水电站厂房设计 文档(2)

D2 D1的混流式水轮机，由《水力机械》第二版表4-17知：

当D1 2.25m时，

为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘形尾水管，弯肘形尾水管由进口直段、肘管和出口扩散段三部分组成。

3 进口直锥段：

查《水电站机电设计手册》——水力机械分册，h1 h2 0.192D1 0.432m 进口锥管高度：h3 h h1 h2 h4 2.38m；

对混流式水轮机，锥管的单边扩散角 值可取7-9°。（根据图4） 出口直径D4 3.038m，则锥管的单边扩散角 arctg

D4 D3

8.10。 2h3

进口锥管上下直径：D3 转轮出口直径D2 1.05 2.25 2.363m,。 2、肘管：

肘管是一90 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的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，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因素是转弯的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率越大，一般推荐使用的合理半径R (0.6 1.0)D4 (0.6 1.0) 2，外壁R6用上限，内壁R7用下限。由《水力机械》标准混凝土肘管可得，

R6 1 3.038 3.038m,R7 0.6 2 0.6 3.038 1.8228m。

3、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，其出口宽度一般与肘管出口宽度相等，其顶板向上倾斜， arctg

h5 h6

11.50,L1 3.161m, L2

顶板长度L2 6.041m

（）D1 4.5

m,

L L1 L2 9.202m D1 7.875m。

说明：因为算出的B5=6.12m<10m,所以尾水管出口扩散段之间不设中墩。 4、尾水段的高度

总高度h是由导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度。对于HL水轮机由于直锥管环相连接，可取D3 D2 2.507m D1 2.25m。

因为D1 D2，所以属于高比速混流式水轮机。

增大尾水管的高度h，对减小水力损失和提高h 是有利的，特别是对大流量的轴流式水轮机更为显著。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运行而且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办法，但将会增大开挖量，经过试验，比较对于高比速h 2.6D1。

当h 6.593m 2.6D1 5.85m，故满足要求。 5、尾水管单线图

根据以上的数据绘制单线图（内、外半径分别与直锥管相切）。

图 尾水管单线图

3 拟定转轮流道尺寸

根据《水电站机电设计手册》——水力机械分册，已知D1' 1.0m时，HL230型的尺寸可以求出D1 2.25m时的转轮流道尺寸。如图

4 起重设备选择

由于考虑到最重的发电机转子带轴重82.6T,吊运构件中最重的为发电机转子带轴重为82.6T 100T，且机组台数n 4。故选1台单小车桥式起重机，型号为100T/20T。 其具体数据如下：

因为机组安装需求宽度16米，再加上吊钩限制线4.6米故选择： 取跨度：L 20m； 起重机最大轮压：35.9T； 起重机总重：77.3T； 小车轨距：LT 4400mm； 小车轮距：KT 2900mm； 大车轮距；K 6250mm；

大梁底面至轨道面距离：F 130mm； 起重机最大宽度：B 8616mm； 轨道中心至起重机外端距离：B1 400mm； 轨道中心至起重机顶端距离：H 3692mm； 主钩至轨面距离：h 1474mm；

吊钩至轨道中心距离（主）：L1 2480mm,L2 1470mm； 副吊钩至轨道中心距离：L3 1300mm,L2 2800mm； 大车轨道型号：QU100。

5.主厂房平面设计

1.水轮机吸出高度Hs的计算。

Hs = 10— /900—（σ +Δσ）H-1 公式中 为电站尾水渠的高程为93.5m。

σ 为水轮机的汽蚀系数为0.165。

Δσ 为水轮机的汽蚀系数修正值为0.027。 H-------设计水头46.2m。

130

Hs=10.0 （0.165 0.027） 46.2 1=0.02

900 2.水轮机安装高程▽T

在水电站厂房设计中，水轮机安装高程是一个控制性高程，它取决于水轮机的机型，允许吸出高度和电站建成厂房下游最低水位的数值。

安装高程可用下式求得：

b

T 下min HS 0

2

下min 水电站厂房建成后下游设计最低水位（m)，当全厂有4台机组时取1台机组流量相应的尾水位。

b0 导水叶的高度（查表得0.250m）。

D1 转轮直径2.25m

以下将对其求解：

下min=91.84m

所以 T 下min HS

3.主厂房长度的确定

b00.250=91.84+0.02+=92m 22

主厂房的平面布置时要将厂房的上部结构和下部结构结合考虑，主厂房的长度和宽度尺寸要取决于水轮机发电定子及风罩墙、水轮机蜗壳、尾水管、调速设备系统的布置，以及主要设备的装卸方法和安装、检修、运行管理的要求，同时考虑结构布置和立面的艺术处理。

主厂房长度包括有机组段长度、端机组长度和装配场长度。其长度值L主厂房取决于机组段长度、机组台数和装配场长度，并由下列公式计算： L主厂房=nL1+L2+ L 式中：L1——机组段长度， L2——装配场的长度， L——端机组长度， n ——机组台数， d ——主厂房两侧墙体厚度，

4. 机组段长度的确定

机组段长度L1也就是机组的中心距离。它随水电站类型和机型的不同而不同，主要由蜗壳、尾水管、发电机风罩在x方向（厂房纵向）的尺寸来定，并考虑机组附属设备及主要交通道、吊运通道、阀孔的布置等所需的尺寸。机组段长度L1可按下列公式计算：

L1 L x L x

式中：L x——机组段 +x 方向的最大长度 L x——机组段 -x 方向的最大长度

机组段长度L1计算主要由蜗壳层、尾水管层、发电机层三者比较确定，取三者长度最大值。

由资料已知，水轮机转轮直径D=2.25m，发电机的风罩内径 3=8.4m，尾水管的宽度B=1.8D=1.8 2.25=4.05m；蜗壳进水管进口处的直径等于岔管支管直径，D蜗壳进口=D支=Q/V 4 36/3.14 5 3.01m ,V是经济流速一般4～6m ，经计算为4.16。

D12Q为渠道的设计流量Q Q1

Hr 1.042 2.252

46.2 36m3s

则： 1 ——蜗壳外部混凝土厚度 1=（1.2~1.5）m，取 1=1.2m L x=R1+ 1=3.9+1.5=5.4m

2——蜗壳外部混凝土厚度 2=（1.2~1.5）m，取 2=1.2m L x=R2+ 2=1.9+1.5=3.4m

所以，蜗壳层的长度L蜗由公式得：L蜗=L x L x=3.4+5.4=8.8m

按尾水管：L1=B+2 2=9.16其中尾水管混凝土边墩厚度取1.5m 按发电机：L1=φ3+ 3+b=8的风罩外壁间距取2m。 所以可以取机组段长度L1=11.8m

3=11.8其中发电机风罩厚度取0.4m。两台机组之间

5. 装配场的长度确定

装配场又称安装间，它是组装、检修设备的场所。装配场与主机室宽度相等，确定装配场尺寸主要在于确定长度，一般约为机组段L1的1~1.5倍。对于混流式水轮机和悬式水轮发电机采用偏小值，而对于轴流式水轮机和伞式水轮发电机，贯流式机组采用偏大值。电站采用混流式水轮机，取机组段L1的1.2倍，则

L2=1.2L1所以：在装配场的长度：

L2=1.2L1=1.2 11.8=14.2m

6. 端机组段附加长度确定

端机组是指在与装配场不同一端的机组段。端机组附加长度 L是指与装配场不同一端的机组段的附加长度 L=（0.1~1.0）D，取 L=0.5D=0.5 2.25=1.13m， 取 L=1.2m。

代入公式得： L主厂房=nL1+L2+ L=4 11.8+14.2+2.25= 63.6 m 所以主厂房的长度为：L主厂房= 65m