污栅设计 拦污栅的设计内容包括栅面设计(平面形状和面积)、栅面距坝体上游面的距离、栅条尺寸和间距。(3) 闸门段设计闸门段包括工作闸门和检修闸门，需要对闸门的位置、形式、尺寸、启闭方式、通气 孔的位置及尺寸等进行设计。由于本电站位坝后式水电站，所以工作闸门和检修闸门建议均采用平板式闸门。闸门 的位置和尺寸需要根据上面设计的轮廓形状确定。通气孔设计包括面积、位置和出口高程的确定，其中面积根据单根管道最大引用流量 和设计允许气流流速确定，位置一般在闸门下游侧（工作闸门后止水）。如果工作闸门为前止 水，则可由闸门井兼作通气孔。5.3.2.2 压力管道的布置设计压力管道的涉及内容包括确定压力管道的直径；经定性分析比较确定压力管道的布置 方式，各段尺寸及结构型式。对于坝式水电站来说一般采用单管单机供水的坝内压力管道，其布置原则上应力求管 道短，穿过坝体时尽量减少对坝体的消弱，减少水头损失，降低水击压力，满足机组的调 节保证为要求。设计中需要考虑下面的因素：本电站为混凝土重力坝，坝高属中等坝，坝体尺寸较大 进水口和水轮机安装高程相差 20m 以上，进水口较高。根据以上的原则和考虑因素，建议重点论证倾斜式管道布置方案的合理性。 压力管道的直径可采用经济流速方法确定。5.3.3 水轮发电机组的选择水轮机选择是水电站设计中一项重要任务，它涉及到机组能否安全、高效、可靠运行 而且对水电站造价、建设速度、水电站建筑物的布置形式及尺寸都有影响。水轮机选择是在已知水电站装机容量N、水电站特征水头（最大工作水头H 、最小工max作水头H .、设计水头H、平均水头H ）、特征流量（最大引用流量Q 、最小引用流量minravmaxQ .、平均流量Q ）、下游水位流量关系曲线情况下进行的。minav5.3.3.1 选择机组台数、单机容量及水轮机型号（1）机组台数及单机容量选择机组台数时，应对加工制造能力和运输条件、总投资、水电站的运行效率和运行 灵活性、运行维护工作量的大小等因素进行综合考虑，经技术经济比较确定机组台数。为 了使电气主结线对称，大多数情况下机组台数为偶数。我国已建成的中型水电站一般采用 46 台机组。对于中小型水电站，为保证运行的可靠性和灵活性，机组台数一般不少于2台。当机组台数m确定后，则水轮机的单机出力Nr = N / m f，其中，与为发电机的效率, 大型机组与=96%98%，中型机组nf =95%96%。(2) 水轮机型号 为了了使水轮机生产系列化、标准化和通用化，我国已编制了反击式水轮机暂行系列 型谱表。根据已确定的单机容量和水电站水头范围，从水轮机系列型谱选择合适的水轮机型号(表 5-3)。表5-3大中型混流式转轮参数(暂行系列型谱)适用水头 范围H(m)转轮型号导叶相对 咼度b(D最优单位 转速n10 (r/min)推荐使用的 最大单位流 量 Q：(L/s)模型空蚀系数M使用型号旧型号1.0m的混流式水轮机。5.3.3.2 确定水轮机的主要参数当水轮机的型号确定后，需要计算水轮机的主要参数，包括水轮机标称直径D转速n、吸出高度Hs、安装高程Za。大中型水轮机的参数一般由模型综合特性曲线计算确定。(1) 转轮直径(D丿的确定 ND =r(m)(5-1)i-9.81Q H 3/2耳1 r r式中N水轮机单机额定出力，kW；Q1水轮机单位流量，m3/s。Q1取限制工况下的，并查出限制工况的nM。HL 水轮机由 5%出力限制线得到，H设计水头，m；nr所选择的设计工况点的原型水轮机效率，在d1未确定时，一般初步设计中先取n=nM+An(An=23%),求得d1后再修正。式(5-1)中的单位参数采用表5-4中的数值。由此计算出的D1应改取为与其计算值相近的标称直径(表5-5)。通常D1选用较计算值稍大的标称直径。(2) 转速的选择(5-2)nHn = 1av-D1n用最优单位转速n , n = n+ An。水头H=H。1 10 10 10 M 1 av表5-4混流式水轮机模型转轮主要参数表转轮 型号推荐使 用水头 范围(m)模型转轮导叶相 对高度 b0/D1最优工况限制工况试验 水头H/m直径D1(mm)叶片 数勺单位 转速 n10(r/min)单位 流量 Q1仃,/s)效率 n /%空蚀 系数U比转 速ns单位 流量 Q1仃,/s)效率 n /%空蚀 系数UHL310300.305390150.39188.3122089.6355140082.60.36*HL2601035385150.37872.5118089.4286137082.80.28HL24025454.0460140.36572.0110092.00.2275124090.40.20HL23035650.305404150.31571.091390.7247111085.20.17*HL22050854.0460140.2570.0100091.00.115255115089.00.133HL200901253.0460140.2068.080090.70.08821095089.40.088HL180901254.0460140.2067.072092.00.07520786089.50.083HL1601101504.0460170.22467.058091.00.05718767089.00.065注：带“*”表示装置空蚀系数 取表5-5253035反击式水轮机转轮标称直径系列71(80)单位:cm84(40)4250601001201401601802002252502753003303804104505005506006507007508008509009501000计算出的水轮机转速 n 也必须与相近的发电机同步转速(表 5-6)匹配，若 n 的计算值介 于两个同步转速之间，则应进行方案比较后确定。一般来说，在保证水轮机处于高效率区 工作的前提下，应选用较大的同步转速，以使机组具有较小的尺寸和重量。表5-6磁极对数P与同步转速n关系表P3456789101214n(r.min-1)1000750600500428.6375333.3300250214.3P16182022242628303234n(r.min-1)187.5166.7150136.4125115.4107.110093.888.2P3638404244464850n(r.min-1)83.3797571.468.265.262.560(3) 工作范围的验算求出水轮机的参数 D1、n 后，在模型综合特性曲线上绘出水轮机的相似工作范围，检 验是否包括了高效率区，以验证D、n的合理性。方法：根据N、D、H求出Q ，由H H.Djn求出：n；.和n ，在综 r 1 r 1max max min 1 1min 1max 合特性曲线上以Q、n .和n 作直线，此范围即为水轮机的相似工作范围。1max 1m.n 1max(4) 计算允许吸出高度HS，并确定水电站的安装高程ZA计算公式VH 二 10 -辰H(5-3)s 900 r式中 电站所在地的海拔高程；k 空蚀系数修正系数，一般取 1.11.35；n水轮机模型空蚀系数；H设计水头。5.3.3.3 选择蜗壳型式、包角、进口尺寸，并绘制蜗壳单线图 由于本电站水头较高，因此建议采用钢蜗壳。蜗壳的包角可用 345。蜗壳的水力计算 见水力机械教材11-13。5.3.3.4 选择尾水管的型式及尺寸 尾水管可采用标准弯肘型尾水管，其轮廓尺寸确定见水力机械教材11-13。 蜗壳和尾水管在选定型式并确定尺寸以后，要求画出其单线图。5.3.3.5 选择相应发电机型号、尺寸，调速器及油压装置 水轮发电机、调速器和油压装置的型号和尺寸，可以由本电站的单机容量、额定转速 等套用已建成的类似电站所使用的设备。可参考附表11附表 13。5.3.4 厂区枢纽及电站厂房的布置设计厂房设计包括厂区枢纽的布置、主厂房尺寸的确定、厂房内设备的布置、起重机的选 择、厂房的结构布置、副厂房布置等。5.3.4.1 主厂房的长度主厂房的长度L=机组段长度L0X机组数+装配场长度+边机组段加长 L。 本电站属于中低水头水电站，其机组段长度一般根据下部块体结构的最小尺寸确定。下部块体结构的主要部件是蜗壳，蜗壳平面尺寸确定后，L0=蜗壳平面尺寸+蜗壳外的混凝土结构厚度C , 5 一般取0.81.0m,边机组段一般取1.03.0m。某些情况下，下部块体结 构的尺寸取决于尾水管的平面尺寸。装配场长度由装配场的面积确定，而其面积要能够满足对一台机组进行解体大修的要 求，即能够在装配场内放下发电机转子、发电机上机架、水轮机顶盖和水轮机转轮四大件， 并且在各部件之间留出12m的通道。其中发电机转子一般带轴吊运到装配场，装配场楼板 相应位置要留出直径比大轴法兰稍大的孔(平时覆以盖板)，大轴穿过后支承在特别设置的大 轴承台上(也称为转子检修墩)，承台顶端预埋底角螺栓，待大轴法兰套入后，用螺母固定。边机组段加长一般可取为/= 1.0D。5.3.4.2 主厂房的宽度主厂房的宽度应由发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求来共同决定。(1) 发电机层中，首先决定吊运转子(带轴)的方式，是由上游侧还是下游侧吊运。若由 下游侧吊运，则厂房下游侧宽度主要由吊运之转子宽度决定。若从上游侧吊运，则上游侧 较宽。此外，发电机层交通应畅通无阻。一般主要通道宽23m，次要通道宽12m。在机 旁盘前还应留有1m宽的工作场地，盘后应有0.81m宽的检修场地，以便于运行人员操作。(2) 水轮机层中，一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备(即油水气管路等)和发电机辅 助设备(电流电压互感器、电缆等)。以这些设备放下后，不影响水轮机层交通来确定水轮机 层的宽度。(3) 蜗壳层一般由设置的检查廊道、进人孔等确定宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要 通畅，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。一般由厂房机组中心线为基准，分别确定各层上游侧和下游侧所需宽度，再分别找出 各层上下游侧的最大值B和巧，则主厂房宽度为B+Bd。u du d(4) 当宽度基本确定后，最后要根据吊车标准宽度Lk验证，宽度必须满足吊车的要求。5.3.4.3 主厂房的高度首先定出各层的高程，才能确定主厂房的高度。(1) 安装咼程：安=W+Hs+b0/2其中勺W电站运行时出现的最低下游水位，其确定方法见本书第6章表6-6；H吸出高度；b0导叶高度。(2) 尾水管底板高程：尾=安-b0/2-H尾尾 安 0尾其中H 尾尾水管的高度。尾(3) 开挖高程：挖=尾-混凝土底板厚度(约12m)。(4) 水轮机层地板高程：水=安+ b0/2+蜗壳顶部混凝土厚度(约1m)。(5) 发电机层地板高程：发=水+进人孔高度(约2m)+混凝土结构厚度(约1m)+定子外 壳高度。但发还应该满足以下几个要求：(i)水轮机层的高度不小于3.5m,否则难以布置出线、 发管道和各种设备；(ii)发电机层楼板最好与装配场在同一高程上；(iii)发电机层楼板最好高 于下游最高洪水位,以便于对外交通和防潮、通风。(6) 吊车轨顶高程：取决于最大部件的吊运方式和尺寸。最大部件一般为发电机转子带 轴或水轮机转轮带轴。吊=发+最大部件高度+高度方向的安全距离。吊发(7) 厂房天花板及屋顶高程： = +吊车尺寸+0.2m天吊顶=天+屋顶大梁高度+屋面板厚度顶天主厂房的高度=顶-挖顶挖5.3.4.4 主厂房布置的构造要求(1) 厂房内的交通主厂房各层之间和每一层内都有交通要求。各层之间的主要楼梯一般宽度为1.52.0m, 坡度一般为25。次要楼梯较窄,有的部位可用爬梯。厂房内每层的交通要求不尽相同, 以发电机层的交通最为重要,参见“主厂房的宽度”。(2) 厂房应注意采光、通风、取暖、防潮、防火等。(3) 主厂房的分缝和止水 主厂房中的缝有两种,一种为施工缝,另一种为温度沉陷缝,其中施工缝可不作为设计内容。温度沉陷缝一般直通到底，每隔20m左右或一个机组段分一条。如果厂房建在软基 上，分缝距离一般在40m以上或两个机组段分一条。缝的宽度一般为0.52cm，软基上的厂 房一般为35cm。因为温度沉陷缝有一定的宽度，为了防止水通过分缝进入厂房，需要在缝中设置止水 一般为橡胶止水或铜片止水，其设置方法和构造与坝的止水相同。5.3.4.5 副厂房的布置设计为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置的各种辅助机电设备、控制、试验、管理 和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。对于本电站，副厂房可以设在主厂房靠对外 交通的一端。副厂房的面积要求见表5-7。表5-7副厂房房间及参考面积副厂房名称参考面积（m2）30200MW以下水电站200MW以上水电站A.直接生产副厂房中央控制室按实际需要确定90130继电保护盘室按实际需要确定80120电缆室按实际需要确定90130厂用动力盘室按实际需要确定按实际需要确定蓄电池室40504050酸室10151015蓄电池的通风机室15201520充电机室1520按实际需要确定直流盘室按实际需要确定20载波电话室20403050厂用变压器室按实际需要确定按实际需要确定B.检修试验副厂房继电保护试验室30404050精密仪器试验室25303035测量表计试验室30353540高压试验室20303040电工修理间30储存室10151520机械修理间40606000工具间1520起吊设备仓库10202025油化验室10201020C.间接牛产副厂房交接班室20252025运行分场15202025检修分场15202025总工程师室15201520会议室15201520生活间（厕所、盥洗室）101510155.3.4.6 桥吊选择 桥吊的选择主要是确定其起重量和桥吊跨度。 桥吊的最大起重量取决于所吊运的最重部件，一般为发电机转子，悬式发电机的转子 需带轴吊运，伞式发电机的转子可带轴吊运，也可不带轴。对于低水头电站，最重部件可 能是带轴或不带轴的水轮机转轮。少数情况下，桥吊的起重量决定于主变压器（主变需要在 厂内检修）。桥吊跨度是指桥吊大梁两端轮子的中心距。选择桥吊跨度时应综合考虑下列因素：(1) 桥吊跨度要与主厂房下部块体结构的尺寸相适应，使主厂房构架直接座落在下部块体结构 的一期混凝土上。(2) 满足发电机层及装配场布置要求，使主厂房内主要机电设备均在主副 钩工作范围之内，以便安装和检修。(3) 尽量选用起重机制造厂家所规定的标准跨度。桥式吊车的吊运方式应尽可能减小厂房的高度和宽度，并同时满足机组正常运行和检 修的要求。起吊部件和吊车的主钩由吊索或吊具系在一起。在吊运过程中，起吊部件和其他设备 及墙壁之间应留有一定的安全距离。当采用刚性吊具时，垂直方向的安全距离为0.3m0.5m, 水平方向安全距离为0.20.4m。若采用柔性吊具，垂直方向安全距离取0.6m1.0m。桥式吊车的主要参数见附表14附表 15。 在完成上述设计工作以后，绘制主厂房横剖面图、发电机层平面图、水轮机层平面图 蜗壳尾水管层平面图各一张。5.3.5 设计成果的具体要求设计成果包括：设计说明书、设计计算书和设计图纸5.3.5.1 设计说明书设计说明书的书写原则和要求见重力坝部分(2.3.5.1 节)5.3.5.2 设计计算书设计计算书的书写原则和要求见重力坝部分(2.3.5.2节)5.3.5.3 设计图纸(1) 枢纽平面布置图 1 张(2) 厂房横剖面图 1 张(3) 发电机层平面布置图 1 张(4) 水轮机层和蜗壳层平面图 1 张要求图面合理、设计正确、整洁、清晰，绘图认真仔细。不乱改乱写，图幅尺寸、规 格、图的比例、线条、标注高程、尺寸符号和说明等均按工程制图标准。5354 LH水电站设计说明书编写参考提纲设计题目目录摘要前言第一章 基本资料第一节 工程概况及工程目的第二节 基本资料第二章 枢纽布置第一节 坝轴线选择第二节 坝型确定第三节 枢纽布置第四节 挡水坝设计第五节 溢流坝设计第三章 引水系统设计第一节 进水口设计第二节 引水管道设计第三节 引水道水力计算第四章 水轮发电机组设计第一节 水轮机的台数、单机容量与型号选择第二节 水轮机主要参数确定第三节 蜗壳设计第四节 尾水管设计第五节 水轮发电机及辅助设备选择第五章 水电站厂房设计第一节 厂区枢纽布置第二节 主厂房尺寸确定第三节 桥吊选择第四节 主厂房布置设计第五节 副厂房设计第六章 结论参考文献5.3.4 建议参考书I 水利电力部，水电站厂房设计规范(SL2662001),中国水利电力出版社，2001。 中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL 5077-1997),中国电 力出版社， 1998。3 中华人民共和国行业标准，水利水电工程等级划分及洪水标准:SL 252-2000)，中国 水利水电出版社， 2000。4 中华人民共和国行业标准，水工建筑物抗震设计规范(DL 5073-1997)，电力工业部, 1997。5 中华人民共和国电力行业标准，混凝土重力坝设计规范(DL 5108-1999)，中国电力 出版社， 2000。6 水电站机电设计手册编写组，水电站机电设计手册(水力机械)，水利电力出版社， 1983。7 华东水利学院主编，水工设计手册(第五册)，混凝土坝，水利电力出版社， 19878 华东水利学院主编，水工设计手册(第六册)，泄水与过坝建筑物，水利电力出版社，19879 华东水利学院主编，水工设计手册(第七册)，水电站建筑物，水利电力出版社， 198910 顾鹏飞等，水电站厂房设计，水利电力出版社， 1987II 金钟元，水力机械，水利电力出版社， 1991。12 陈德新，杨建设主编，水轮机、水泵及辅助设备，中央广播电视大学出版社， 2001。13 温新丽主编，水电站与泵站建筑物，中央广播电视大学出版社， 2001。14 张治滨等合编，水电站建筑物设计参考资料，中国水利水电出版社， 1997。15 刘天雄主编，水电站建筑物设计参考图册，清华大学水利系， 198416 孙明权、沈长松主编，水工建筑物，中央广播电视大学出版社， 2001。17 袁银忠主编，水工建筑物专题(泄水建筑物的水力学问题)，中国水利水电出版社，1997。5.4 思考题(1) 如何确定本电站各种建筑物的设计标准 ?主要建筑物和临时建筑物的标准如何确 定？(2) 如何选定水轮机的标称直径和额定转速、吸出高度和安装高程?(3) 水轮机的特征水头有哪几个，如何确定?(4) 水轮机的单机容量及机组台数是如何确定的?(5) 水轮机机组选型时为什么要对效率进行修正？如何修正?(6) 蜗壳的型式是如何选取的? 其断面是如何确定的?画出蜗壳平面图，指出何为包角(7) 尾水管的型式及尺寸是如何选取的? 其尺寸的大小对水轮机的效率有何影响?(8) 水轮机的型号及尺寸是怎样选取的 ?写出你所选用的水轮机型号，各代表什么意 义？(9) 发电机的型式是如何选取的? 其优点是什么?套用机组时采用什么原则？(10) 水轮机的安装高程是如何确定的? 设计中考虑了哪些因素?下游水位如何选取?(11) 说明调速器和油压装置是如何选择的?(12) 叙述进水口的尺寸及其设备的布置。(13) 进水口的型式、高程、轮廓形状是如何确定的?(14) 主厂房的宽度是怎样确定的? 设计时考虑了哪些因素?(15) 主厂房的长度是怎样确定的? 包括哪几部分?(16) 主厂房分了几层? 各层布置了哪些设备?(17) 装配场的位置、高程及尺寸如何确定?(18) 副厂房的位置是如何确定的? 说明几个主要副厂房(中控室、直流设备室等)的布 置需要考虑的因素。(19) 机墩的型式有几种? 你是怎样选取的?其优点是什么？(20) 本电站的设计中设置了哪些闸门，各有什么作用?(21) 开关站的位置和高程如何确定?(22) 主厂房的高度是怎样确定的?(23) 如何从地形、地质、施工、运行管理等方面考虑厂区枢纽布置(包括主厂房、副 厂房、变压器场、开关站、交通)?(24) 主厂房内的起重设备是如何选取的?吊车限制线的作用是什么?(25) 讲述本厂房内部的交通布置。