水电站课设.docx

水电站课程设计目录1课程设计的目的和意义21.1目的21.2意义22 课程设计的内容和任务23 工程概况33.1工程的综合说明33.2 工程的水文气象及自然地理33.3 工程地质43.4 水电站工程54 水电站引水系统的设计64.1 引水线路的的选择64.2引水系统断面型式的选择64.2.1引水道的功用及方案选择64.2.2压力管道断面的形式74.2.3管道断面尺寸的选定74.3 引水系统的水力设计84.3.1管道进水闸84.3.2电站引水系统的水力计算84.3.3电站压力管道调压室稳定计算95 水电站布置设计135.1水电站厂房布置方案135.2主要机电及金属结构设计135.2.1主要机械设备选择135.2.2辅助设备、厂房各组成部分布置145.3主厂房平面布置设计155.3.1 主厂房上部结构部分155.3.2 主厂房长度及下部结构部分175.4主厂房的剖面设计186 参考文献201课程设计的目的和意义1.1目的本课程设计是以水力学、土力学等课程为基础、以水力机械与电气设备、水电站建筑物两门专业课程内容为应用，是水利水电专业学生必修的重要教学环节之一。要求每个学生综合运用所学的有关专业基础课、专业课和工程知识，独立、系统、全面、深入地完成规定的设计任务，提交高质量的设计成果。1.2意义1、进一步熟悉水电站过水系统水力分析、计算方法；2、巩固和加深水电站厂房部分的理论知识，使之系统化；3、培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和独立工作的能力；4、进一步培养学生计算、绘图、编写计算说明书的基本技能，强化应用有关手册、参考图集、规范等基本技能的训练；5、养学生严肃负责、实事求是和刻苦钻研的工作作风。2 课程设计的内容和任务本次水电站课程设计的任务主要包括：1、进行拟开发水电站系统的引水道水力计算、调压室调节保证计算、高压管道水击计算；2、根据特征水头和装机容量，进行水轮机和发电机的选型；3、根据装机容量和所选定的水轮发电机组的参数，进行调速器、油压装置和起重设备等主要辅助设备的选择；4、进行厂区和厂房内部布置，决定厂房的轮廓尺寸；5、绘制设计图纸5张（引水线路图、枢纽布置图、厂房横剖面图、发电机层及水轮机层平面图）6、编写设计说明书一份，说明工程概况、设计依据、设计参数比选、各建筑物尺寸的确定过程。3 工程概况3.1工程的综合说明HF是安徽省的政治、经济、文化中心，也是全国重要的科教基地，位于江淮之间，正以“快速、健康、持续”发展为目标，逐步建成全方位、多功能、综合性的现代化大城市。董铺水库位于南淝河上游，合肥西北部，流域面积207.5平方公里，水质良好，是合肥的优质供水源。合肥市已动工兴建的大方郢水库，可与董铺水库联合运行，对流域内优质水加大了调节度，但因两库天然来水量少，依然无法满足HF市对优质水的需要量。九五年以来，利用董铺水库和P灌区的滁河干渠相通的特点，已从P灌区引水入肥。供水工程，就是修建供水专线，连接DP水库、DFY水库和其上游的三大水库。从P灌区总干渠把产自大别山的天然优质水引入供水专线，经南淝河，入DP水库，源济HF市的城市供水，实现HF市供水工程规划提出的目标。3.2 工程的水文气象及自然地理供水工程地处安徽省P灌区内，界于滁河干渠与大蜀山分干之间。P灌区位于东经116.4。至117.6。，北纬31.5。至32.5。，地处安徽省中西部地区，辖六安地区的寿县、六安、舒城、HF市的肥东、肥西、长丰等县市，是一个以灌溉为主，兼营水力发电、城市供水、航运、水产和多种经营的大型综合利用水利工程。灌区周边：西抵P河；北以22.5米高程的沿淠洼地、正南洼地、寿西湖洼地和瓦埠湖的边缘以及朱集、庄墓提灌区为界；东边与炉桥、驷马山两提灌区接壤；南以杭埠河灌区以及肥西、肥东、HF市郊区的沿巢提灌区为界。供水工程所属的P灌区，地处湿润季风气候带。其特征是：季风显著，雨量集中。灌区气候受冷锋、低涡及台风等因素影响，冬冷夏热，四季分明，无霜期较长，光、热、水配合良好，适宜各类农作物生长。由于本域属于气候上的过渡带，年际间季风强弱程度不同，进退的早迟不一，因而年际气候变化较大，造成雨水不均，常引起旱涝灾害。据气象站资料，本地区多年平均气温为14.615.6。一年中最热是7月份，月平均气温为27.228，极端最高气温多年平均38左右；最冷是1月份，月平均气温1.4，多年平均极端最低气温为零下10左右。全灌区无霜期多年平均210230天，年际差别较大，最长可达270天，最短为170天。一般年份初霜出现在11月上旬，终霜在次年3月下旬结束，初霜出现一般北早南迟，山区早于丘陵，而终霜则相反。由于地处湿润季风气候带，灌区四季分明，降雨蒸发年际间差别很大。例如干旱年份：1966年、1967年和1978年均为大旱年，年度雨量分别为557.0毫米、661.0毫米及531.6毫米，只有多年平均值的56.3%，66.9%和53.8%，主要灌溉期的雨量分别为264.5毫米、298.3毫米及302.0毫米，只有多年平均值的 38.9%、43.9%和 44.5 %。同时干旱年份降雨量小而蒸发量大。这三年全年度的灌区平均蒸发量分别为1426.6毫米、1354.8毫米及1286.3毫米，为多年平均值的的127%、120%及114%；主要灌溉期的灌区平均蒸发量分别为1059.4毫米、987.5毫米及933.8毫米，为多年平均值的134%、124%及118%。 而雨量充沛年份如：1954、1975和1991年，年度雨量分别为 1602.6毫米、1372.6毫米及 1512.8毫米，占多年平均值的 162.1%，138.9%和153%。这三年全年度的灌区平均蒸发量分别为 900.2毫米、907.1毫米及816.7毫米，为多年平均值的的85 %、85.6%及 77.3%。3.3 工程地质供水工程上段自P河总干渠将军岭枢纽，设进水闸布专线至袁湾村附近，下段利用袁湾河，经南淝河入DP水库。供水专线沿线为低山区和岗区，地形沿拟建专线高低起伏不平。总体地势：从专线进口（将军岭闸枢纽）副出口（袁湾村附近）逐渐降低，地面高程2650m。进出口自然落差约24米。根据工程地质勘察报告，供水专线地层在勘探范围内自上而下依次是：堤身填土、中重粉质壤土、粉质粘土和粘土、全风化砂岩、强风化砂岩5层。第1至第4层呈紫红色，稍湿、坚硬；强风化砂岩层未揭穿，也呈紫红色，稍湿、坚硬。从将军岭闸到袁湾村地段，地层主要以3层粘土、粘质粘土为主，局部地段为2层中重粉质壤土。第3层层位相对稳定，强度较高，工程地质条件较好，但土具有弱膨胀性。2层土由于压缩变形略偏大，条件相对较差，但也能满足轻型建筑物对地基的要求。供水专线基本位于肥西县境内，地层均为中生界侏罗系以来地层，地震烈度为六度，对本工程对抗震可不做特别要求。工程所在场地内无明显含水地层，地下水为潜水或上层滞水，地下水位大致随地形起伏变化。工程勘察期间测得地下稳定水位为0.756.10m，高程32.8046.10m。场地内未发现明显的污染源。3.4 水电站工程本电站是该引水工程的重要组成部分，根据工程总体布置：设计引水流量18m3/s，引水线进口（将军岭闸枢纽）至出口（袁湾村附近的袁湾）地势逐渐降低，其中：进水口将军岭渠底高程42.0m，多年平均设计水位47.2m，最高洪水位49.0m；袁湾河最低水位26m，多年平均设计水位26.5m，100年一遇洪水位29.98m。4 水电站引水系统的设计4.1 引水线路的的选择引水管定线的原则如下：1)与城乡规划相结合；2)为节省投资，尽量缩短线路长度；3)减少拆迁，少占农田；4)便于管渠施工与运行维护；5)保证引水水量及水质的安全。由水源引水，在供水工程中，通常采用双路管线，目的在于增加供水保证程度，但同时也增加了工程投资和水头损失。在本项目中，可考虑引水系统的水先进入D水库，然后才进入净水厂，有了D水库的调节，引水系统可采用一条，以节省投资。经比较引水系统线路选择见图1供水专线管线1:10000布置图。4.2引水系统断面型式的选择4.2.1引水道的功用及方案选择引水道的功用是集中落差，形成水头，并将水流输送到压力管道引入机组，然后将发电后的水流排到下游。引水系统断面主要有以下三种方案：明渠引水；无压暗管引水；压力管引水。现对三个方案的优劣分析如下：方案一：明渠引水。利用天然河道或人工输水渠道及配套设施来实现水量从水源输往前池压力钢管发电或是支渠灌溉。明渠引水的优点：挖掘方便，布局自由，节约材料，不需要过度考虑地理位置。明渠的缺点：明渠输水沿线水质容易遭到污染，还有可能被农户私自截水灌溉，使供水量得不到保证；长明渠引水式水电站前池水位过低可能导致压力钢管进口处产生漏斗状吸气旋涡,造成压力钢管吸入空气及漂浮物,从而使机组产生噪音和振动。方案二：无压暗管引水。利用埋管把无压水流输送到所需的地方的一种引水方式。其优点是：管道布置灵活方便，管道位置选择比较自由，而且往往可以缩短管道长度，在不适宜修建明渠的地段采用暗管可以取得很好的效果。缺点:由于暗管中水流为无压水流，导致暗管底部及水面以下侧边的围岩承受水重，很容易因外压力过大而塌毁；而且维修不方便，施工也较困难。方案三：压力管道引水。压力管道是从水库或引水道末端的前池或调压室，将水在有压的状态下引入水轮机的输水管。其优点是：能使水质和水量在输送途中得到最好的保证；管道布置方便灵活；利用围岩抗力可以使钢管厚度减小。缺点：有压管道的构造复杂，施工技术要求也高；管道容易因内水压力破坏或因外压而失稳。此项目在对下游供水的同时可以利用这将近20m的水能来发电，但是其主要功用是引水，要求引水系统要有符合要求的输水能力，减少水头损失，保证水质。从便于管理，保护水质、水量，占用农田少的角度出发，引水系统形式选择方案三压力管道引水。4.2.2压力管道断面的形式压力管道断面的形式有门洞型、圆管型、矩型。（1）门洞型压力管引水断面适用于大流量、引水线路过长的工程。一般是开挖基础然后进行混凝土浇筑并采用钢板衬砌，工程量较大，施工工序多。而该引水工程路线需要穿过村庄及农田，地层不是很稳定，也不适宜大规模的基础开挖。（2）圆管型压力管引水断面。圆形管道过水能力大，对于小流量的引水工程可以预制，现场装配，能节省施工周期，并且在工程中应用广泛，适用多种地形，并且能明管输水。（3）矩型压力管引水断面。矩形压力管道一般多采用混凝土浇筑，埋于地下，施工周期长，检修不便，而且过水能力没有圆管好。经综合比较这里选择圆管形断面。4.2.3管道断面尺寸的选定根据工程项目的设计流量和设计水头，可用彭德舒公式初步确定管道的经济直径： D=75.2Qmax3H (m) （4-1）式中：Qmax钢管的最大设计流量，m3/s，本工程为18m3/s;H设计水头，m，本工程为20.7m。经计算：D=2.8m管壁的厚度，按平面应变问题考虑，估算管壁厚度按锅炉公式： HD2=10HD2 (mm) （4-2）式中： 为水的重度，N/m3；H为设计水头，m；D为管道直径，m；为焊缝系数，按规范取为0.90.95；钢管的允许应力，N/mm2。钢管材料选择Q235钢，s=235N/mm2，查规范允许应力=0.55s=129.25N/mm2，取0.9。经计算得=2.49mm。管壁厚度不宜小于D/800+4=7.5mm，也不宜小于6mm，所以管壁厚度取8.0mm。考虑锈蚀、磨损及钢板厚度误差，管壁厚度应至少比计算值加2mm，所以钢管厚度取10.0mm。4.3 引水系统的水力设计4.3.1管道进水闸（略）管道进水闸位于将军岭，具体设计不在本设计范围内。4.3.2电站引水系统的水力计算由前面引水线路的选择量得引水线路长度3059m，引水管路沿程水力坡降J=HL=20.7/3059=0.0068，管道断面D取2.8m，取10.0mm。糙率系数n取0.014。根据前面已估算的经济管径D=2.8m和设计流量Q=18m3/s，得引水流速V=QA=2.92m/s。沿程水头损失的计算：由于此工程中采用有压管道，由水力学知识可知此时水流一般属于湍流的水力粗糙区，其沿程水头损失可直接按谢齐公式计算。公式如下： hf=Q2K2l （4-3） K=ACR （4-4） C=1nR16 （4-5）式中：hf为沿程水头损失，m；Q为流量，m3/s ；K为特性流量，l为水流沿程长度，m；A为管道断面面积，m2；C为谢齐系数，R为水力半径，m；n为管道的糙率。计算得hf=8.24m。局部水头损失的计算：计算公式： hj=V22g （4-6）式中：为局部水头损失系数，V为流速，m/s。进水口局部水头损失系数，根据水电站进水口设计规范，抛物线形入口水头损失系数取0.1，矩形拦污栅条的拦污栅水头损失系数取0.2,门槽水头损失系数取0.1，矩形断面渐变圆形断面的渐变系数取0.05 。引水弯管局部水头损失系数按下式计算： =0.131+0.1632（d）72（90o）12 （4-7）式中:d为管道直径，m;为弯管中心线半径，m; 为弯管圆心角。引水管有4处弯管，转弯半径不小于三倍管径取为10m，圆心角分别为20o、45o、40o ，30o ，计算得各弯管处水头损失系数为0.063、0.094、0.089，0.077。引水管与调压室的连接处水头损失系数取0.2。则局部总水头损失系数为：=0.1+0.2+0.1+0.05+0.063+0.094+0.089+0.077+0.2=0.973则局部总水头损失：hj=0.973*2.9222*9.8=0.42m管道总水头损失：hw0=8.24+0.42=8.66m。则水轮机设计水头为Hp=20.7-8.66=12.04m。由于 hjhw0=0.428.66100%=5% ,所以局部水头损失不能忽略，故按短管计算。所以管道总水头损失hw0=8.66m。4.3.3电站压力管道调压室稳定计算本工程是从将军岭渡槽闸门取水，沿途采用压力钢管输送到袁弯河附近的水力发电厂，由于管线过长，当机组负荷改变时产生的水锤压力振幅大，变化快，这就增加了管道的厚度及施工难度，同时缩短了管道的使用寿命。为了改善水锤现象，常在有压引水管道与机组进水口衔接处建造调压室，利用调压室扩大的断面和自由水面的反射水锤波将有压引水系统分为两段：调压室以前这段引水道，基本上可以避免水锤压力的影响；调压室以后这段压力管道，由于缩短了水锤波传播的路程，从而减小了压力管道中的水锤值，改善了机组运行条件。由于设置调压室增加了建造费用和维护费，调压室的投资有时几乎占引水系统总投资的20%25%，相当于厂房的土建投资，因此设置调压室须经过电站的引水系统与机组联合调节保证计算及电站稳定运行综合分析，进行技术和经济比较并加以论证。 调压室的设置条件：（1）尽可能充分反射由压力管道传来的水锤波，以减少压力管道中水锤压力，并使传至引水道中的水锤控制在合理范围内；（2）应能保证调压室中发生的一切水位波动都具有逐渐衰减的性质，并且衰减得愈快愈好；（3）负荷变化时，引起的波动振幅小，频率低，这样就可以减小调压室的高度，并有利于机组的稳定运行；（4）在正常运行时，水流经过调压室与引水道连接处的水头损失尽量小。我国水电站调压室设计规范建议采用压力引水道的惯性时间常数Tw值来判断设置上游调压室的条件，其式为： Tw=LivigHPTw （4-8）式中： Li为压力引水道（包括蜗壳及尾水管）各段的长度，m；; vi为与各段水道相对应的流速，m/s; g为重力加速度，取9.8m/s2； Hp为水轮机的设计水头,m；Tw为Tw的允许值，一般取24s。计算得Tw=3059*2.929.8*12.04=75.70s远大于4s，所以需要设置上游调压室。 调压室的断面形式及尺寸调压室的断面形式取简单圆筒式。这种调压室的特点是断面尺寸形状不变，室身像个圆筒，结构筒单，水击反射条件随室内水位变化缓慢均匀，对水轮机的工作影响较小。但是，波动振幅较大，因而使得调压室的容积较大，造价不够经济，调压室中水位波动衰减慢，对水轮机工作影响的时间长。在正常运转时，引水系统与调压室连接处水头损失大。为避免这些缺点，可用连接管连接引水道与调压室，为了避免进入引水道的水击波过大，连接管的直径不宜取得太小。调压室水位波动稳定的条件是要保证调压室断面大于最小断面，即托马断面,其式为： Fk=FThLf2g(H0-hw0-3hwT0) （4-9）式中：L为引水道从进口到调压室的长度，m，取3000m； f为引水道的断面积，f=*2.824=6.16m2； 为引水道的水头损失系数，在简单圆筒式调压室中=hw0v2= 8.662.922=1.02； g为重力加速度，取9.8 m/s2； H0为静水头，为20.7m； hw0为Q0时引水道的水头损失，此设计中为8.66m； hwT0为压力管道的水头损失；因为压力管道较短，故该段水头损失可取0.2倍的流速水头,其值为： hwTo=0.2*2.9222*9.8=0.09m 计算托马断面： Fk3000*6.162*1.02*9.8*(20.7-8.66-3*0.09)=78.54m2考虑到临界断面与实际断面间的差值，取一个1.05的系数，则实际断面F：F=1.05Fk=1.0578.54=82.47m2 则 D调压=4*F=4*82.47=10.25m,取D调压=10.5m，则F=86.59m2 调压室水位波动计算（解析法）计算最高涌波水位调压室最高涌波水位应该是在机组负荷全丢弃的情况下产生的，为简化计算，可假定瞬时突然丢弃全负荷。此时水轮机的流量由Q=18m3/s降为0，即对于简单圆筒式调压室，不考虑附加阻抗，利用下式公式求水位波动的极限位置： X0=-ln1+Xmax+Xmax （4-10）式中：X0=hwo； Xmax=Zmax； =Lfv022gFhwo； hwo为流量为Q时，上游水位与调压室水位之差，等于引水道沿途水头损失与局部损失之和再加上相应的流速水头，丢弃负荷时应用可能的最小糙率计算水头损失； v0为对应于Q时引水道的流量； Zmax值可以由水电站建筑物（第二版）图10-4中曲线A，根据X0查出 Xmax，算出Zmax；L为引水道从进口到调压室的距离；f、F为引水道和调压室的断面积； v0为流量Q0时引水道中水流速度； g为重力加速度，取9.8ms2； 为调压室阻抗系数。计算过程如下： =3000*6.16*2.9222*9.8*86.59*8.66=10.72 X0=8.6610.72=0.81参照水电站建筑物150页图10-4可知|zmax|=0.81 , |z2|=0.5，则|zmax|=8.7m,相应的第二振幅值|z2|=5.4m；计算最低波涌水位：由部分负荷增加到全负荷，水电站的流量由mQ0增加到Q0（m|z2|,取大值，即最低涌波水位|zmin|=8.9m;则调压室最高水位高程为47.2+8.8=56.0m，最低水位高程为47.2-8.9=38.3m；根据调压室设计规范：调压室最高涌波水位以上的安全超高不宜小于1.0m；上游调压室最低涌波水位与调压室处压力引水道顶部之间的安全超高应不小于23m；调压室底板应预留不小于1.0m的安全水深。所以调压室底板高程：37.3m； 调压室顶部高程：57.0m； 引水道顶部高程：35.3m。5 水电站布置设计水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。其主要任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；保证发电的质量；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。按设备布置、运行要求的空间划分，水电站厂房主要组成部分是：主厂房、副厂房、主变压器场和开关站。5.1水电站厂房布置方案根据集中利用水头原则及袁湾附近地区的地形条件，并考虑到本工程以引水为主要目的，发电为次要目的，同时结合调压室的位置及结构、压力引水管道进水方向、水头损失等，把厂房布置在袁湾河靠上游的岸边地质稳定高程为32.2m的位置。厂区布置由D水库百年一遇（29.98m）控制，发电机层高程定为31.0m，由此推算水轮机的安装高程及厂房的剖面设计。副厂房拟布置在主厂房下游。发电尾水经尾水管下接尾水明渠，进泄水小支流后流入袁湾河，进D水库。进厂房和变电站公路以方便厂区机械运输及检修和厂区建筑布置为原则，合理布置。具体布置见工程枢纽布置图。5.2主要机电及金属结构设计5.2.1主要机械设备选择水轮发电机组及主要附属设备参数表5-1：表5-1 水轮机参数表转轮型号ZD560ZD660转轮直径（mm）14001100设计水头（m）11.011.0设计流量（m3/s）9.298.84额定出力（kW）842839额定转速(r/min)300500额定点效率(%)8488最高效率(%)8590机组造价(万元)约97.5约75对比两组水轮机参数，由造价、效率、水轮机设计水头，结合本工程的具体要求，选定水轮机型号为ZD660。5.2.2辅助设备、厂房各组成部分布置 辅助设备选择包括起吊设备、选用空压机为机组制动和检修提供气源，技术供水采用水泵供水，检修排水和渗漏排水合用一套自吸离心泵，油系统等设备设施的布置，主要设备参数见表5-2：表5-2 辅助设备参数序号名称型号规格单位台数备注1水轮机ZD660-LH-110台22发电机SF800-12/1430台23调速器MMT-600台24励磁装置静止可控硅套25行车起重量10t跨度6.5m台16供水泵IS100-80-160,Q =100m3/h H=32m台27排水泵3TC-15，Q=40m3/h H=15m台28空压机排气压力0.8Mpa,排气量1.5m3/min台29压力滤油机LY-50台110齿轮油泵2CY-3.3/3.3台111立柜式空调器冷暖两用，制冷（热）量12000W台112台钻Z512台113手电钻J3Z19台114手提砂轮机S3S-150台115交流电焊机台1（1）主、副厂房电气设备布置：对发电机层进行励磁屏、自动化屏、测温屏和机旁动力箱等设备进行布置。副厂房布置在主厂房下游侧可分为二层。底层（与水轮机层同高程）一般设励磁变压器室；上层设中央控制室和高压开关室、低压配电室等。（2）变电站布置：变电所一般布置于厂房不太远的附近，变电所的设计，考虑本电站的规模及装机容量，查35KV变电站设计规范确定其占地面积，同时确定变电所建筑物内地面标高，宜高出屋外地面 0.3m；屋外电缆沟壁，宜高出地面 0.1m。（3）消防：由于本站属于小型水电站，根据水利水电工程设计防火规范SDJ278-90规定，确定本站灭火设施装置。（4）金属结构：须在调压室每台压力水管进水口设事故快速门一扇，确定孔口尺寸及闸门形式。发电尾水检修门的尺寸及形式，金属结构特性及工程量可参考表5-3表5-3 金属结构特性及工程量闸门名称发电洞事故门引水洞工作门尾水检修门门孔尺寸（m）2.02.02.02.03.211.29设计水头（m）15155数量（扇）211闸门重(t)2.12.11.35埋件重(t)2.22.20.8启闭机型号QPK1100kNQPK1100kN手拉葫芦HS130kN启闭机重量(t)1.11.10.155.3主厂房平面布置设计在进行主厂房平面设计时，必须将上部结构部分和下部结构部分结合起来考虑，两者关系密切。5.3.1 主厂房上部结构部分主厂上部结构部分由主机室和装配场组成。（一）主机室主机室又称主机间，它是水电站的“心脏”。其内部布置必须与厂房枢纽建筑物相协调，布置要求合理，运行安全，维护方便。主机室上部结构部分这层称为发电机层，是装设水轮发电机组和调速器操作柜、油压装置、机旁盘、励磁盘等设备的场所。上空设置移动式起重设备（吊车），供设备的安装、检修吊运用。此外还有提供上下层交通联系的楼梯。（1）机组段长度的确定机组段长度L1也就是机组的中心距离。可按下式计算： L1=L+x+L-x （5-1）式中： L+x机组段在+X方向的最大长度； L-x机组段在-X方向的最大长度； L+x和L-x可按蜗壳层、尾水管层和发电机层分别计算，然后取其中最大值。蜗壳层： L+x=R1+1 L-x=R2+21、2蜗壳外部混凝土厚度。初步设计时取1.21.5m。所以L1=1.22+1.5+1.2+1.5=5.42m尾水管层： L+x=B2+2 L-x=B2+2 B尾水管宽度； 2尾水管混凝土边墩厚度，初步设计时可取1.52.0m。 所以L1=B+2*2=2.42+2*2=6.42m发电机层： L+x=32+b2+3 L-x=32+b2+3 3发电机层风罩内径； 3发电机风罩壁厚，一般取0.30.4m； b两台机组之间风罩外壁净距，一般取1.52.0m，如两机组间设楼梯，取34m。现取b=3.0m。所以L1=3+2*3+b=2.66+2*0.35+3=6.36m比较之后取L1=6.5m为机组段长度。（2）端机组段长度的确定端机组段又称边机组段，是指在与装配场不同一端的机组段。端机组段长度L2的确定除考虑上述的机组段的因素外，还与装配场位置，厂内是否布置进水阀，起重机吊运设备的要求等因素有关。因此要考虑到附加长度L=0.11.0D1。则：L2=L1+L=L1+0.11.0D1=6.5+0.11.0*2.42=(6.78.9)m考虑机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内，并留0.20.3m裕量。因此取L2=8.0m。（3）主厂房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两部分。 B=Bs+Bx （5-2） Bx=32+3+A （5-3）式中：A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； 3 发电机风罩壁厚，一般取0.30.4m； 3发电机风罩内径。主厂房下游侧的宽度Bx，除满足上式的要求外，还需满足蜗壳在-y方向的尺寸和蜗壳外混凝土厚度的要求。但是最后决定厂房总宽度时，要满足起重机标准跨度的要求，根据表5-3提供金属结构特性参数，起重机标准跨度为6.5m,因此取B=7.0m。（二）装配场装配场又称安装间，它是组装、检修设备的场所。装配场宽度与主机室宽度相等，以便利用起重机沿主厂房纵向运行。确定装配场尺寸主要在于确定长度，一般约为机组段L1的1.01.5倍，即装配场尺寸：宽度B=7.0m，长度L=1.01.5*6.5=6.59.75m，取L=9.0m。最后尺寸应满足以下几点：发电机转子直径周围应留2.0m间隙，以供安装磁极之用；发电机上机架周围留有1.0m间隙，供作通道用；水轮机顶盖及转轮周围留有1.0m间隙，供作通道用；装配场设有进厂大门，布置在厂房下游侧或山墙上，其尺寸由运输车辆进最大部件而定。通常大门宽度一般不小于3.3m，高度不小于4.5m。5.3.2 主厂房长度及下部结构部分（1）主厂房长度确定厂房的长度取决于机组长度、机组台数和装配场长度。于是主厂房的总长度L可由下式求得： L=nL1+L2+L （5-4） 或 L=n+1.01.5L1 （5-5）式中: n机组台数； L端机组段附加长度； L1机组段长度； L2装配场长度。根据设计和选用水轮机型号，可以确定本电站能安装两台机组，由此主厂房长度L=2+1.01.5*6.5=19.522.75m，取L=22.0m。5.4主厂房的剖面设计主厂房剖面设计又称竖向设计，主要是解决垂直方向上空间处理有关问题。主厂房剖面设计就是确定各层面的高程，包括水轮机安装高程、主厂房基础开挖高程、水轮机层地面高程、发电机装置高程、发电机层楼板高程、起重机（吊车）的安装高程、屋顶高程。（1）发电机层楼板高程2 按D水库百年一遇控制制定为31.0m。（2）发电机装置高程G根据提供设计资料，可确定发电机装置高程G=31.0-0.8=30.2m。（3）水轮机地面高程1 1=G-h5-h6 （5-6）式中: h5发电机机墩进人孔高度，一般取1.82.0m； h6进人孔顶部厚度，一般取1.0m。则 1=G-h5-h6=30.2-1.9-1.0=27.3m水轮机层地面高程一般取100mm的整倍数，故 1=27.3m。（4）水轮机安装高程T T=1-h4 （5-7）式中: h4蜗壳进口半径和蜗壳顶混凝土层总厚度，蜗壳保护层一般不少于1.0m。则：T=1-h4=27.3-1.0-0.5=25.8m。(5) 起重机（吊车）的安装高程C起重机的安装高程是指吊车轨顶高程，它是确定主厂房上部结构高度的重要因素。它取决于下列要求：机组拆卸检修起吊最大和最长部件时与固定机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距0.3m，垂直净距0.61.0m ，以免由于挂索松弛或吊件摆动而碰坏设备或墙柱；另一方面在装配场检修变压器时，还需满足吊起变压器铁芯所需要的高度。可用下式表示： C=2+h7+h8+h9+h10+h11 （5-8）式中： h7发电机定子高度和上机架高度之和，这里发电机为定子埋入式，h7就仅为上机架的高度，即取h7=0.8m。 h8吊运部件与固定的机组或设备间的净距，取h8=0.5m。 h9最大吊运部件的高度，取h9=3.1m。 h10吊运部件与吊钩间的距离，一般在1.01.5m左右，取h10=1.5m。 h11主钩最高位置至轨顶面距离，取h11=1.0m。则 C=2+h7+h8+h9+h10+h11=31.0+0.8+0.5+3.1+1.5+1.0=37.9m。（6）屋顶高程R R=c+h12+h13 （5-9）式中： h12轨顶至吊车上小车高度，取h12=1.5m。 h13检修吊车时预留0.6m空间高度。则 R=C+h12+h13=37.9+1.5+0.6=40.0m。至此，整个袁弯水电站初步设计结束。6 参考文献1 马善定，汪如泽.水电站建筑物（第二版）. 北京：中国水利水电出版社，2007.2金钟元.水力机械（第二版）.北京：水利水电出版社，1995.3 吴持恭.水力学.北京:高等教育出版社,2008.4 董毓新.水电站建筑物（第三版）.清华大学出版社，1993.5 水电站厂房设计规范(SD33589).6 水电站进水口设计规范(SD30388) .7 水电站调压井设计规范(DL/T5058-1996).8 水工隧洞设计规范（SD303-88）.9 水电站压力钢管设计规范（试行）(SD33592).10 安徽省水利水电勘察设计院编.小型水电站设计图集.1986.