灯泡贯流式水电站厂房设计第一部分说明书（初稿）2010年6月目录第一章 已知材料- 3 -第二章 枢纽布置- 5 -第三章 水轮发电机的确定- 6 -3.1水轮机型号的选择：- 6 -3.2机组台数及单机容量的选择- 7 -第四章 厂房段布置设计- 10 -4.1厂房类型- 10 -4.2厂区布置- 10 -4.3厂房布置- 13 -第五章 厂房主要尺寸的确定- 21 -5.1 厂房剖面设计- 21 -5.2、主厂房平面尺寸的确定- 25 -厂房的稳定分析- 29 -一、荷载组合。- 29 -二、荷载计算。- 29 -1、设计水位情况- 29 -2、正常蓄水位工况下：- 38 -参考文献：- 41 -第一章 已知材料水库水位：正常蓄水位：46.0m，校核洪水位49.00m(P=0.05%)，设计洪水位49.00m(P=0.2%)，防洪高水位49.00m(P=0.5%)，死水位：44.0米。水库容积：总库容11.87108m，调节库容：2.14108m，防洪库容6.0108m，调洪库容7.87108m。下泄流量及相应水位：校核洪水位时最大下泄流量：32300m/s，下游水位：47.45m.；设计洪水位时最大下泄流量：29100 m/s，下游水位：46.71m；水库最小泄流量：221 m/s。灯泡式水轮机G2(XJ)-WP-780参数：额定出力：41MW最大工作水头：14.39m最小工作水头：4.59m机组额定水头：Hr=8.57m单机组额定过流量：526.5m2、设计原则(1)、充分考虑电站特点（水文水能、电力系统技术条件，电站总体布置)。(2)、有利于降低电站投资、运行费、缩短工期，提前发电(3)、提高水电站总效率，多发电(4)、便于管理、检修、维护，运行安全可靠，设备经久耐用(5)、优先考虑套用机组3、内容(1)、确定机组台数及单机容量(2)、选择水轮机型式（型号）(3)、确定水轮机转轮直径D1、n、Hs、Z a；Z0、d0。 (4)、绘制水轮机运转特性曲线(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择(6)、根据选定水轮机型式和参数，结合水轮机在结构上、材料、运行等方面的要求，拟定并向厂家提出制造任务书，最终由双方共同商定机组的技术条件，作为进一步设计的依据。第二章 枢纽布置泄水闸、发电厂房、船闸、连接建筑物。峡江水利枢纽坝址段河流为单槽河段，主要的建筑物相对位置的分布形式有：1、船闸和厂房集中布置：厂房位于船闸和泄水坝段之间。在施工方面，导流程序简单，只做一道纵向围堰。但厂房交通不便。2、船闸和厂房分散布置：厂房和船闸分别布置在泄水坝段两侧。船闸布置于河流主航道一侧的岸边。对于河床较窄的情况，工程量较省。当河流有通航需求和早日发电需求时需修建左右两条纵向围堰。但厂房进厂交通、出线均容易解决。本工程采用的方案2依据：坝址区河面较宽，由于处于赣江干流上，河流有通航需求，并且有早日发电需求。所以选择方案2，修建左右两条纵向围堰。第三章 水轮发电机的确定3.1水轮机型号的选择：依据：(1)、水轮机产品技术资料：系列型谱、生产厂家、产品目录、模型综合特性曲线。(2)、水电站技术资料：河流梯级开发方案、水库的调节性能、水电站布置方案、地形、地质、水质、泥沙情况、总装机容量、水电站运输、安装技术条件。(3)、水文情况：特征流量及特征水头(Qmax、Qmin、Qav、Hmax、Hmin、Hr、Hav) 、下游水位流量关系曲线Qmax=32300m/s、Qmin=221 m/s、Qav=、Hmax=Z正Z下minhA-B=14.39 mHmin= Z死Z下maxhA-B=4.59mHr=8.57mHav=11.53m(4)、水电站有关经济资料：机电设备价格、工程单价、年运行费等3.2机组台数及单机容量的选择已知总装机容量(=Z0N单)，N单不同，D1、n 、Hs、均不同1、机组台数与机电设备制造的关系N总一定，Z0多N单尺寸（D1）小制造运输容易造价高(单位千瓦耗材多、制造量大)。所以一般选用较大的N单。2、机组台数与电站投资的关系Z0多单位千瓦投资阀门、调速、管道、辐设、电气等增加厂房尺寸增加。N单D1尾水管高度低开挖少投资少3、机组台数与运行效率的关系Z0多平均效率提高(1) 担任基荷时：出力变化小，流量变化稳定，可用较少的台数，使水轮机在较长时间内以最优工况运行，其平均效率也比较高。(2) 担任峰荷时：出力变化幅度大，应该选用较多的台数，以增加其运行灵活性，提高整体运行效率。(3) 对于轴流定浆和混流式水轮机，可以选用较多的台数，而对于轴流转浆式水轮机因其调节性能好，可以选用较少的机组。4、机组台数与电站运行维护工作的关系台数多，运行灵活，事故影响小，但同时增加了事故的几率，也增加了管理人员、提高了运行费，所以不宜采用过多的台数。总之，一般应采用较大的N单，较少的台数，但一般至少应选2台，少数情况下可选1台。中大型电站一般选46台，根据机组的制造水平和装机容量也可以选用更多的台数。一般应采用较大的N单，较少的台数，但一般至少应选2台，少数情况下可选1台。中大型电站一般选46台，根据机组的制造水平和装机容量也可以选用更多的台数。关于水轮机类型选择方面：下图是各种水轮机的水头适应范围从上图中得到，适应本工程的低水头电站水轮机有：轴流式、贯流式和双击式。由于只有全贯式和灯泡式水轮机的装机容量比较大，而灯泡贯流式水轮机水流顺畅，水力效率比较高，有较大的单位流量和较高的单位转速，同一水头下，同一出力下，发电机与水轮机尺寸都较小，从而使厂房尺寸较小，减少土建工程量，优点显著，此工程选择该种水轮发电机机形式。本工程机组台数比较了八、九、十台三个方案，经过经济技术等综合方面的比较，拟定9台灯泡式水轮发电机，机型号：GZ(XJ)-WP-780，单机额定流量：526.5m/S；水头损失：H=1.80410-6QP QP为水轮机的单机额定流量 当H0.3m时，H取0.3m经计算：H=0.5m。额定转速71.4r/min，额定比转速986mKW；水轮机安装高程Za=w+Hs-D1/2w 选用水电站设计尾水位45.4m。得到Za=23.00m。发电机型号：SFWG40-84/8400；单机容量40MW。发电机组的水能指标：多年平均发电量11.4435108KWh ，P=90%时的保证出力为43.75MW，算术平均净水头11.53m，加权平均水头10.95m，最大水头：14.39m，装机年利用小时数3179h。第四章 厂房段布置设计4.1厂房类型灯泡式贯流机组厂房作为挡水厂房时有两种型式：1、单纯挡水厂房：结构简单。2、溢流式厂房：结构复杂，施工难度大，厂房顶可泄流分担泄流任务，可减少泄水闸孔数，节省泄水闸工程量。接触应力可得到改善。本工程拟采用单纯挡水式厂房，降低施工难度，为保证工期提供保障。4.2厂区布置主要内容有：主、副厂房，主变场地、开关站、进尾水渠及进场交通线路的相对位置，并使之与整体枢纽统一协调。1、主厂房布置原则尽量减小压力水管的长度。尾水渠尽量远离溢洪道或泄洪洞出口，防止水位波动对机组运行不利。主厂房的地基条件要好，对外交通和出线方便，并不受施工导流干扰。本工程厂房段布置在枢纽右侧，厂房的右侧为安装间，直通进厂公路。纵向方面，由于厂房屋顶高程大于坝顶高程，无法布置坝顶公路，所以厂房轴线布置在坝顶轴线下游，并满足布置闸门启闭机及坝顶公路等坝顶设施要求。2、副厂房布置原则副厂房可选的位置： 主厂房的上游侧。适用于坝后式水电站。尾水管顶板上。影响主厂房的通风、采光，需加长尾水管，从而增加工程量。由于尾水管在机组运行时振动较大，不宜布置中央控制室及继电保护设备。主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置会增加母线及电缆的长度。由于本工程的机组台数多，机组段长，综合考虑采用第二种布置方式。即副厂房布置在主厂房的下游侧。由于电站水头不大，水流流速不大，同时灯泡灌流式水轮发电机的水流流态顺畅，产生的震动很小，可以忽略此因素影响，不妨碍中央控制室及继电保护设备的布置。3、主变压器的布置原则（1）主变压器的位置应结合安装、检修运输、消防通道、进线出线、防火防爆要求确定。（2）应尽量靠近厂房，尽量与安装间在同一高程上，变压器的运输和高压侧出线要方便。（3）应布置在不受到洪水淹及的露天场地上，基础坚实可靠对于河床式厂房，由于尾水管较长，可将升压变压器布置在尾水平台上，这时尾水平台的宽度，应使升压变压器在检修移出时符合最小安全净距的要求(详见电气设备规范)。综合各方面因素，厂房在坝顶轴线的下游，空余位置较大，本工程拟将升压变压器布置在副厂房后部的尾水平台上。4、开关站的布置原则上尽量将开关站与升压变压器布置在同一高程上，尽量布置在靠近升压变压器场的开阔地。所以，结合高程特点拟将开关站布置在安装间下游端的岸边开阔地带，在不影响厂房进口交通的前提下尽量靠近升压变压器。5、进出口建筑物的布置：进水渠、拦砂砍、拦污排布置、进水渠采用正向进水方式。拦砂砍高度通常高于进水渠底23m。拦砂砍高程要经计算和实验确定。平面轴线形状有利于利用泄水闸泄水的水流将拦截的泥沙由泄水闸排往下游。其建基面高程要考虑水库泄水时的冲刷影响，防止水流淘刷破坏。经过试验计算确定，本工程拦沙坎高出进水渠端底部5.5m拦污栅有锚缆固定拦污排、固定浮排等，根据具体经济技术情况比较择优选用。由于机组台数较多，且水库运行水头差不大，拦污栅采用固定式拦污栅，并设置清污抓斗槽。出口建筑物主要是尾水渠的布置，尾水渠和泄水闸之间的导墙需结合水工整体模型及水轮机具体技术要求试验确定。6、进厂交通布置由于厂房布置在枢纽的右岸，交通条件方便，采用水平直接进场方式。并有回车场地。公路的坡度不宜大于10%12%，转弯半径大于20m。详细情况见厂区枢纽布置示意图。4.3厂房布置4.3.1设备布置一、流道及出口设备布置：流道进口：拦污栅、检修闸门及其所属的启闭设备和进口闸墩、胸前及桥面结构。任务：确定拦污型式和拦污栅、检修闸门及坝顶公路的相对位置。流道中段：布置灯泡式水轮发电机组。流道出口：布置工作门及其启闭设备。二、主副厂房设备布置。（一）、主厂房布置布置各种水轮机附属设备（调速器、油压装置、起重设备及防飞逸设备）及油气水系统布置。1、运行层设备布置：（1）机旁盘(自动、保护、量测、动力盘)。与调速器布置在同一侧，靠近厂房的上游或下游墙。（2）调速柜。应与下层的接力器相协调，尽可能靠近机组，并在吊车的工作范围之内。（3）楼梯。一般两台机组设置设置一个楼梯。便于运行人员到水轮机层巡视和操作、及时处理事故。楼梯不应破坏发电机层楼板的梁格系统。由于此工程机组台数多。（4）吊物孔。在吊车起吊范围内应设供安装检修的吊物孔，以勾通上下层之间的运输，一般布置在既不影响交通、又不影响设备布置的地方，其大小与吊运设备的大小相适应，平时用铁盖板盖住。运行层平面设备布置应考虑在吊车主、副钩的工作范围内，以便楼面所有设备都能由厂内吊车起吊。