水电站课程设计说明书
指导老师：简新平
专业班级：水工专02班
姓名：郑振林
学号：083520115
摘要
本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。
关键词：水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置
【abstract】
Curriculum project of hydrostation is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major.There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project,which make students not to adapt themselves quickly to complete the design.In this paper,characteristic of the curriculum project is analyzed,causes of inadaptation to the curriculum project in students are found,rational guarding method are proposed,and a example of applying the guarding method is given.The results show that using provided method to guard student design is a good method,when teaching mode and time chart are given,students are guarded from mode of thinking and methodology,and design step are discussed and given.After the curriculum project of hydrostation,the capability of students to solve practical engineering problems is improved,and the confidence to engage in design is strengthened.
【Keyword】：curriculum project of hydrostation;guarding method;mode of thinking;methodology;design step.
1．课程设计目的 水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。为今后从事水电站厂房设计打下基础。 2．课程设计题目描述和要求 2.1工程基本概况 本电站是一座引水式径流开发的水电站。 拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。池底纵坡为1：10。通过计算得压力前池有效容积约320立方米。大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。 本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩内经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。 2.2设计条件及数据 1.厂区地形和地质条件： 水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。 2.水电站尾水位： 厂址一般水位12.0米。 厂址调查洪水痕迹水位18.42米。 3.对外交通： 厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。4.地震烈度： 本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。
1.绪论 1.1课题的背景和发展情况 1.1.1背景 电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，正常运行，发出来的电能顺利输送到电网的非常重要的环节。因此，电厂设备和元器件选择和保护设计方案的确定，对于电厂的安全稳定运行有重要的意义。对发电厂电气部分及元件保护设计进行科学的设计很有必要[2]。 1.1.2发电厂在国外的发展情况 当前国际上全球围的电力体制逐步打破垄断、非管制化，引入竞争机制，形成有限电力市场己成为必然趋势。最大限度的在电力系统中引入竞争，己被大多数国家所接受。在这种情势下，电力系统优化设计以及火电厂电气部分设计己成为许多国家的一项主要研究课题。整个电力工业可以划分为发电、输电、配电和供电四大领域。发电部分属于理论兼实践研究领域。对整个电力系统起着至关重要的作用，火电厂电气部分设计是关系到整个电力系统运行可靠性的最关键一步。对于火电机组运行优化，从国外的发展趋势看，其优化计算机模块程序的应用起到了真正指导运行，降低能耗的目的。美国、德国等先进国家在机组运行优化管理方面的工作己有近十年的经验。例如，德国斯蒂亚克电力公司的机组运行优化管理系统，通过系统优化及控制，可对各个薄弱环节及整个过程经济性的影响做出评价。目前我国电力市场的改革趋向是“厂网分开，竞价上网”，即将电网经营企业拥有的发电厂与电网分开，建立规的、具有独立法人地位的发电实体，市场也只对发电侧开放。发电的电力市场的主体是各独立发电企业与电网经营企业，电网经营企业负责组织各发电公司的竞争，政府负责对电力市场进行监督管理。与英国、澳大利亚等目的电力市场不同，中国电力市场继续保持着输、配一体的模式，保留供电营业区，每个供电营业区只有一个指定的供电向终端用户供电。同时，根据“省为实体”的方针，我国的电力市场以省级电力市场为主，各省电力公司是其省电力市场竞争的组织者。电力工业经过长期的改革和发展，目前从技术、人员、观念等方面对于火力发电厂电气设计创造了有利的条件。但是，技术方面并为达到差强人意的要求[3]。 1.2设计任务 1.2.1设计目的 （1）培养学生综合运用所学理论和技能解决实际问题的能力； （2）学习专业工程设计的方法，进行设计技能、设计方法的初步训练，进行科学研究方法的初步训练，发挥学生的创造性，培养学生的思维能力和分析能力。 1.2.2技术指标 某南方山区建设一座装机容量为5×50 MW的水电站，附近30 km处某国防厂及邻
该枢纽工程位西北某省A河上游干流上，其布置和工程参数如附件所示， 该水电站拟定主要设计参数 序号项目单位数值 1 最大水头m 125 2 最小水头m 86 3 多年平均水头m 92.5 4 设计水头m 88 5 总装机容量MW 360 （一）水轮机型号选型 1 根据该水电站的水头变化范围86~125m，在水轮机系列谱表3-3，表3-4中查出适合的机型有HL180和HL200两种。 2 主要参数选择 2.1 选取4台机组 2.2 转轮直径D1计算 单机容量：36万kw/4=9万kw （一)HL180水轮机 2.2.1查文献HL180转轮综合特性曲线可知机组效率M=90%;g =96%
Nr=Ny/zg=360000/4*0.96=93750kw 查表3-6可得HL180型水轮机在限制工况下的单位流量'1M Q =860L/s=0.86m 3/S ，效率m=89.5%，由此可 初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量'1 Q =' 1M Q =0.86m 3/S ，效率=92%。 上述的Q1’，和Nr=单机容量：36万kw/4=9万kw ；g=96% Nr=Py/zg=360000/4*0.96=93750kw ，Hr=88m 带入式 η r r 11'81.9r H H Q N D = 可得=3.83m ，选用与之接近而偏大的 标称直径=3.9m 。 2.2.2转速n 计算 查表3-4可得HL180型水轮机在最优工况下单位转速10M n'=67r/min,初步假定M 1010'n ' n = ，将已知的和av H =92.5m ，1 D =3.9m 代入式1 1 ' n n D H =可得n=165.2r/min ， 选用与之接近而偏大的同步转速n=166.7r/min 。（上式中'n 选用原型最优单位转速10 'n ，H 选用加权平均水头 Hav ） 2.2.3 效率级单位参数修正 ηηη1 D 1 D 10 'n ? ? ? ???--=-=?)5/1()^(1)1(11Mmax Mmax max D D K K M ηηηη）（
水电站课程设计——水轮机选型设计说明书 学校： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
第一节基本资料 (3) 第二节机组台数与单机容量的选择 (4) 第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5) 第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (11) 第五节蜗壳设计 (13) 第六节尾水管设计 (16) 第七节发电机选择 (18) 第八节调速设备的选择 (19) 参考资料 (20)
第一节基本资料 一、水轮机选型设计的基本内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格；（6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件。 二、基本设计资料 某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。经水工模型试验，采用消力戽消能型式。 经水能分析，该电站有关动能指标为： 水库调节性能日调节 保证出力 4万kw 装机容量 16万kw 多年平均发电量 44350 kwh 最大工作水头 39.0 m 加权平均水头 37.0 m 设计水头 37.0 m 最小工作水头 35.0 m 平均尾水位 202.0 m 设计尾水位 200.5 m 发电机效率 98.0%
题目：水电站电气部分设计
容摘要 电力的发展对一个国家的发展至关重要，现今300MW及其以上的大型机组已广泛采用，为了顺应其发展，也为了有效的满足可靠性、灵活性、及经济性的要求，本设计采用了目前我国应用最广泛的发电机—变压器组单元接线，主接线型式为双母线接线，在我国已具有较多的运行经验。设备的选择更多地考虑了新型设备的选择，让新技术更好的服务于我国的电力企业。并采用适宜的设备配置及可靠的保护配置，具有较好的实用性，能满足供电可靠性的要求。 关键词：电气主接线；水电站；短路电流；
目录 容摘要 .............................................................. I 1 绪论 . (1) 1.1 水电站的发展现状与趋势 (1) 1.2 水电站的研究背景 (1) 1.3 本次论文的主要工作 (2) 2 电气设计的主要容 (3) 2.1 变电所的总体分析及主变选择 (3) 2.2 电气主接线的选择 (4) 2.3 短路电流计算 (4) 2.4 电气设备选择 (10) 2.5 高压配电装置的设计 (19) 3 变电所的总体分析及主变选择 (21) 3.1 变电所的总体情况分析 (21) 3.2 主变压器容量的选择 (21) 3.3 主变压器台数的选择 (21) 3.4 发电机—变压器组保护配置 (22) 4 电气主接线设计 (24) 4.1 引言 (24) 4.2 电气主接线设计的原则和基本要求 (24) 4.3 电气主接线设计说明 (25) 5 短路电流计算 (27) 5.1 短路计算的目的 (27) 5.2 变电所短路短路电流计算 (27) 6 结论 (30) 参考文献 (31)
课程设计：水电站厂房设计 专业班级：12级水利水电工程卓越班姓名： 学号： 指导教师： 南昌工程学院水利与生态工程学院印制 2015——2016学年第一学期
南 昌 工 程 学 院 课程设计（论文）任务书 I 、课程设计(论文)题目：某水电站厂房课程设计 II 、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 一、设计原始资料 （一）工程概况 图1为某水电站的厂房布置图，它是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m ，坝址以上控制流域面积564k ㎡，占全流域面积的75.3%，多年平均流量为s m /6.173水库总库容为3 810783.2m ?，属多年调节。 图1 厂房为坝后式，安装3台8000KW 机组，总装机容量KW 4104.2?，保证出力5500KW ，多年平均发电量h KW ??4107260，年利用小时3025h ，在系统中（地方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。 在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等
多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。隧洞直径为5.2m 。隧洞出口设有放空水库用的闸门。在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m ，然后以三根m 2Φ的钢支管与机组相连。 本工程规模属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。 （二）水电站厂房主要设备 1、水轮机和发电机 电站最大水头m H 3.64max =，加权平均水头m H cp 63.59=，最小水头m H 02.38min =。按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。水轮机型号为140220--LJ HL ，单机额定 出力为KW 8333，该机组适用m H 65max =，m H 38min =m H p 58=，额定流量35.16m /s ， 和电站水头范围比较匹配。发电机型号为3300/168000-SF ，单机额定出力KW 8000（悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。水轮机导叶0b 为0.35m 。水轮机带轴长3.74m ，发电机转子带轴长4.785m.。一台机组在设计水头、额定出力下运行的尾水位为100.1 m 。 2、调速器：选用3500-YDT 型电气液压式 3、主阀：采用卧式液压型摇摆式接力器双平板偏心蝴蝶阀 4、桥式起重机：本电站的最重部件为发电机转子带轴重37.5t ，结合厂房布置要求。选用起重机跨度m L k 12=，主副钩最大起升高度分别为20m 和22m ，主钩最高位置至轨顶距离为0.911m ，小车高度2.723m 。厂房屋顶结构厚度为2.456 m 。 二、设计技术要求 厂房课程设计重点是主厂房内部主要设备和结构的布置，以及轮廓尺寸的决定。设计图应符合工程图纸的要求，说明书应能说明设计内容，文字通顺、整洁。 III 、课程设计(论文)工作内容及完成时间： 一、工作内容 水电站厂房课程设计要求学生根据所给任务书，利用所给的资料，完成下列工作： 1、用简略的方法选择厂房的主要和辅助设备。 2、进行厂区和厂房内部布置，决定厂房的轮廓尺寸。 3、绘制设计图纸(至少要有一平一立两张图纸)和编写设计计算书和说明书。 二、完成时间 本课程设计2周，具体安排大致如下（供参考）： 1、设计布置，了解设计任务书及熟悉原始资料 1天 2、进行厂房布置设计，并布置草图 6天 3、绘厂房布置图（可用计算机绘制）及整理编写计算书和说明书 3天 Ⅳ 主 要参考资料： 《水电站厂房设计规范 SL 266-2014 替代SL266-2001 中华人民共和国水利部 编 中国水利水电出版社 2014》 《DLT5186-2004水力发电厂机电设计规范》 《水力机械（第2版）金钟元 编 中国水利水电出版社 1992》
成绩 课程设计说明书 题目110/10kV变电所电气部分课程设计 课程名称发电厂电气部分 院(系、部、中心)电力工程学院 专业继电保护 班级 学生姓名 学号 指导教师李伯雄 设计起止时间： 11年 11月 21日至 11年 12 月 2日
目录 一、对待设计变电所在系统中的地位和作用及所供用户的分 析 (1) 二、选择待设计变电所主变的台数、容量、型式 (1) 三、分析确定高、低压侧主接线及配电装置型式 (3) 四、分析确定所用电接线方式 (6) 五、进行互感器配置 (6) 六.短路计算 (9) 七、选择变电所高、低压侧及10kV馈线的断路器、隔离开关 (10) 八、选择10kV硬母线 (13)
一、对待设计变电所在系统中的地位和作用及所供用户的分析 1.1、待设计变电所在系统中的地位和作用 1.1.1 变电所的分类 枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所 1.1.2 设计的C变电所类型 根据任务书的要求，从图中看，我设计的C变电所属于终端变电所。 1.1.3 在系统中的作用 终端变电所，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，不承担功率转送任务。电压为110kV及以下。全所停电时，仅使其所供用户中断供电。 1.2、所供用户的分析 1.2.1 电力用户分类、对供电可靠性及电源要求 （1）I类负荷。I类负荷是指短时（手动切换恢复供电所需的时间）停电也可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷。I类负荷任何时间都不能停电。对接有I类负荷的高、低压厂用母线，应有两个独立电源，即应设置工作电源和备用电源，并应能自动切换；I类负荷通常装有两套或多套设备；I类负荷的电动机必须保证能自启动。 （2）II类负荷。II类负荷指允许短时停电，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运行的负荷。II类负荷仅在必要时可短时（几分钟到几十分钟）停电。对接有II类负荷的厂用母线，应有两个独立电源供电，一般采用手动切换。 I类、II类负荷均要求有两个独立电源供电，即其中一个电源因故停止供电时，不影响另一个电源连续供电。例如，具备下列条件的不同母线段属独立电源：①每段母线接于不同的发电机或变压器；②母线段间无联系，或虽然有联系，但其中一段故障时能自动断开联系，不影响其他段供电。所以，每个I类、II 类负荷均应由两回接于不同母线段的馈线供电。 （3）III类负荷。III类负荷指较长时间（几小时或更长时间）停电也不致直接影响生产，仅造成生产上的不方便的负荷。III类负荷停电不会造成大的影响，必要时可长时间停电。III类负荷对供电可靠性无特殊要求，一般由一个电源供电，即一回馈线供电。 1.2.2 估算C变电所的回路数目 根据上述要求，重要负荷（I类、II类）比例是55%，重要负荷需用双回线，每回10kV馈线输送功率1.5~2MW，经计算，高压侧回路数为2，低压侧回路数为18÷1.5=12。
一、原始资料及设计条件 1、概述 1.1工程概况 某水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2km，距洪江市15km。坝址下游2km有洪江～绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。 该工程初拟正常蓄水位191m，迥水至高椅坝址，库容0.0708亿m3，装机16MW，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。 1.2. 工程等别和建筑物级别 本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。水库正常蓄水位191m时库容为0.0708亿m3，电站装机容量为16MW。 2、水文气象资料 2.1洪水 各频率洪峰流量详见下表1。 （1）下坝址水位～流量关系曲线详见下表2。 表3 上坝址水位～流量关系曲线表（高程系统：85黄海） （3）厂址水位～流量关系曲线详见下表4。 表4 厂址水位～流量关系曲线表（高程系统：85黄海）
多年平均含沙量：0.089kg/m3 多年平均输沙量：22.05万t 设计淤沙高程：169.0m 淤沙内摩擦角：100 淤沙浮容重：0.9t/m3 2.4气象 多年平均气温：16.6℃ 极端最高气温：39.1℃ 极端最低气温：-8.6℃ 多年平均水温：18.2℃ 历年最高气温：34.1℃ 历年最低气温： 2.1℃ 多年平均风速： 1.40m/s 历年最大风速：13.00m/s，风向：NE 水库吹程： 3.0km 最大积雪厚度：21cm 基本雪压：0.25KN/m3 3、工程地质与水文地质 3.1工程地质资料 （1）该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。 （2）基岩物理力学指标如下 上坝址 饱和抗压强度：20～30MPa 抗剪指标：f砼/岩=0.6～0.65 抗剪断指标：f′砼/岩=0.8～0.9 c′=0.7～0.8MPa 下坝址 饱和抗压强度：15～25MPa 抗剪指标：f砼/岩=0.6～0.62 抗剪断指标：f′砼/岩=0.7～0.8 c′=0.70MPa 3.2坝址工程地质条件 （1）上坝址工程地形、地质条件 上坝址位于河流弯曲段下游，流向2790，基本为“U”型横向河谷。河床基岩裸露，高程181～184m，河床宽136m，水深0.5～3.0m。坝轴线上游100～350m，河床深槽较发育，一般槽宽20～40m，槽深11～14.5。当蓄水位192m 时，河谷宽161m ，左岸冲沟较发育，坝轴线上、下游分别分布2# 及3# 冲沟，边坡具下陡上缓特征，高程227m以下坡角450，以上坡角250，山顶高程271m ；右岸地形较平顺，上游有一小冲沟分布，边坡较陡峻，坡角350～450，山顶高程292m。
第一章原始资料及设计条件 1.1 概述 1.1.1 工程概况 某水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2km，距洪江市15km。坝址下游2km有洪江～绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。 该工程初拟正常蓄水位191m，迥水至高椅坝址，库容0.0708亿m3，装机16MW，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。 1.2工程等别和建筑物级别 本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。水库正常蓄水位191m时库容为0.0708亿m3，电站装机容量为16MW，根据水利水电工程等级划分的规定，工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。永久性建筑物闸坝、电站厂房等属4级建筑物，临时建筑物属5级。 1.2 水文气象资料 1.2.1 洪水 各频率洪峰流量详见下表 表1-1 坝址洪峰流量表 1.2.2 水位～流量关系曲线： 表1-2 下坝址水位～流量关系曲线表高程系统：85黄海
表1-3 上坝址水位～流量关系曲线表 高程系统：85黄海 表1-4 厂址水位～流量关系曲线表 高程系统：85黄海 多年平均含沙量：0.0893/m kg ； 多年平均输沙量：22.05万t ；设计淤沙高程：169.0m ；淤沙内摩擦角：10?；淤沙浮容重：0.93/m t 。 1.2.4 气象 多年平均气温：16.6?C ；极端最高气温：39.1?C ；极端最低气温：-8.6?C ；多年平均水温：18.2?C ；历年最高气温：34.1?C ；历年最低气温：2.1?C ；多年平均风速：1.40s m /； 历年最大风速：13.00s m /，风向：NE ；水库吹程：3.0km ；最大积雪厚度：21cm ；基本雪压：0.252/m KN 。 1.3 工程地质与水文地质 1.3.1 工程地质资料 (1)该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。 (2) 基岩物理力学指标 上坝址：饱和抗压强度：20～30MPa ；抗剪指标：岩砼/f =0.6～0.65；抗剪断指标：
水电站厂房课程设计西 华精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
课程设计报告 （理工类） 课程名称: 水电站建筑物课程设计 课程代码: 8511961 学院(直属系): 能源与环境学院 年级/专业/班: 2010级/水利水电工程/2班 学生姓名: 学号: 3320 实验总成绩:
任课教师: 杨耀 开课学院: 能源与环境学院 水电站厂房课程设计任务书 西华大学能源与环境学院 2012年5月 一、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。 二、课程设计的内容与要求 设计的内容概括地说，就是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，在下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。
目录 一基本资料 概述 (4) 水文气象资料 (4) 工程地质与水文地质 (7) 设计基本数据 (11) 二坝址、枢纽布置方案及坝型选择 坝轴线的选择 (13) 坝型方案比较 (14) 枢纽总体布置 (15) 三闸孔尺寸比选 过闸设计流量及校核流量 (16) 堰型选择 (16) 门叶选择 (16) 闸孔单孔净宽（b ）、闸墩型式和厚度拟 (17) 堰顶高程确定和闸孔孔数、尺寸拟定 (17) 堰顶高程和闸孔孔数、尺寸的结论 (26) 四 WES堰的尺寸拟定 (27) 五水面线的确定 (28) 六坝顶高程确定 (31) 七消能工的设计 消能工计算与分析 (33) 消力池计算 (38) 消力池构造设计 (39) 八公路桥尺寸拟定 布置影响因素 (41) 结构形式及结构图 (42) 十一坝基面稳定及应力计 工程概况 (57) 工程等别和建筑物级别 (57) 所要分析在四种工况 (57) 荷载具体计算 (58) 稳定计算与分析 (68) 应力计算与分析 (70) 十二防渗及地基处理设计 地基开挖 (73)
坝基的固结灌浆 (73) 坝基帷幕灌浆目的和条件 (74) 坝基排水 (75) 断层破碎带和软弱夹层处理 (75) 谢辞 (77) 主要参考文献及规范 (78) 附录 若水电站上坝线枢纽总布置图rs1 若水电站上坝线大坝平面布置图rs2 上坝线大坝上、下游立视图rs3 闸坝消力池段标准断面图rs4 闸坝护坦段标准断面图rs5 公路桥结构图及挡水坝段断面图rs6 消力池段溢流面钢筋平面图rs7 消力池段溢流面钢筋剖面图rs8 中墩钢筋图rs9 消力池段溢流面钢筋平面布置图及中墩钢筋图rs10
水电站课程设计 一：计算水轮机安装高程 参考教材，立轴混流式水轮机的安装高程Z s 的计算方法如下： 0/2s s Z H b ω=?++ 式中ω?为设计尾水位，取正常高尾水位1581.20m ；0b 为导叶高度，1.5m ； s H 为吸出高度，m 。 其中，10.0()900 s m H H σσ? =- -+? 式中，?为水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时可取为下游平均水位的海拔高程，设计取1580m ； m σ为模型气蚀系数，从该型号水轮机模型综合特性曲线（教材P69)查得m σ=0.20， σ?为气蚀系数的修正值，可在教材P52页图2-26中查得σ?=0.029； H 为水轮机水头，一般取为设计水头，本设计取H=38m 。水头H max 及其对应工况的m σ进行校核计算。 10.0()900 s m H H σσ? =- -+?=10.0-1580900-(0.2+0.029)?38=-0.458 0/2s s Z H b ω=?++=1581.20-0.458+1.5/2=1581.49m 。 二：绘制水轮机、蜗壳、尾水管和发电机图 2.1水轮机的计算
图1.1 转轮布置图 如图所示，可得HL240具体尺寸： 表1.11 转轮参数表 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 b 0 h 1 h 2 h 3 h 4 1.0 1.078 0.928 0.725 0.483 0.128 0.365 0.054 0.16 0.593 0.283 4.1 4.420 3.805 2.973 1.980 0.525 1.497 0.221 0.656 2.431 1.160 2.2 蜗壳计算 进口断面尺寸计算 (1)进口断面流量的确定 由资料，该水电站初步设计时确定该电站装机17.6×410kW ，电站共设计装4台机组，故每台机组的单机容量为17.6×410kW ÷4=4.4×410kW 。 由水轮机出力公式：9.81N QH QH ωγ===4.4×410kW 式中：Q 为水轮机设计流量（3/m s ）； H 为设计水头，m ；由设计资料得H=38.0m 。 所以，4×10//=118.039.81 4.4Q N H ω=?=（9.8138.0）（3/m s ）
. . 水电站课程设计 ——水轮机选型设计说明书 学校： 专业： 班级： ： 学号： 指导老师：
第一节基本资料 (3) 第二节机组台数与单机容量的选择 (4) 第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5) 第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (11) 第五节蜗壳设计 (13) 第六节尾水管设计 (16) 第七节发电机选择 (18) 第八节调速设备的选择 (19) 参考资料 (20)
第一节基本资料 一、水轮机选型设计的基本内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格；（6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件。 二、基本设计资料 某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。经水工模型试验，采用消力戽消能型式。 经水能分析，该电站有关动能指标为： 水库调节性能日调节 保证出力 4万kw 装机容量 16万kw 多年平均发电量 44350 kwh 最大工作水头 39.0 m 加权平均水头 37.0 m 设计水头 37.0 m 最小工作水头 35.0 m 平均尾水位 202.0 m 设计尾水位 200.5 m 发电机效率 98.0%
（中国通常称水头大于70m为高水头水电站，低于30m为低水头水电站，30～70m为中水头水电站） （混流式安装高程以导叶中心线为基准,轴流式则以叶片中心线为基准,卧式机组以主轴水平中心线为基准）. 一、水轮机发电机组的选择 （1）选择机组台数、单机容量及水轮机型号（*）； 选用4台HL310型机组，单机容量为（总装机容量=机组台数） （2）确定水轮机的尺寸(包括水轮机标称直径D1、转速n、吸出高度Hs、安装高程Za)； 转轮直径为，转速为，水电站厂房所在地点海拔高程为，模型气蚀系数修正值为,则水轮机的吸出高度为 . 导叶高度为，取,由于有4台机组，设计尾水位取1台机组流量相应的水位，可按如下过程确定： 一台水轮机工作时的流量为 其中：取水轮机最优工况下的模型效率，即, 此时 限制工况下的模型效率为 则原型最优工况下效率为 修正值为 其中这里取 则修正后的模型限制工况下效率为 单位流量为 流量 则 因则 则水轮机的安装高程为. （3）选择尾水管的型式及尺寸； ①根据已得到的资料，知该水轮机为低水头水轮机（），得可此水电站尾水管对应的尺寸如下：（单位：m）
型式 参数 1 尺寸 为了减小开挖深度以及具有良好的水力性能，可采用弯肘形尾水管，它由进口直锥段、中间弯肘段、出口扩散段三部分组成。 ②进口直锥段： 进口直锥段是一个垂直的圆锥形扩散观，为至椎管的进口直径；对于混流式水轮机由于至椎管与基础环相连接，可取与出口直径相等，其椎管的单边扩散角可取；为直锥管的高度，增大可减小肘管的入口流量，减小流速对管壁的冲刷。 ③肘管： 肘管是一变截面弯管，其进口为圆断面，出口为矩形断面，水流在肘管中由于转弯受到离心力作用，使得压力和流速分布很不均匀，而在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。影响这种损失的最主要的原因是转弯的我、曲率半径和肘管的断面变化规律，曲率半径越小则产生的离心力越大，一般推荐使用的合理半径为 ，外壁用上限，内壁用作下限，则有.. ④出口扩散段： 出口扩散段是一水平放置断面为矩形的扩散段，起出口宽度一般与肘管出口宽度相等；其顶板向上倾斜，根据其出口宽度并不是很大，所以不需要加设中间支墩。仰角为 ，其中-. ⑤尾水段的高度和水平长度 尾水管的总高度和总长度是影响尾水管性能的重要因素。总高度是由导叶底环平面到尾水 管地板之间的垂直高度。在描述进口直锥管中已经说明,属于低速混流式水轮机。增大尾水管的高度，对减小水力损失和提高是有利的，特别是对大流量的轴流式水轮机更 为显着。但对混流式水轮机尾水管中产生的真空涡带在严重的情况下不仅影响机组的正常运行还会延伸到尾水管地板引起机组和厂房的振动。为了改善这一情况，常采取增大尾水管高 度的方法，但将会增大开挖量，经过试验，对于低转速混流式水轮机，应采取，由上述可知，，满足要求。 (4)选择相应发电机型号、尺寸 已知水轮机单机容量为，根据《水电站机电手册——水力机械》查得，选择发电机的型号为SF50-44/920的半伞式发动机组4台。 主要参数为：
《水电站》课程设计水轮机的选型设计 专业：XXX 班级: XX 姓名：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX
【摘要】 本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。 【关键词】 水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。
【Abstract】 Curriculum project of hydro station is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of in adaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method, when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydro station, the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened . 【Keyword】 Curriculum project of hydro station; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.
目录 第一章枢纽基本情况及设计参考资料 一、枢纽情况 二、地质条件 三、电站厂房枢纽布置 四、设计依据及资料 第一章枢纽基本情况及设计参考资料 一、枢纽情况 某水利枢纽位于XX河上游，坝址处河流迂回曲折，就自然地理来说属于丘陵地形，河流两岸山势高出水面60米至80米，.河床水流浅窄、坡陡流急、难通舟。 此水利枢纽，是一座以灌溉为主结合发电、防洪和养鱼等综合性的中型水利枢纽。主体工程由土坝、溢洪道和水电站三部分组成。 二、地质条件 厂址位于隧洞出口低洼的沟谷处，该处为灰岩地带，岩石强度较高，是建站的有利条件，距隧洞出口约150米以外则为泥质和钙质页岩。该页岩因受大地构造影响，形成构造破碎岩。强度较低，拳击可碎，不宜建站。 三、电站厂房枢纽布置 此电站为引水式开发方式，它由引水隧洞，调压室、压力隧洞、主付厂房、主变场、开关站等组成。主洞内径6.0米，调压室后分为二支洞，支洞内径4.2米，每支洞再分岔供二台机组。厂房内共装置四台混流立式机组，出线方向为下游，有公路通过厂区。 四、设计依据及资料 l、水文资料 站址、百年洪水位113.00米。
站址、水位~ 流量关系曲线。 装机容量4×1万千瓦 水轮机型式HL230-LJ-200 蜗壳型式及包角钢蜗壳，包角345 尾水管型式4H 允许吸出高-0.5米转轮带轴重15吨 发电机型式SF10-28/425 转子带轴重60吨转子带轴长 4.9米 最大水头52.9米计算水头42.4米 最小水头32.1米单机最大引用流量28m3/s 3、供电情况和电气主结线 本电站主要用户为距电站8～12公里处的三个机械制造厂。负荷约16000千瓦，剩余的功率用110千伏线路送往50公里处的变电站并入电力系统。根据要求，本电站采用110千伏，35干伏及发电机电压6.3千伏三种电压等级送电。 4、水力机械附属设备 (1)、调速系统(尺寸见附图) 调速器形式DT-l00 油压装置形式YZ-2.5 (2)、蝴蝶阀 蝶阀为卧轴，双接力器油压操作式，活门直径2.6米，尺寸见附图。 (3)、油系统 压力滤油机2台; 离心滤油机l台; 齿轮油泵2台; 滤纸烘箱l台; 透平油桶(容积7.0米) 3只; 绝缘油桶(容积15.0米) 4只。(4)、压缩空气系统 调速器压力油槽充气25Kg/cm 机组制动用气7kg/cm 凤动工具及设备吹扫用气7kg/cm 机组调相压力充气7kg/cm
《水电站建筑物》课程设计BL电站计算说明书 姓名: 学号: 指导教师: 年月日
一、基本资料 1．1工程概况 根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量7.21×108m3。 水库属大(2)型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。 水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。 1．2设计的目的与任务 目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。 任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。 1．3BL电站设计资料 气象资料： 该地区多年平均气温9.3℃，最低气温－35.8℃。最大风速北风21m/s。最大冰厚0.37m。地面冻结深度一般在1.1m左右。 水文资料： (1)水库特征水位与溢洪道泄量特征： （2 电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程40.35m，渠顶高程45.90m，渠
道设计流量48.0m 3/s 。渠道加大流量53.0m 3/s 。 电站尾水渠水位流量关系表(Z ~Q )： (3)厂房地质资料 水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房范围内有一小断层通过。 本地区地震基本烈度为Ⅶ度。厂房设计烈度为7度。 (4)水轮机选型的基本资料： 经水能计算，最终确定： １．电站最大水头H max ＝27.8m ； ２．加权平均水头H a ＝22.1m ； ３．设计水头H r ＝21.3m ； ４．电站正常运转时的最小水头H min ＝14.0m 。 ５．水电站总装机容量N f ＝6400kW ，考虑水电站运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。发电机效率ηf ＝0.91。 二、 水轮机的选型 本水电站的最大水头H max =27.8m ，正常运转时最小水头H min =14.0m ，加权平均水头H a =22.1m ，设计水头H r =21.3m 。水电站总装机容量N f =6400kW ，设计装机台数2台，单机容量N y1=3200kW 。 2.1水轮机型号选择 根据该水电站的水头变化范围14.0~27.8m ，查《水电站（第三版）》，河海大学，刘启钊主编P 73表3-4水轮机系列型谱中查出合适的机型有HL240、HL310。选择HL240。 2.2 转轮直径的计算 转轮直径D 1按下式计算： m H H Q N D r 63.1%6.893.213.2140.181.93200 81.9r '1r 1=????= =η （2-1） 式中 N r ——水轮机的额定出力，3200kW ； H r ——水轮机的设计水头，21.3m ； '1Q ——原型水轮机单位流量，初步假定s /40.13'1'1m Q Q M ==； η ——与'1Q 相应的原型效率，假设为89.6%。 根据计算结果，D 1=1.63m ，应选择与之相近且偏大的轮转标称直径，但D 1=1.8m 相差太大，可近似取为D 1=1.6m 。
石门子水利枢纽工程厂房设计 1.设计资料 1.1.工程概况 石门子水利枢纽工程位于新疆昌吉州玛纳斯县西南塔西河中游河段上,距乌伊公路45km。本工程以灌溉为主,兼顾发电、防洪、是一个综合利用的中型水利枢纽工程。 塔西河流域总面积2010km2。水库建成后,可以增加灌溉面积,保证棉花种植面积的扩大,为玛纳斯县发展商品棉基地发挥重要作用。此外,枢纽本身的防洪、发电效益也对当地工农业的发展起到积极作用。 本枢纽工程的主要建筑物由碾压混凝土拱坝、粘土心墙副坝、上下游围堰、导流兼引水发电隧洞、发电站厂房、碾压混凝土拱坝、坝身泄水孔等组成,最大坝高110m,装机6.4MW。年发电量为2490万KWh，年利用小时数为3890小时。一期工程计划于1999年底部分蓄水，2000年6月30日建成。 玛纳斯县塔西河一级石门子水电站为塔西河石门子水利枢纽的二期工程，包括引水隧洞进口事故闸门及启闭机、导流洞改建为发电洞，发电洞与导流洞卸接的龙抬头弯段、钢筋砼衬砌段、钢板衬砌段、钢管分岔段、发电站厂房、高压开关站、尾水闸门及启闭机、尾水渠连接段等部分组成。 1.2.水文 塔西河流域位于新疆昌吉州玛纳斯县境内,该河地处天山山脉北支依连哈比尔尕山的北麓东侧,该河流域北望准噶尔盆地,东以干河子呼图壁县为邻,西与玛纳斯河流域相伴。地理位置介于北纬43?31’~44?30’,东经85?50’~86?32’之间,属独立水系,为典型的内陆河流。据石门子水文站观测资料统计,多年平均气温4.1?C ,多年平均降水量430mm,多年平均蒸发量1410.8mm。主要特征水位如下：正常蓄水位为?1389 死水位为?1356 最高洪水位?1391.75 设计洪水位?1389 下游设计洪水位?1317 下游最低尾水位?1316.5