XX水电站设计调节保证计算毕业论文.doc

'XX水电站设计调节保证计算毕业论文目录摘要1Abstract2第1章基本资料31.1地理位置31.2流域概况31.3水文31.3.1气象特性31.3.2径流41.3.3洪水41.3.4河流泥沙51.4地形地质条件51.5电站基本参数61.5.1电站动能参数61.5.2水库特性61.5.3泥沙特性7第2章水轮发电机组的选择82.1机组台数的确定82. 2水轮装置方式及水轮机型号的确定82.3水轮机主要参数的确定92.3.1确定水轮机的转轮直径92.3.2效率修正值的计算92.3.3确定水轮机的转速102.3.4确定水轮机的吸出高102.3.5水轮机的检验计算112.4蜗壳和尾水管的选择计算122.4.1蜗壳的水力计算及外轮廓的确定122.4.2尾水管主要参数的选择142.5发电机外形尺寸估算162.5.1主要尺寸计算162.5.2外形尺寸估算172.6调速器和油压装置的型式及尺寸的确定182.6.1判断调速器的型式192.6.2接力器的选择192.6.3主配压阀直径的选择202.6.4油压装置选择20第3章电站枢纽布置22II 3.1电站厂房222.2开关站232.3引水系统23第4章引水系统设计244.1引水线路初拟24II 4.2进水口设计254.2.1进水口型式的选择254.2.2有压进水口位置、高程的确定254.2.3进水口尺寸的拟定264.2.4进口设备274.3引水隧洞设计284.3.1有压引水隧洞断面形式及断面尺寸284.3.2隧洞衬砌的主要类型选择294.4压力管道的布置304.4.1压力管道类型的选择304.4.2压力管道引进及供水方式 304.4.3压力管道直径、管壁厚度及抗外压稳定的计算314.4.4压力管道抗外压稳定校核32第5章水电站厂房设计335.1主厂房主要尺寸的确定 335.1.1主厂房的长度计算335.1.2主厂房的宽度计算355.1.3主厂房的各层高程计算375.2副厂房布置41第6章调压室设计436.1是否设置调压室判断436.2调压室位置的选择436.3调压室的布置方式与型式的选择446.4调压室的水利计算446.4.1调压室断面面积的计算446.4.2调压室最高涌波水位计算466.4.3计算调压室最低涌波水位计算46第7章调节保证计算487.1调保计算目的487.2调节保证计算的内容487.3调节保证计算的标准487.3.1转速变化率容许值487.3.2水击压力容许值497.4已知计算参数497.5调节保证计算的过程507.5.1在设计水头下甩全负荷的调节保证计算507.5.2在最大水头下甩全负荷的调节保证计算55谢辞59参考资料60外文文献62附录71II XX水电站设计（A方案）——调节保证计算摘要本设计第一章为电站基本资料，主要介绍了该电站的地理位置、水文泥沙、工程地质以及电站的基本参数。第二章是水轮机主要参数的确定，通过已确定的装机容量以及电站工作水头的范围确定水轮机的型号、台数和主要参数，蜗壳、尾水管的型式和轮廓尺寸，以及发电机、调速器等的选择。第三章为电站的枢纽布置，分别确定了主厂房和副厂房以及高压开关站的相对位置。第四章为引水系统设计，包括确定进水口、高压管道的的型式、尺寸以及高压管道的抗外压稳定分析。第五章为厂房设计，主要包括主厂房尺寸的确定、厂房内设备的布置、厂区枢纽的布置、厂房的结构布置和副厂房的布置等。第六章为调压室设计，包括调压室位置及型式的选择，调压室面积，最高、最低涌波水位的计算。第七章调节保证计算，包括设计水头下与最高水头下的调节保证计算。关键词：水轮机选型；厂房设计；引水系统；调节保证。1 GuanmenliangHydropowerStation(schemeA)—RegulationtoensurethatthecalculationAbstractThefirstchapterofthispaperisthebasicinformationforthepowerstation,Introducesthebasicparametersoftheplant"slocation,hydrologicandsediment,engineeringgeologyandplant.Thesecondchapteristodeterminethemainparametersoftheturbine,theturbinemodelisdeterminedbythescopeoftheinstalledcapacityandpowerstationsworkingheadhasbeendetermined,thenumberofunitsandthemainparameters,volute,tailpipetypeandoutlinedimensions,aswellasagenerator,governorotheroptions.ChapterIIIpowerplantprojectlayout,respectively,todeterminetherelativepositionofthemainplantandauxiliaryplantandhighvoltageswitchstations.ChapterIVofwatersystemdesign,includingdeterminingthetype,sizeandresistancetooutsidepressurepipelineinletpressure,high-pressurepipelinestabilityanalysis.ChapterVofplantdesign,includingthemainplanttodeterminethesize,arrangementoftheplantequipment,structuralarrangementandlayoutoftheplant,suchasplantvice-hubarrangement,plant.ChapterVIofsurgechamberdesign,includingthecalculationofthelocationandtypeofsurgechamberchoice,surgechamberarea,maximumandminimumwaterlevelsurgewaves.ChapterVIIoftheregulationtoensurethatcalculations,includingunderthedesignheadandadjustthemaximumheadundertheguaranteeperiod.Keywords:TurbineSelection;Plantdesign;Diversionsystem;Regulationtoensure.78 第1章基本资料1.1地理位置XX水电站位于XX省XX县境内，地处鲜水河两源之一泥曲河上，下游为朱巴水电站，电站装机容量102MW，多年平均发电量4.04亿kW·h，年利用小时数3961h。坝址区位于XX县境卡娘乡XX大桥下游约3.5km河段，距下游的炉霍县城约45km，距道浮115km，距成都约660km，库坝区有通乡公路及林场专用公路，并在泥巴乡政府所在地附近与国道317线相接，交通较方便。从成都至炉霍有317国道直接相通，亦可经318国道在新都桥处经S215、S303省道到达。1.2流域概况鲜水河为雅砻江左岸的一级支流，古称鲜水、州江。上游分两源；主源称泥曲（又称泥科、泥渠河），发源于青海省达旦县青川交界处巴颜喀拉山南麓，源头多沼泽，泥曲河由北向南流。河长364km，平均比降5.9‰，集雨面积6876km2；次源为达曲河发源于甘孜县与石渠县交界的戈洛永扎那玛东西南坡，河长295km，平均比降6.1‰，集雨面积5543km2。两源在炉霍县城北汇合后称鲜水河。鲜水河由西北向东南流经仁达乡、孔色、在道孚县城下游折向南经瓦日、扎拖、瓦多乡等地，在雅江县城上游汇入雅砻江。鲜水河全长541km，河道平均比降13.9‰，流域面积19338km2。流域地理位置界于东经99°15′～101°27′，北纬30°12′～33°25′之间。1.3水文1.3.1气象特性78 鲜水河流域地处青藏高原东缘的高山峡谷区，属川西高原气候，主要受西风环流和印度洋西南季风的影响，具有高原型季风气候特征。主要特点是：气温低，冬季长，无霜期短，降水少，干湿季分明；辐射强，日照丰富，风速大，气温随海拔的升高呈明显的垂直分布。流域内干、湿季分明：干季为11月至次年4月，受高空西风带南支气流控制，天气晴朗，气候干燥，多大风，降水少，多冰雹、雷电；5～10月为流域的湿季，由于南支西风急流逐渐北移到中纬度地区，与北支西风急流合并，西南季风盛行，携带大量水汽，使流域内气候湿润、降雨集中，雨量约占全年雨量的90～95%，雨日占全年的80%左右，并且日照少、湿度较大、日温差小。XX电站的坝址区无气象站。鲜水河流域设有炉霍、道孚两个气象站，其中炉霍站位于炉霍县城，距离电站下坝址约39.1km，台站海拔高程3250.0m，与坝址区海拔高程接近，可以作为本阶段进行气象特性分析的依据站。据炉霍气象站1957～2010年气象资料统计：多年平均气温6.6℃，极端最高气温31.2℃（2006年7月17日），极端最低气温-24.0℃（1989年1月19日）；多年平均降水量为675.8mm，最大日降水量为53.0mm（2001年7月20日）；多年平均相对湿度58%；多年平均蒸发量为1592.0mm；多年平均风速1.8m/s，历年最大风速21.0m/s，相应风向NW。1.3.2径流XX水电站坝址位于朱巴水文站上游约39.1km，集水面积占水文站控制面积的86.3%，因此可将朱巴水文站的径流成果按面积比换算至电站坝址。XX水电站上、下坝址距离仅2.5km，径流成果相近。XX水电站下坝址径流成果见表1-1。XX水电站坝址径流成果表表1-1位置集雨面积（km2）项目均值（m3/s）各频率设计值（m3/s）P=5%P=50%P=95%XX水电站坝址5921年（6～翌年5月）54.377.353.334.8枯期（12～翌年4月）20.227.820.013.81.3.3洪水XX水电站坝、厂址设计洪峰流量计算采用朱巴站设计洪峰流量成果用面积比指数n=2/3次方搬移至坝、厂址处，XX水电站坝、厂址设计洪量计算采用朱巴站的设计洪量成果用面积比指数n=1搬移至XX水电站坝、厂址处，得到XX水电站坝、厂址设计洪水成果。由于本阶段泥曲河段无历史洪水资料，因此在XX水电站坝、厂址校核洪水基础上增加15%作为安全修正值。XX水电站坝、厂址设计洪水成果分别见表1-2、表1-3。78 XX水电站坝址设计洪水成果表表1-2流量：洪量：亿项目设计值P=0.05%（加15%安全修正值）P=0.05%P=0.1%P=0.2%P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%Qm828720677635577532487424375324W1d0.5990.5210.4920.4620.4220.3910.3600.3170.2820.245W3d1.641.431.361.281.171.091.000.880.7920.692W7d3.473.022.862.682.462.292.111.861.671.46XX水电站厂址设计洪水成果表表1-3流量：洪量：亿项目设计值P=0.5%（加15%安全修正值）P=0.5%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%Qm6865975515044393883351.3.4河流泥沙鲜水河干流泥沙含量不大，悬移质泥沙侵蚀模数较小，据道孚水文站泥沙资料统计，多年平均含沙量315g/m3，多年平均输沙模数97.5t/(km2·a)。1.4地形地质条件水库正常蓄水位3385m，库区回水至尽达下游，库长约13.5km，河道弯曲，日结力背斜以上河段河流总体流向SE，日结力背斜～下坝址河流流向为WE。库岸多呈“V”型谷，河谷较狭窄两岸山体雄厚，岸坡坡度一般为35°～45°，左岸以基岩为主，右岸植被发育，以浅表层覆盖层为主。局部段分布第四系松散堆积体。库区阶地不太发育，仅见三处Ⅰ级阶地，拔河高约为4～10m，台面宽缓平坦，为基座阶地。库区两岸冲沟较发育，规模较大的有布维柯、甲柯沟等9条较大支沟，其中甲柯及其上游侧右岸一条小沟、指日沟和日则沟常年水系发育，沟谷深切，沟床纵坡降缓，沟岸岩体较破碎，分布较多坡、残积覆盖层。沟口未见规模较大的新泥石流堆积，主要为堆积的洪积扇。78 XX水库为峡谷型水库，两岸山体雄厚，基岩大部分裸露，虽然工程区地震烈度较高，为Ⅷ度地震区，水库蓄水后，库水抬升较大，最大壅水高78m，但库内无区域性断层发育，且为变质砂板岩，水库蓄水后变质砂板岩蓄能条件差，渗透性总体较弱，水库蓄水后诱发地震的可能性小。坝址为砂板岩地层，区内水文地质条件简单，根据坝区地下水的赋存条件，可分为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两种类型。第四系孔隙水主要分布于河谷地带的松散堆积物中，受大气降水、冰雪融水及两岸地下水补给，向河谷排泄。1.5电站基本参数1.5.1电站动能参数装机容量102MW枯水年枯水期平均出力12.9MW年利用小时数3961h多年平均年发电量4.04亿kw.h1.5.2水库特性正常蓄水位3385m死水位3360m校核洪水尾水位3246.39m设计洪水尾水位3245.91m正常尾水位(机组满发)3243.49m最低尾水位(一台机)3242.61m最大水头142.3m最小水头98.6m设计水头118m78 加权平均水头123.7m1.5.3泥沙特性多年平均含沙量0.315kg/m3汛期（6～9月）多年平均含沙量0.481kg/m3年平均过机含沙量0.063kg/m378 第2章水轮发电机组的选择2.1机组台数的确定水电站总装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。在装机容量确定的情况下，可以拟定出不同的机组台数方案。当机组台数不同时，则单机容量不同，水轮机的转轮直径、转速也就不同，从而引起工程投资、运行效益、运行条件和产品供应情况的变化。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。本次设计次用3台102/3=34(MW)水轮机。2. 2水轮装置方式及水轮机型号的确定水轮机的装置方式可分为卧轴和立轴两种，其中卧轴布置方式布置简单，不需向下开挖但占地面积较大，一般用于小型电站或水头较低的贯流式水电站。立轴布置方式具有占地面积小的特点，但需向下进行较大的土石开挖，增加土建投资成本。为缩小厂房面积，高水头大中型电站一般均采用立轴布置方式。根据原始资料，本次设计电站的最大水头达142.3m，故应按照立轴方式布置机组。根据不同型式水轮机对水头适用范围的要求，混流式与斜流式水轮机可满足设计要求。同样工作参数下，斜流式水轮机的空化系数大于混流式，为防止空化，斜流式需要较低的安装高程，因此其开挖深度大于混流式；混流式水轮机的结构比斜流式简单、造价低、维护方便、运行可靠，所以本设计采用混流式水轮机。由水电站的水头范围(98.6m～142.3m)查水轮机的系列型谱，采用HLD06a水轮机，适用水头范围80m～150m。78 2.3水轮机主要参数的确定2.3.1确定水轮机的转轮直径已知水电站水轮机出力为Nd=34000KW,取发电机效率ηd=95%,则发电机功率=34000/0.95=35800(KW)。查《水电站机电设计手册》（９）P227表1-5得HLD06a型水轮机的参数：=0.25m，最优工况效率，限制工况效率86.8%，，,由于在限制工况处原型水轮机的效率要高于模型水轮机，所以初步假定原型水轮机在该工况点的效率为89%。由和可得(2-1)故==1.95m，计算出的转轮直径应该符合水轮机转轮的标准尺寸系列。通常是选用比计算值稍大的标准直径作为水轮机的标准直径。查《水电站》（22）P76表4-6，取与之接近而偏大的标准直径D1=2.0m。2.3.2效率修正值的计算原型水轮机的最高效率为：ηmax=1-(1-)(2-2)式中，--模型机的最高效率--模型机直径--原型机直径故ηmax=1-(1-)=1-(1-0.91)×=0.941=94.1%78 考虑到制造水平的差异，根据水轮机的标称直径去ε=1%；本设计中，认为原型水轮机所采用的蜗壳和尾水管与模型水轮机的相似，故取，则效率修正值由下式计算：（2-3）代入数值可得=0.941-0.91-0.01-0=0.021水轮机在限制工况点的效率为η=+Δη=0.868+0.021=0.889=88.9%与原来假设值接近,符合要求。2.3.3确定水轮机的转速因为可不予修正。所以取原型水轮机的最优单位转速和模型机的最优单位转速相同，即取=70r/min。水轮机转速的计算公式：（2-4）式中，--单位转速--加权平均水头代入数值可得查《水电站》（22）P77表4-7选用与之接近而偏大的发电机标准同步转速，取n=428.6r/min。2.3.4确定水轮机的吸出高根据所选的D1=2.0m、n=428.6r/min和水轮机的设计水头Hr=118m,可计算出设计工况点水轮机的最大单位流量和相应的单位转速。78 根据式（2-1）得由和可在《水电站机电设计手册》（９）P29，图1-33中查得对应的空蚀系数=0.052，从《水电站》（22）P52图3-16中可查出空蚀系数的修正值=0.02，由此可求得水轮机的吸出高为：（2-5）代入数值可得=2.3.5水轮机的检验计算（1）水轮机出力检验计算当n/1r=78.91r/min，Q/1max=0.80m3/s时，对应的模型机的效率ηM=0.868，原型机效率η=0.868+0.021=0.889，水轮机的出力为N=9.81×118×34.76×0.90=35771KW<35800KW，符合要求。（2）水轮机的吸出高验算计算出的吸出高=-2.11m>-4m,满足电站要求。（3）工作范围的检验计算在最大水头Hmax=142.3m时，有在最小水头Hmin=98.6m时，有在HLD06a型水轮机的主要特性曲线图上，分别画出Q/1max=0.80m3/s，n/1min=71.86r/min和n/1max78 =86.33r/min为常数的直线，这些直线所围成的阴影部分（如下图）就是水轮机的工作范围，其基本处于特性曲线的高效率区，符合设计要求。图2-1水轮机效率检验图2.4蜗壳和尾水管的选择计算因为水电站的水头H>40m,故应采用金属蜗壳，蜗壳包角为345°。2.4.1蜗壳的水力计算及外轮廓的确定已知最大流量Qmax=34.76m3/s，则蜗壳的进口断面流量为。流速为（2-6）式中，K--流速系数，可在《水电站》（22），P95图4-21中查得K=0.82故。78 进口断面面积进口断面半径为则水轮机主轴中心线到蜗壳进口外边缘的半径为（2-7）式中ra--水轮机座环的固定导叶外半径，可在《水电站机电设计手册》（9），P128表2-16中查得Da=3.45m，Db=2.85m，K=100mm，r=200mm。故以每隔15°为一个计算断面，同理可以计算出各断面的外缘半径，计算表如下：表2-1蜗壳基本参数计算表φi(º)Qi（m3/s)ρi(m)Ri(m)34533.311.093.9133031.861.073.8631530.421.043.8130028.971.023.7628527.520.993.7127026.070.973.6625524.620.943.6024023.170.913.5522521.730.883.4921020.280.853.4319518.830.823.3718017.380.793.3016515.930.753.2315014.480.723.1613513.040.683.0912011.590.643.0110510.140.602.93908.690.562.84757.240.512.74605.790.462.64454.350.392.51302.900.322.3778 续表2-1蜗壳基本参数计算表151.450.232.1800.000.001.73将蜗壳各计算断面的外缘连接起来，便可得到蜗壳平面度的单线图，如图所示：图2-2蜗壳单线图2.4.2尾水管主要参数的选择尾水管的型式很多，目前常用的有直锥形，弯锥形和弯肘形三种型式。弯肘形尾水管不但可以减小开挖深度，而且具有良好的水力性能，效率可达75%~80%，本设计采用此种型式尾水管。查《水电站机电设计手册》（9）推荐的肘管尺寸参数列于下表表2-2推荐的肘管尺寸参数D1hLB5D4h4h6L1h51.002.64.52.721.351.350.6751.821.22依据上表，因为本电站水轮机的直径为2.0m由此可以确定各项数据如下：表2-3尾水管各项数据D1hLB5D4h4h6L1h52.005.209.005.442.702.701.353.642.44（1）进口直锥段78 进口直锥段是一段垂直的圆锥形扩散管，其内壁设金属里衬，以防止旋转水流和涡带脉动压力对管壁的破坏，其单边扩散角θ的最优值为θ=7°~9°，本设计取θ=9°。故，其中D3锥管进口直径，近似取转轮出口直径2.0m。（2）中间弯肘段（肘管）中间弯肘段常称为肘管，它是一段90°转弯的变截面弯管，其进口断面为圆形，出口断面为矩形。由于肘管形状复杂，所以肘管内一般不设金属里衬，所需具体参数见上表。（3）出口扩散段出口扩散段是一段水平放置、两侧平行、顶板上翘α角的矩形扩散管。其顶板仰角一般取α=10°～13°。当出口宽度过大时，可按水工结构要求加设中间支墩，支墩厚度，并考虑尾水门槽布置要求。设计中满足要求。（4）尾水管高度尾水管高度h是指水轮机底环平面至尾水管底板的高度，它是决定尾水管性能的主要参数。增大h可提高尾水管的效率，但将增加厂房土建投资；减小h会影响尾水管的工作性能，降低水轮机效率，甚至影响机组运行的稳定性。查《水电站机电设计手册》（9）取h=2.6D1=2.6×2.0=5.2（m）（5）尾水管的水平长度尾水管的水平长度L是指机组中心线至尾水管出口断面的距离。本设计取L=4.5D1=4.5×2.0=9.0（m）。综上可画出尾水管的平面尺寸图，如下图：78 图2-3尾水管的平面尺寸图单位(cm)2.5发电机外形尺寸估算2.5.1主要尺寸计算（1）极距τ（2-8）式中，sf——发电机额定容量；P——磁极对数，本设计为７对；Kj——系数，一般为8～10。故（2）定子内径Di（3）定子铁芯长度lt（2-9）式中，Sf—发电机额定容量（KW）；ne—额定转速（r/min）；Di—定子内径；C—系数，《查水电站机电设计手册》P160表3-5取C=5×10-6。78 故（4）定子铁芯外径Da(机座号)因为ne>166.7r/min所以2.5.2外形尺寸估算（1）定子机座外径D130020000KW，D2=D1+2.4=6.71(m)（3）转子外径D3式中δ为单边空气空隙，初步估算时可以忽略不计（4）下机架最大跨度D41000314r/min，（7）上机架高度h2，采用悬式发电机。悬式承载机架h2=0.25Di=0.25×281.69=70.42（cm）。（8）推力轴承高度h3，励磁机高度h4，副励磁机高度h5和永磁机高度h6推力轴承高度h3，励磁机高度h4，副励磁机高度h5和永磁机高度h6可在《水电站机电设计手册》P163表3-8中选取，取h3=1500mm，h4=2000mm，h5=1200mm，h6=800mm。（9）定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离h8悬式非承载机架：h8=0.15Di=0.15×281.69=42.25（cm）78 （10）下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离h9查《水电站机电设计手册》（９）取h9=1000mm。（11）转子磁轭轴向高度h10有风扇时：（12）发电机主轴高度h11h11=(0.7～0.9)H，式中H为发电机总高度，即有主轴法兰地盘底面至发电机顶部的高度。H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h8+h9=326.31+70.42+150+200+120+80+42.25+100=1088.98(cm)。取h11=0.7H=0.7×1088.98=762.29(cm)（13）定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距离h12h12=0.46h1+h10=0.46×326.61+269.95=420.05(cm)发电机尺寸图如下：图2-4发电机平面尺寸图2.6调速器和油压装置的型式及尺寸的确定调速器一般由调速柜、接力器、油压装置三部分组成。中小型调速器的调速柜、接力器和油压装置组合在一起，称为组合式；大型调速器分开设置，称为分离式。78 2.6.1判断调速器的型式假设调速器为中小型，调速功（2-10）式中，Hmax——水轮机的最大工作水头，m；Q—最大工作水头下水轮机发出额；定出力时的流量，m/s；D1—水轮机转轮标称直径，m；200～250—系数，本设计取200。水轮机所需的调速功>30000N•m调速功A已超出中小型调速器调速功的范围，假设错误，故本设计调速器为大型调速器。应计算主配压阀直径来选定调速器型号。2.6.2接力器的选择接力器的直径可近似用下列公式计算（2-11）式中，λ—计算系数，取0.032；b0—导叶高度，m；D1—转轮标称直径；Hmax—水轮机最大水头。已知Z0=16，查《水电站机电设计手册》（９）P254表6-4知，λ=0.032，=0.224,D1=2.0m，Hmax=142.3m故根据计算的dD查标准接力器系列选相邻偏大直径dD=400mm。已知a0max=22，D0m=290mm，Z0=16，Z0m=24，取D0=1.15D1=1.15×2=2.30m。接力器最大行程Smax：取则两接力器的总容积Vs(m3)为：78 2.6.3主配压阀直径的选择已知Ts=4s，通过主配压阀油压管的流量为：则主配压阀直径d(m)为：（2-12）式中，vm—管内油压的流速，取vm=2m/s。故由计算的d查《水电站》(22)P110表5-1，选择与主配压阀直径接近偏大的标准调速器DT-100。查《水电站机电设计手册》P267表6-7知：机械柜尺寸：，基础板尺寸：，电气柜尺寸。图2-4调速器外形尺寸图2.6.4油压装置选择油压装置的工作容量以压力油罐的总容积作为表征，压力油罐的总容积Vk为Vk=(18～20)Vs，取。按计算的Vk=0.96m³78 ，选择与压力油箱总容积相近偏大的标准油压装置YS-1.0型。查《水电站机电设计手册》（９）P295表6-15知压力油罐筒外径D1=930mm、基础架外径D0=1070mm、总高H=2457mm、筒高h=1694mm，回油箱油箱长度m=1916mm、油箱宽度n=1900mm、油箱体高k=890mm、油箱总高L=1535mm。图2-5YS型油压装置外形尺寸图78 第3章电站枢纽布置3.1电站厂房根据首部枢纽的布置，大坝为混凝土面板坝，溢洪道、引水隧洞、导流洞均布置在右岸，因此考虑把厂房布置在右岸。在右岸布置一支隧洞作为引水隧洞，其后靠近厂房位置设置上游调压室连接引水隧洞与压力管道，以减小水击压力，布置地面厂房。本电站厂房有关的布置原则为：（1）要求电站进水口前水流平顺，无漩涡及横向水流。（2）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。（3）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。（4）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。厂房布置平面上采用顺河流方向依次布置副厂房、主厂房和回车场。上游副厂房为钢筋混凝土预制框架结构，共分两层。第一层为实验室、修理间、电缆室、继电保护盘室、充电机室、蓄电池室、储酸室以及行人走廊等,高程与发电机层相同。第二层为中央控制室、会议室、资料室和计算机室等。主变压器布置应尽量靠近主厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线长度，减小电能损失和故障机会，并满足防火、防爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠。由于本设计挡水坝与厂房位置较远，选择将主变压器布置在厂房上游侧靠近厂房的位置。其高程与发电机层同一高程，设有运输轨道通往安装场。主厂房水轮机层以下大体积混凝土与大坝之间的接缝，采用了一般浇筑缝，缝为平缝，不留间隙，不设填料，以利于高尾不位时，厂坝间能互相传递部分水压力，作为厂房稳定安全的后备措施。由于电站水头较大，采用包角为345度的金属蜗壳。78 2.2开关站220千伏开关站，布置左岸,配电装置采用半高型布置，其构架采用田字形封闭式框架结构。一回进线，二回出线，间隔跨度为15米。110千伏开关站布置在厂坝之间坝体平台上。配电站装置采用半高型布置，线线搭架采用双母线的高型构架，共有5个母线塔架和4个隔离开关构架。构架采用钢横担、钢塔头、水泥管塔身的混合结构。共有八个间隔，三个进线间隔，三个出线间隔，一个母线间隔，一个避雷器和电压互感器间隔。35千伏开关站，布置在厂房左端，配电装置采用中型布置，构架采用户外高型布置为单母线，有一回进线和二回出线。站内为混凝土地面。2.3引水系统引水系统由进水口、引水系统及压力钢管段等组成。进水口段长23m，进口前布置有拦污栅，与坝面平行，柱墩的间距2m，横梁间距4m，栅条的净距b=70mm。工作闸门与检修闸门采用相同尺寸5.5m×5.8m，引水隧洞长约3350m，洞径5.8m，洞内流速为4m/s。压力钢管长470m，采用Q345R型钢材，圆管内径为,5.8米，引用流量为104.28m3/s，流速为4m/s。引水道分为进口段、上渐变段、上弯段、斜直段、下弯段、下直段、下渐变段等部分所组成，应尽可能保证进、出水流平顺。可采用正向引水或者侧向引水，考虑减小管线长度、使水流平顺，减小水头损失等，本设计拟采用正向引水方式。由于设计中流量小、机组台数少，采用一条压力管道（地下埋管）向三台机组供水的联合供水方式（即一管多级）。78 第4章引水系统设计4.1引水线路初拟引水隧洞的路线选择是设计中的关键，它关系到隧洞的造价，施工难易，工程进度，运行可靠性等方面。隧洞的路线应尽量避免不利的地质构造；洞线在平面上求短直，这样既可以减少工程量，方便施工；隧洞应有一定的埋藏深度；隧洞的纵坡应根据运用要求，上下游衔接，施工和检修等因素，综合分析比较后确定；对于长隧洞，选择洞线时还应注意地形，地质条件。XX水电站为混合式开发电站，坝址、厂址河道相距约17.1km。在引水线路区河道总体呈EW方向突出的河弯，左岸为凹岸，右岸为凸岸。左岸引水方案线路长约17.6km，洞线穿越泥巴沟、加热柯、扎柯沟、宗达寺沟、支哈沟5条较大的冲沟，其中加热柯为泥曲河左岸主要支流，沟谷深切，其侵蚀基准面与泥曲河相当，且谷底宽缓，一般60～200m，谷底冲洪积堆积物深厚，长年流水，绕沟线路长。扎柯沟、宗达寺沟、支哈沟均为深切冲沟，谷底较宽缓，谷底冲洪积堆积物较深厚，绕沟线路较长。左岸引水方案位于泥曲河凹岸，不符合线路截弯取直的一般布置原则。右岸引水方案线路长约13.3km，右岸引水方案穿越林场沟、尾声沟、足马坪沟、益绕沟、西里沟5条较大冲沟，沟谷切割深度相对左岸冲沟较浅，谷底相对左岸冲沟较窄，谷底冲洪积堆积物相对左岸冲沟较浅。右岸引水方案位于泥曲河凸岸，有利于线路截弯取直。为了利于检修与排水，隧洞纵坡率为2%，其工作闸门与检修闸门设在进口，隧洞在平面上有弯角，对于低流隧洞曲率半径不宜小于5倍的洞径，现取5倍的洞径，即29m，转角不宜大于60°，取30°，具体布置见坝区引水系统平面布置图。综上所述，从地质条件上，左右岸总体成洞地质条件差别不大，洞线布置上看，右岸引水不但洞线较短，绕沟难度也相对较小，故本阶段选择右岸一条洞线作为推荐方案。78 4.2进水口设计4.2.1进水口型式的选择在水利水电工程中，为发电供水等综合利用的目的，往往需要在水位便服的天然河道，湖泊或人工水库和调节池中取水，深式进水口及有压进水口为了适应这一需要而设置的一种水工建筑物，深式进水口应满足水工建筑物的一般要求，即结构安全，布置简单，施工方便，造价低廉，运行可靠并适应注意美观。其组成为：进口段，闸门段，渐变段。深式进水口主要的形式：（1）隧洞式进水口，其进口段和闸门井均从山体中开凿而成适应于进口地质条件良好，扩大断面和开挖闸门竖井均不会引起塌方，坡度适中。洞式进水口充分利用了岩石作用，钢筋混凝土工程量较小，这一种既经济又安全的结构形式。（2）压力墙进水口：其进口段和闸门段均布置在山体之外适用于洞口附近地质条件较差或不宜采用洞式进水口时不宜扩大开挖坡度较缓时。（3）坝式进水口：其基本特征是进水口附近在坝体上适用于坝后时厂房或河床式水电站厂房的上游坝体内，进水口与坝体成统一的整体。（4）塔式进水口：适用于水电站厂房布置在河床坝后，拦河坝采用当地材料坝或水库地质条件较差，坡度较平缓不利于岸坡上修建进水口。XX水电站为有压进水式，岸边地质条件较好，因此选择深式进水口中的隧洞式进水口为宜。4.2.2有压进水口位置、高程的确定有压进水口顶部高程应保证在上游最低运行水位时仍有足够的淹没深度，以进水口前不出现漏斗式吸气漩涡为原则。因为漏斗式吸气漩涡会带入空气，吸入漂浮物，引起噪音和振动，减小过水能力，影响水电站的正常发电。《水利水电工程进水口设计规范》（SL285—2003)建议，防止出现漏斗式吸气漩涡的临界淹没深度可按下面经验公式计算（3-1）式中，H—闸门孔口净高，m，本设计取5.8m；v—闸门断面平均流速，m/s；本设计取经济流速v=4m/s78 C—系数，取C=0.55；S—闸门顶低于最低水位的临界淹没深度，m。故闸顶高程闸底高程为4.2.3进水口尺寸的拟定(1)进口段：其作用是连接拦污栅与闸门段。根据国内外实践经验，进口段顶板曲线采用1/4椭圆曲线，曲线方程为：（3-2）式中：a—椭圆曲线长半轴，对于顶板曲线约等于闸门处的孔口高度H,本设计取a=5.8m；　　　—椭圆曲线短半轴，对于顶板曲线，可取H/3，本设计取b=1.9m.故进口段曲线方程为：进口段的长度没有一定的标准，在满足工程结构布置与水流顺畅的条件下，尽可能紧凑。本设计取1.5m。图3-1　　　进水口示意图(2)闸门段：闸门段是引水道和进口段的连接段，闸门口采用矩形，闸门净过水面积为（1.1～1.25）隧洞面积，门宽B等于或稍小于洞径D，门高h等于洞径D,取门宽B=5.5m，门高h=5.8m。78 在（1.1～1.25）范围内，符合设计要求。(3)渐变段：渐变段是闸门段到压力引水管道的过渡段，其断面面积和流速应逐渐变化，使水流不产生漏流并尽量减小水头损失。由矩形变成圆形通常采用四角加圆角过渡圆弧的中心位置和圆角半径r均按直线变化，渐变段长度根据经验，一般为压力隧洞直径的1.5～2.0倍，收缩角不超过10º，以6～9º为宜。本设计取其长度为21m，收缩角约为8º。图3-２　　渐变段轮廓尺寸图4.2.4进口设备有压进水口主要设置拦污设备、闸门及其启闭设备、通气孔等。已知单台水轮机的最大流量为Qmax=34.76m3/s，则通过闸门的总流量为。(1)拦污栅设计：为防止结冰及漂浮物堵塞和进入进水口，进水口前需设拦污栅，拦污栅的立面布置可以是倾斜的或垂直的，洞式及墙式进水口的拦污栅常布置成倾斜的，倾角为60º--70º，本次设计取倾角为60º的平面拦污栅，过栅的水流净流速应尽量小，以减小水头损失和清污困难，不宜大于1m/s，本设计取过栅流速为1m/s。则拦污栅净面积为：78 拦污栅通常由钢筋混凝土框架结构支承，拦污栅框架由柱墩及横梁组成，柱墩的间距一般不大于2.5m，本设计取2m；横梁间距一般不大于4m，间距过大会加大栅片的横断面积，过小会减小净过水面积，增加水头损失，本设计取4m。栅条的净距应保证通过拦污栅的污物不会卡在水轮机过流部件中。对混流式水轮机的可取，取b=70mm。拦污栅被污物堵塞后水头损失明显增大，因此拦污栅必须及时清污，以免造成额外的水头损失。清污方式有人工清污和机械清污两种。人工清污一般适用于小型水电站的浅水、倾斜拦污栅。大中型水电站常用清污机械清污，本设计采用机械清污方式。(2）闸门设计工作闸门：选用平板闸门，门宽B=5.5m，门高h=5.8m。，要求在静水中开启，动水中关闭。检修闸门：采用平板闸门，尺寸同工作闸门，要求在静水中开启，静水中关闭。检修闸门与工作闸门之间的距离很近，为了便于检修，要求2～4的间距，本设计取为2，布置在同一闸室内，在闸门井上方布置一个共用的启闭机房。(3）通气孔和进人孔：通气孔设在事故闸门之后其功用是当引水道充水时可以排气，当事故闸门关闭放空引水道时，可以补气以防出现有害真空。通气孔面积按下式计算：（3-3）式中：—进水口进水量，一般为最大引用流量104.28m3/s　　　—通气孔进气流速，一般为30～50m/s，本设计取40m/s。代入数值得：为了便于进水口及压力水道的维护与检修，需设进人孔。本设计采用通气孔兼作进人孔。4.3引水隧洞设计4.3.1有压引水隧洞断面形式及断面尺寸78 隧洞断面形式取决于水流流态、地质条件、施工条件及运行条件等，有压隧洞一般采用圆形断面，原因是圆形断面的水流条件受力条件都较为有利，本设计中隧洞断面采用圆形。隧洞断面面积为：（3-4）式中：ve--经济流速，取由上式得：隧洞面积洞径本设计中取。4.3.2隧洞衬砌的主要类型选择为了保证水工隧洞的安全有效运行通常需要对隧洞进行衬砌，衬砌作用是①限制围岩变形，保证围岩稳定。②承受围岩压力、内水压力等负荷。③防止渗漏。④保证岩石免受水流，空气，温度，干湿变化等充蚀破坏作用。⑤减小表面糙率。(1）平整衬砌：亦称护面或抹平衬砌，它不承受外力只起减小隧洞表面糙率，防止渗漏和保护岩石不受风化作用平整衬砌适应于围岩条件较好，能自行稳定且水头，流速较低的情况下。（2）单层衬砌：由混凝土、钢筋混凝土或浆砌石等组成，适用于中等地质条件断面较大，水头及流速较高情况。根据工程经验，混凝土及钢筋混凝土厚度，一般约为洞径或洞宽的1/8～1/12且不小于25cm，由衬砌最终计算确定。（3）组合式衬砌：由内层的钢板，钢筋网喷浆，外层为混凝土或钢筋混凝土，有顶拱为混凝土边墙或底板为浆砌石和顶拱边墙喷锚后再进行混凝土或钢筋混凝土等形式。为了保证引水隧洞安全有效运行，限制围岩变形，保证围岩稳定，承受围岩压力，内水压力等荷载，防止渗漏，保证岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等冲蚀破坏作用，减小表面粗糙，需要对其进行衬砌，根据工程经验，采用单层衬砌形式，混凝土厚度为1m。78 4.4压力管道的布置压力管道是从水库或引水道末端的压力前池或调压室，将发电所需用水在有压的状况下引入水轮机的输水管。其特点：一般由上弯、竖井管道或者斜井管道、下弯、下平段、渐变段组成。在集中供水和分组供水方式下需要岔管连接。压力管道的布置要求是管线应尽量短直，以减少工程量降低水击压力，改善机组运行条件；管路沿线应有良好的地址条件，无活动性地质构造；明管线路应尽量减少起伏波折，并且不应布置在山水集中地谷地；明管线路倾角应满足施工及安装的要求。4.4.1压力管道类型的选择（1）钢管 钢管具有强度高，防渗等优点，常用于大中型水电站。钢管布置在地面称为明钢管；布置在坝体混凝土中称为坝内钢管；埋设在岩体中称为地下埋管。（2）钢筋混凝土管 钢筋混凝土管具有造价低、能承受较大外压和经久耐用等优点，通常用于内压不高的中小型水电站。普通钢筋混凝土管易开裂，一般用在水头H和内径D的乘积小于50m2的情况下；预应力和自应力钢筋混凝土管的HD值可超过200m2；预应力钢丝网水泥管由于抗裂性能好，抗拉强度高，HD值可超过300m2。（3）钢衬钢筋混凝土管 钢衬钢筋混凝土管是在钢筋混凝土管内衬以钢板构成。在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力，从而可减小钢衬的厚度，适用于大HD值的管道。由于钢衬可以防渗，外包钢筋混凝土可按允许开裂设计，以充分发挥钢筋的作用。结合钢管的特点及XX水电站的基本状况本设计拟采用地下埋管向机组供水，采用Q345R型钢材。4.4.2压力管道引进及供水方式 压力管道的引进方式有正向引进、侧向引进和斜向引进三种。其中正向引近适用于低水头电站，水流平顺、水头损失小，开挖量小、交通方便。钢管发生事故时直接危机厂房安全；侧向引近适用于高、中水头电站，避免水流直冲厂房。从电站厂房安全的角度考虑选择侧向引进的方式。78 压力管道向多台机组供水的方式有三种，单元供水、联合供水和分组供水。分组供水为多管多级，适用于管道较长、机组台数多的电站，本水电站设计仅有三台机组，因此分组供水不适用；单元供水方式一条压力管道只向一台机组供水，工程量大，造价高，适用于水头低而流量大、管线长度较短的水电站，本设计电站水头高、管线长，故不适用单元供水方式；联合供水即在一条压力管道的末端分岔后分别向厂房内全部机组供水，节省了管道工程量，降低造价，适用于管道长、水头高的电站。结合地形、地质条件、管线长度及对厂房安全的要求，本设计拟采用侧向引进、联合供水（一管多级）的方式向机组供水，即由一条压力管道一个非对称Y型三岔管向三台机组供水。4.4.3压力管道直径、管壁厚度及抗外压稳定的计算压力管道通常呈圆形断面，其管径可按经济流速确定：压力钢管的管壁计算厚度可由锅炉公式计算得出：　　　　　　　　　　　　（3-5）式中，H—内水压力，包含水击值，当H>100m时，水击值为净水头的0.15～0.3倍，取0.3倍；R—钢管内半径，m；—材料容许内力，设计中钢材全部使用QH345型钢，故；—焊缝系数，双面焊缝时取0.95.故取t0=30mm。考虑锈蚀、磨蚀和钢板厚度误差等因素，管壁结构厚度应至少比计算厚度增加2mm，故取结构厚度为32mm，大于D/800+4且大于6mm，满足设计要求。78 4.4.4压力管道抗外压稳定校核水电站压力钢管可能在机组负荷变化的过程中产生负水击，使管道产生负压或者在钢管放空时由于通气孔失灵而产生真空。钢管在管外大气压的作用下可能失去稳定，管壁被压扁。因此，必须根据钢管处于真空状态时不产生不稳定变形的条件来校核管壁厚度或采取必要的措施。光滑无刚性环的明钢管不失稳的最小管壁厚度计算公式为：（3-6）式中，D--钢管直径，m；--钢管管壁厚度，m；P--抗外压荷载设计值，取100KPaE--钢材的弹性模量，K--安全系数，K=2--忽略不计。故，不能满足抗外压稳定要求，需要设置加劲环增加管壁厚度。78 第5章水电站厂房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。厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。其任务是满足主、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；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。水电站厂区包括： （1）主厂房。布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。 （2）副厂房。布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。 （3）主变压器场。装设主变压器的地方。电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。 （4）开关站（户外高压配电装置）。装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。水电站厂房设计是比较复杂的,其中最关键的是要选择好水轮发电机组,即要尽可能选用转速高、尺寸小、重量轻的机组,因为厂房尺寸和起重设备的规模等都是随着机组的尺寸而定的。对于一般的地面式厂房,选择合适的吸出高度也是非常重要的。而且,全厂的机组台数不宜太多。总之,在设计中要做多个比较布置方案,进行技术经济、运行管理综合比较,以选择确定最优设计方案。5.1主厂房主要尺寸的确定 5.1.1主厂房的长度计算主厂房主要尺寸的确定，即主厂房的总长，总高和宽度的确定。 78 主厂房的总长度包括机组段的长度（机组中心间距），端机组段的长度和安装场的长度，并考虑必要的水工结构分缝要求的尺寸。因此主厂房的长度可表达为（4-1）式中，L—主厂房的总长度；N—机组台数；L0—机组段长度；—边机组段加长；—安装间长度；—厂房所有缝的长度，可忽略不计。各部分的确定方法如下：（1）机组段长度的确定 装有立轴反击式机组的厂房机组段长度，主要由蜗壳，尾水管，发电机等设备在X轴方向的尺寸确定，同时还考虑机组附属设备即主要通道，吊物孔的布置及其所需尺寸。发电机层：机组段长度可表达为（4-2）式中，D风—发电机风罩外径；　—发电机风罩内径；—风罩壁厚；B—相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取1.5～2.0m,本设计取2.0m。故蜗壳层：蜗壳平面尺寸确定以后，机组段长度可表达为(4-3)式中，—蜗壳在厂房纵向的尺寸，=7.14m；—蜗壳外围的混凝土结构厚度，取0.8m。故78 尾水管层：与蜗壳层类似，尾水管宽度确定后，机组段长度可表达为(4-4)式中，B—尾水管的宽度，B=5.44m；—尾水管边墩的混凝土厚度，取0.8m。故机组段的长度应满足各层的最大需要，因此取以上三层计算的最大值作为机组段的长度。即机组段的长度（2）边机组段加长一般边机组段加长取，为水轮机的标称直径，本设计取。（3）安装间长度安装间的宽度一般与主厂房相同，按前述对安装间布置的要求，安装间的长度一般取,本设计取。由上述计算可知主厂房的长度为5.1.2主厂房的宽度计算以机组中心线为界，厂房宽度B可分为上游侧宽度和下游侧宽度两部分。厂房上游侧宽度和下游侧宽度也应分别考虑各层的布置要求确定。发电机层：上、下游侧宽度一般有发电机层风罩外缘直径和其上下游的空间要求确定，可分别表达为（4-5）（4-6）式中，—78 发电机层风罩外缘至上、下游墙侧的宽度，主要用于主通道、附属设备的布置、吊运方式以及运行管理等方面因素。一般主要通道宽2～3m,次要通道宽1～2m.发电机层的辅助设备应布置在恰当的位置，周围应有一定的空间，以便于运行人员观察和操作。如机旁盘前应留有1m宽的工作场地，机旁盘后应留有0.8～1m宽的检修场地。本设计中取，。故水轮机层：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）。这些设备一般靠墙、风罩壁布置或在顶板布置，不影响水轮机交通，因此对厂房的宽度影响不大。蜗壳层：宽度一般由蜗壳的尺寸、结构要求、附属设备布置以及交通等要求确定，上下游侧宽度可表达如下　　　　　　（4-7）　　　(4-8)式中，—蜗壳在厂房横向上游侧、下游侧的尺寸，由蜗壳单线图可知=3.59m、=2.74m；—蜗壳外围的混凝土结构厚度，至少取0.8～1.0m；—主阀室宽度，一般为4～5m。故各层的上下游宽度确定以后，厂房的上游侧宽度和下游侧宽度应取各层上下游宽的最大值，即则厂房的总宽度为78 。主厂房宽度的确定应与吊车跨度的选择同步考虑，当主厂房总宽度基本确定后，可选用厂家产品目录中满足主厂房宽度要求的标准跨度，此时一般需要适当调整主厂房的宽度，选择与之接近但偏大的值19m。5.1.3主厂房的各层高程计算（1）水轮机的安装高程水轮机的安装高程是水电站非常重要的一个特征高程，在进行水电站厂房设计时，该高程是计算水电站厂房其他高程的基准值。立轴混流式水轮机的安装高程为（4-9）　　式中，，　　，故。（2）主阀室底板高程机组前压力管道上装有主阀时，为便于主阀的安装、检修和维护，主阀室不仅有一定的宽度，在高度上也应便于工作人员在钢管下工作，一般取钢管底部至主阀室底板的高度为一人的高度1.7～1.8m，本设计取1.8m。因钢管中心线与安装高程同高，若压力钢管直径为D,则主阀室底板高程可表达为：（4-10）代入数据可得：（2）尾水管底板高程对于立式水轮机，安装高程在导叶中心线上，因此从水轮机安装高程向下减去导叶高度b078 的一半，再减去尾水管的高度h，即为尾水管底板高程，可表达为：（4-11）代入数值可得:=3240.72-0.224-5.2=3235.30（m）（3）主厂房基础开挖高程主厂房基础开挖高程可表达为（4-12）式中，—尾水管底板混凝土厚度，应根据地基性质、电站大小和尾水管结构型式而定，初步设计阶段，小型电站或岩质基础取1～2m,大中型电站或土基取3～4m本设计取1m。故（4）水轮机层地面高程水轮机层地面高程可表达为（4-13）式中，—蜗壳从水轮机安装高程向上的最大尺寸，对于金属蜗壳为其进口断面半径=1.09m；—蜗壳顶部混凝土层厚度，取=1.0m。故（5）发电机装置高程从水轮机地面高程加上发电机机墩进人孔高度h2和进人孔顶部厚度h3，就可得到发电机装置高程，即（4-14）式中，h2—发电机机墩进人孔高度，取2.0m；h3—进人孔顶部厚度，取1.0m。78 故（6）发电机层地面高程应满足以下几个要求：1）水轮机层的高度不小于3.5m,否则难以布置出线、管道和各种设备。2）发电机层楼板最好与装配场在同一高程上。3）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。发电机层地面高程一般考虑如下因素：1）要保证水轮机层发电机出线和油、气、水管道的布置要求（4-15）式中，—水轮机层净高，取4.0m。故2）要考虑发电机布置方式和选定机组发电机主轴长度的影响本设计拟采用发电机上机架埋入式布置，则发电机地面高程即为发电机装置高程的基础上加上定子高度及上机架的埋入深度，即有（4-16）代入数据可得：3）要满足水电站厂房设计规范要求的防洪标准，保证下游设计洪水不淹厂房（4-17）式中，—下游设计洪水位，=3245.91m；—防洪超高，取1.0m。故发电机层地面高程应选用满足上述要求的最大值，即=3250.77m。（7）安装间高程一般情况下，安装间高程78 应尽量与发电机层地面高程和对外交通道路高程同高，即（8）桥吊轨顶高程发电机的总重量可表达为（4-18）式中，—发电机总重量（t）；—发电机额定容量，34000KW；—额定转速，428.6r/min；—系数，悬式发电机取8～10，本设计取8。故起重机额定起重量应根据最重吊运件的重量（一般为发电机转子）加起吊工具的重量，并参照其中系列确定。发电机转子的重量一般可按发电机总重量的一半估算，即查《水电站机电设计手册》（9）P331起重机参数表选用桥式双小车起重机，根据厂房宽度确定其跨度为16m。从发电机层楼板高程加上发电机在楼板以上出露部分高度、（发电机转子带轴、水轮机转轮带轴、主变）三者中的高度最大值、起吊设备与地面的安全距离、设备顶与吊钩间距离、吊钩至轨顶面距离即可得吊车的安装高程。可用下式表示： 　　　　　（4-19） 式中，—运送线路上最高固定设备的高度，发电机定子为埋入式布置，则为上机架高度0.70m。—吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距，取1.0m；—最大吊运部件的高度，根据发电机最大吊运部件尺寸得高度为7.5m；78 —吊运部件与吊钩之间的距离，一般为1.0～1.5m左右，取1.5m。—主钩最高位置至轨顶面距离，从《水电站机电设计手册》（9）P331起重机参数表中查得为0.92m。故（9）厂房顶高程吊车轨顶高程确定后，厂房顶高程应根据厂房顶结构型式和尺寸确定，并应满足起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。可表达为（4-20）式中，—起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸，《水电站机电设计手册》（9）P331起重机参数表中查得为3.7m；—小车顶与屋面大梁或屋架下弦底面的净距，为检修吊车需要此净距一般取0.5m；—屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保温防水的厚度之和，取3m。故（m）5.2副厂房布置水电站副厂房由辅助生产车间、辅助设备房间、必要的技术管理和生活用房组成。各房间的面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用等因素。大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房、检修试验副厂房、间接生产副厂房。本电站属于引水式电站，将副厂房的位置布置在主厂房的上游侧。上游副厂房为钢筋混凝土预制框架结构，共分两层。第一层为实验室、修理间、电缆室、继电保护盘室、充电机室、蓄电池室、储酸室以及行人走廊等,高程与发电机层相同。第二层为中央控制室、会议室、资料室和计算机室等。布置的原则以利于工作人员的正常工作为标准，且满足具体的规范要求。具体布置详见发电机层平面图。78 水电站厂房还必须妥善考虑采光、通风、取暖、防潮、防火保安、交通运输等问题，以确保水电站的正常运行，并给运行人员提供良好的工作环境。取副厂房进深为11.3m，依据有关副厂房各种用途房间面积的规定，安排各房间的宽度如下表：表5-1上游副厂房房间面积及宽度布置表类别副厂房名称面积（m2）宽度（m）直接生产副厂房中央控制室98.38.7继电保护盘室90.48电缆室90.48蓄电池室50.854.5储酸室33.93通风机室42.93.8充电机室22.62计算机室28.32.5巡回监测装置室22.62检修试验副厂房继电保护实验室45.24精密仪器实验室39.63.5测量表计实验室39.63.5高压试验室45.24电工修理间33.93机械修理间45.24电气修理间28.32.5油化验室33.93间接生产副厂房交接班室41.83.7运行分场33.93检修分场22.62水工分场45.24总工程师室57.65.1厂长室56.55生产技术科50.94.5会议室79.17资料室56.55厕所29.42.678 第6章调压室设计6.1是否设置调压室判断为了改善水锤现象，常在有压引水隧洞与压力管道衔接处建造调压室，调压室利用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：上游段有有压引水隧洞，调压室使隧洞基本上避免了水锤压力的影响；下游为压力管道，由于长度缩短了，从而降低了压力管道中的水锤值，改善了机组运行条件。调压室功用归纳为以下三点：①反射水锤波，基本上避免了压力管道中水锤波进入有压引水道。②缩短压力管道的长度从而减小压力管道及厂房过流部分钟水锤压力。③改善机组在负荷变化时的运行条件及系统供电质量。在有压引水系统中设置调压室后，一方面使有压引水道基本上避免了水锤压力影响，减小了压力管道中的水锤压力，改善了机组的运行条件，从而减小了造价；但另一方面却增加了设置调压室的造价，所以是否设置调压室应进行技术经济方案的比较来决定。初步判别是否需要设置上游调压室的近似准则：（5-1）式中：—压力水道及蜗壳和压力尾水道各分段长度，从枢纽布置图中量取约为3820m；—压力水道各分段内流速，取4m/s；g—重力加速度，取9.81—水轮机设计水头，118m。则：，故需要设置调压室。6.2调压室位置的选择调压室位置选择的一般原则为：78 （1）调压室的位置需根据压力管道的地形、地质条件与厂房位置统一考虑，应尽可能靠近厂房，以减少压力管道与水轮机的水击压力。（2）调压室距厂房较近，且多设在临近山坡处，以避开不利的地质条件，以减轻电站运行后渗水对围岩及边坡稳定的不利影响，以免由于地下水改变导致围岩失稳塌滑。结合电站坝址地质、地形条件及调压室的布置原则，初拟压力管道的长度为4倍的设计水头，即，设计中取470m。6.3调压室的布置方式与型式的选择根据调压室与厂房的相对位置关系，调压室的基本方式有三种：上游调压室、下游调压室、上下游双调压室，XX水电站上游又较长的引水道，而下游无尾水隧洞，故选择布置方式为：上游调压室。其基本类型有：圆筒式、阻抗式、双室式、溢流式、差动式、气垫式，XX水电站从投资、施工难易以及地形、地质条件综合考虑，选用简单式。6.4调压室的水利计算调压室的基本尺寸是由水力计算来确定的，其内容包括：调压室水位波动的稳定条件，确定调压室断面面积；确定调压室最高涌水位，从而确定调压室顶部高程；确定调压室最低涌水位，确定其底部及压力管道进口高程。6.4.1调压室断面面积的计算应根据电站及引水道的实际情况，选择可能出现的最不利情况作为水力计算条件，使调压室确保安全的前提下最经济合理，采用托马公式：（5-2）式中：Fk—临界界面；L—引水道长度,由布置图查取3350m；f—引水道断面面积，26.07m2；g—重力加速度；H—78 稳定状态时水轮机承受的静水头，采用可能出现的最小净水头，取98.6m；—引水道的水头损失；—压力管道的水头损失；α—引水道的水头损失系数；（5-3）式中：R—水力学半径R=A/x=D/4=5.8/4=1.45；V—引水道内流速，取4；ξ—局部水头损失系数；n—糙率《水力学》（23）P113表4-5取0.01。ξ为局部水头损失系数，查《水电站机电设计手册》（9）P411表8-22局部阻力系数表得：进水口水头损失ξ1=0.1，拦污栅水头损失，闸门段水头损失（门槽），渐变段局部水头损失：ξ4=0.05，则∑ξ=1.24。则：同理，压力管道水头损失计算（局部水头损失忽略不计）：（5-4）式中：L—压力管道长度取为470m。故所以临界断面：调压室直径：78 6.4.2调压室最高涌波水位计算欲求最高涌波水位，只需求出即可。查《水电站》（1）可知（5-5）代入数值可得：,查《水电站》（1）P207图10-5得=0.30则：所以调压室的顶高程6.4.3计算调压室最低涌波水位计算（1）增加负荷时的最低涌波水位 上游水位取死水位，水轮发电机组由2台增至3台满负荷运行。此外尚需复核死水位时瞬时丢弃全部负荷的第二振幅，以检验其是否低于增荷时的最低涌波水位。，，查《水电站》（1）P208图10-7得故。（2）丢弃全部负荷的第二波动振幅由调压室水位波动过程可知，全弃负荷后调压室水位升至最高后开始下降，下降的最低值称为第二振幅。(5-6)简单式调压室的值也可根据《水电站》（1）P207图10-5查得，=0.18故调压室的最低涌波水位应为静水位下16.98m。所以调压室的顶高程78 由上述计算可知，调压室顶部高程为3387.50m，底部高程为3368.02m，高度为19.3m,面积为120.51，压力管道长度为470m。78 第7章调节保证计算7.1调保计算目的水击计算的目的：确定管道最大的内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据，确定管道内最小水压力作为管道布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据，研究水击和机组稳定运行的关系（调保计算）研究降低水击压强的措施.调节保证计算的目的：为了保证电站运行的经济与安全，需选择合理的导叶启闭时间，使水击压强及机组转速变化率都控制在允许的范围内。7.2调节保证计算的内容丢弃全负荷或部分负荷时：机组转速最大升高值；压力管道及蜗壳内的最大压力升高值；压力管道及尾水管内的最大压力降低值。增加全负荷或部分负荷：机组转速最大降低值；压力管道内的最大压力降低值。7.3调节保证计算的标准调节保证计算标准，是指水击压力和转速变化在技术经济上合理的允许值。这种标准在技术规范中有所规定，但这是在一定时期、一定技术水平和经济条件下制定的，应用时应结合具体情况加以确定。7.3.1转速变化率容许值限制机组转速过大的变化主要是为了保证机组正常运行和供电的质量。在丢弃全负荷的情况下，主要是防止机组超过其强度而产生破坏、振动和由于过速引起过电压而造成发电机电气绝缘的损坏。 最大转速变化值通常以相对值表示（6-1）式中，—机组额定转速；78 —机组转速最高值。目前对全丢负荷时机组转速上升的允许值争论较多。考虑到目前国内机组的设计、制造、运行等情况，其允许值可按以下情况考虑： 当机组容量占电力系统总容量的比重较大，且担负调频任务时，宜小于45％；当机组容量占电力系统总容量的比重不大或担负基荷时，宜小于55％；对斗叶式水轮机，宜小于30％。 当大于上述值时，应有所论证。7.3.2水击压力容许值（1）压力升高 水击压力的最大升高值通常以相对值ξmax表示：（6-2）式中，—水轮机的静水头Hmax—最大水头值，其限制值主要根据技术经济要求确定，目前一般采用下列数值： 当时，ξmax＝0.15～0.30；当m时，ξmax＝0.30～0.50；当时，ξmax＝0.50～0.70。而且，压力升高的采用值不应小于正常蓄水位时的10%。（2）压力降低 在压力引水系统的任何位置均不允许产生负压，且应有2~3m水柱高的余压，以保证管道尤其是钢管的稳定，并防止水柱分离。 尾水管进口的允许最大真空度为8m水柱高。7.4已知计算参数电站水头：最大水头=142.3m，设计水头蜗壳段：，，尾水管段：进口直径，出口直径78 发电机飞轮力矩GD2：(6-3)式中：Di——定子铁芯内径Di=2.82lt——定子铁芯长度lt=2.0K2——经验系数，查《水电站机电设计手册》（9）P164表3-10，转速n>375r/min,取K2=5.2。所以，(t·ｍ２)7.5调节保证计算的过程水电站的调保计算一般按两种工况计算，并取较大值：在设计水头下甩全负荷（通常发生最大转速升高）；在最大水头下甩全负荷（通常发生最大压力值）。7.5.1在设计水头下甩全负荷的调节保证计算要计算压力管道的水击，首先要计算各部分及管道特性常数，其计算结果如下：（1）压力管道段长度取四倍的设计水头。（2）金属蜗壳段进口断面中心距（6-4）式中，—进口断面半径，=1.09m；故由进口断面尺寸，求出蜗壳系数和蜗壳常数蜗壳系数为：78 （6-5）蜗壳常数为：（6-6）代入数据可得：金属蜗壳段为：（6-7）代入数据可得：（3）尾水管段1）直锥段直锥段平均面积平均流速几何长度78 故2）肘管段肘管段平均面积平均流速几何长度故3）扩散段扩散段平均面积平均流速几何长度故所以尾水管的管道特性系数整个压力管道的特性系数（4）水击压力升高值计算初选导叶有效关闭时间为，地下埋管水击波速近似取为=1200m/s则：，所以，发生间接水击。78 而间接水锤又分为第一相水击和极限水击。当时发生的是极限水击；当时发生的是第一相水击。特性常数丢弃全荷载时：=1，ρ=2.07>1所以发生极限水击。管道特性常数（6-8）式中，—压力管道特性系数，()；—稳定运行时的水头，（m）；Ts—调节时间，（s）。代入数据可得：故上述公式适用于冲击式水轮机，对于反击式水轮机利用此公式时需给予一修正系数，与转速有关，对混流式水轮机可近似取=1.2即由此可以算出压力管道末端水击压力上升相对值：蜗壳末端水击压力上升相对值：不在压力允许上升的范围内，不满足设计要求。重新假设导叶关闭时间，同样发生的是极限水击。故78 压力管道末端水击压力上升相对值：蜗壳末端水击压力上升相对值：在压力允许上升的范围内，满足设计要求。（5）转速升高值计算转速变化率可由列宁格勒金属工厂公式计算：（6-9）式中：N0—机组额定容量，取34000KW；Ts1—导叶关闭至空转的时间，对于冲击式和混流式水轮机取；f—水击影响系数，查《水电站》（22）得：f=1.4；—额定转速，取428.6。代入数据可得：不满足满足设计要求。再次假设，同样发生的是极限水击。故压力管道末端水击压力上升相对值：蜗壳末端水击压力上升相对值：78 尾水管在导叶或阀门之后，水击压力变化现象与压力管道相反，其进口处压力下降相对值为：校核尾水管进口处的真空度，以防止水流中断。（6-10）式中，—吸出高度，-2.11m；—尾水管进口流速，可近似取为。故压力升高值在允许的范围内，满足设计要求。（6）转速升高值计算转速变化率可由列宁格勒金属工厂公式（6-9）计算：式中：N0—机组额定容量，取34000KW；Ts1—导叶关闭至空转的时间，对于冲击式和混流式水轮机取；f—水击影响系数，查《水电站》（22）得：f=1.4；—额定转速，取428.6。代入数据可得：满足设计要求。7.5.2在最大水头下甩全负荷的调节保证计算（1）压力管道段78 （2）金属蜗壳段在最大水头时蜗壳常数平均流速取进口断面平均流速则金属蜗壳段为：（3）尾水管段1）直锥段直锥段平均面积平均流速几何长度故。78 2）肘管段肘管段平均面积平均流速几何长度故。3）扩散段扩散段平均面积平均流速几何长度故所以尾水管的管道特性系数：整个压力管道的特性系数：（4）水击压力升高值计算调节时间为故78 压力管道末端水击压力上升相对值：蜗壳末端水击压力上升相对值：尾水管在导叶或阀门之后，水击压力变化现象与压力管道相反，其进口处压力下降相对值为：校核尾水管进口处的真空度，以防止水流中断压力升高值在允许的范围内，满足设计要求。（5）转速升高值计算转速变化率可由列宁格勒金属工厂公式（6-10）计算：，满足设计要求。由上述计算可知，当选择导叶关闭时间为时，压力升高值与转速变化率均不能满足设计要求，调整导叶关闭时间为时，压力升高值可满足设计要求，但是转速变化率超过了允许范围，说明压力升高值与转速变化率的变化是一矛盾的过程，需再次调整导叶关闭时间为，此时压力升高值与转速变化率均能满足设计要求，故本次设计选择的导叶关闭时间为。78 谢辞为期两个多月的毕业设计紧张有序的做完了。这次设计是对我们几年来所学知识的综合运用与总结，涉及内容及问题较多，时间不长，工作量大。根据实际，本设计对XX水电站进行设计。通过大量的设计工作，大大加深了对理论知识的理解，延伸了思维，培养了我们从大处着手，统筹考虑问题的设计思想，初步有了运用理论知识解决设计中实际问题的能力。我要感谢我的毕业设计指导老师：XX老师。感谢她在百忙之中抽出时间给我们上课，指导我们的毕业设计。感谢她为我们提供书籍资料，答疑解惑。为我们能较好的完成设计给予了极大的帮助。她对学生严格要求、对工作尽职尽责的，给我们留下深刻的影象。设计期间，我们遇到很多的问题，在我们同组成员的共同讨论和老师的细心指导下，我们都一一的解决了，在此一并感谢共同奋战一个多月的同组成员们。通过本次设计发现自己的知识还不够丰富和能力还不够高，在以后的学习工作中，还需要继续努力，掌握更多的知识，从而为祖国的工程建设事业贡献自己的力量。追求真理、注重实践，用知识武装自己，为中国的水利工程建设而奋斗！78 参考资料1河海大学刘启钊；《水电站》；1998年，中国水利水电出版社；1997-02-13发布；水利部发展研究中心；2西北勘测设计研究院；《水工设计手册(第七分册)—水电站建筑物》；北京：中国水利水电出版社；1996；3焦爱萍；《水利水电工程专业毕业设计指南》；黄河水利水电出版社；1997-02-13发布；4天津大学祁庆和；高等学校教材；《水工建筑物》；中国水利水电出版社；1997年5月第三版；5华东水利学院；吴持恭；《水工设计手册》；中国水利水电出版社；1996；6河海大学、西安理工大学、清华大学合编；高等学校教材《水利水能规划》；中国水利水电出版社；1996年10月第三版；7水利部发展研究中心；《水电站厂房设计规范》；北京：中国水利水电出版社；2005；8顾鹏飞；《水电站厂房设计》；高等教育出版社；2002年8月第四版；9水电站机电设计手册编写组；《水电站机电设计手册》；北京：中国水利电力出版社；10四川联合大学、郑州工学院、福州大学、大连理工大学合编；《水电站建筑物设计参考资料》；北京：中国水利水电出版社；1997；11天津大学水利系；《小型水电站》（上下册）；北京；中国水利电力出版社；12《水电站机电设计手册—水力机械》；北京：中国水利水电出版社；1983。13中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL5077-1997)，中国电力出版社，1998。78 14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(SL252-2000)，中国水利水电出版社，2000。15中华人民共和国行业标准，水工建筑物抗震设计规范(DL5073-1997)，电力工业部，1997。16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。17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。18温新丽主编，水电站与泵站，中央广播电视大学出版社，2001。19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。20刘天雄主编，水电站建筑物设计参考图册，清华大学水利系，198421袁光裕，水利工程施工，中国水利水电出版社，1996年第三版。22张丽，韩菊红主编，水电站，黄河水利出版社，2009。23孙东坡，丁求新主编，水力学，黄河水利出版社，2009。78 外文文献Small and medium-sized hydropower station operation management analysis   Abstract: with the development of science and technology and advanced equipment and the wide application of technology, and small and medium-sized hydropower development construction is in the development of the construction of rush hour, and the level of medium and small size hydropower stations operation management station affects the efficiency is an important factor. So this article from small and medium-sized hydropower station operation management of two basic mode, summarizes the current domestic small and medium-sized hydropower station in operation management problems, and combining the development of society and the needs of the national policy, operation and management of small and medium sized hydropower station, the problems in put forward reasonable Suggestions and countermeasures.  Keywords:smallandmedium-sizedhydropowerstation,operationmanagementmodeTheoperationofthesmallandmedium-sizedhydropowerstationmanagementneedsnotonlytheoperationofhydropowerstationindailyoperationpersonnelcanandmaintenance,etc,andtheworker"sskillssuchasliteracyisalsoveryimportant.Probeintothemediumandsmallsizehydropowerstationsoperationmanagementforthedevelopmentofsmallandmedium-sizedhydropowerstationisveryimportant.1smallandmedium-sizedhydropowerstationoperationmanagementtwobasicmodeNationalrelatedpolicyappearingofhydropowerconstructionandoperationmanagementputforwardhigherrequest,sointhecurrentmanagementmodeofhydropowerstationis:sincetheoperationmodeandentrustedmanagementmode,takewhichmodelofthehydropowerstationisenterpriseimprovebenefitarethehotissues.1.1Sincetheoperationmode78 Sincetheoperationmodeistopointtotheoperationofthepowerstationwiththedailymaintenanceallbythecompanyemployeesresponsiblefor.Itischaracteristicofsmallfaceall,laborandmanymanagementworktocontrolandthemanagementsystemofmultifarious,etc.Itisakindofrelativelytraditionalpowerstationmanagementmode,inmostoftheoldpowerstationinusingthebasicoperationmode.Theoperationmodeinthequalifications(causes):accordingtotheneedsoftheconstructionoflocal,oldpowerstationhaslongtakestateinvestmentsystemtotheproblem,thestatemustarrangepersonsontheoperationmanagement.Butinrecentyears,withthedeepeningofthereformofdevelopment,theemergenceofnewandoldpowerstation,maketheelectricpowerenterprisegroupsonthecomprehensiveautomationreconstructionoldpowerstation,thesurplusemployeestransferredtothenewpowerstationsonewpowerstationalsoUSEStheoperationmode.Second,inordertobettergrasptheoperationofthepowerstationinQingdynastyandpowerbenefit,theelectricpowerenterprisealsotendtotaketheoperationmodeand,finally,thedevelopmentoftheprojectintheprocessofoperation,theelectricpowerenterprisehasaccumulatedrichdevelopmentoperationmanagementexperience,sothatitsownhastheabilitytobetteroperationmanagement.1.2entrustedmanagementmodeEntrustedmanagementmodeistopointtotheoperationofthepowerstationwiththedailymaintenancethroughtheformofentrustedtoprofessionalcompanytoundertake.Entrustedmanagementisindomestichasjustappearedinrecentyearsofnewthings.Takemanagementmodeoftheelectricpowerenterprisebymostofthefocusontheircorebusinessdevelopment,andinadditiontootherthanthecorebusinessforwardtoprofessionalcompany.Theaimistohandinthecompanyasmuchaspossiblefromothersundryoftractionandconcentrateonthemostcertaindoitsthing,ontheotherhand,putsomebusinesssubcontractedtospecializedcompanydo,tobetterimprovetheprospective,thingssystematic,reliability,professional,etc.Soastoimprovethegraspoftheprofessionaltechnology.Entrustedmanagementmodeintakeconditionsofare:electricpowerenterprise"sorientationisnotinthe78 dailyoperationandmaintenanceworkandprofessionalstrongwork,buttheemphasisonpowerplantdevelopmentandoperationmanagementlevel.Atthesametimeastheelectricpowersystemreformofdevelopment,withsomeoftheverystrongprofessionalbornoperationmanagementandmaintenanceoverhaulenterprisebegantoappear,enterpriseforsimplifiedthebusinessofthecompanydailymanagementandtransferintheprocessofoperationmanagementandrisktooutsourcing,thesearefortheelectricpowerenterpriseentrustedmanagementprovidetheconditionsforchoice.2mediumandsmallhydropowerstationoperationofmanagementWiththerapiddevelopmentofmediumandsmallsizehydropowerstations,andsmallandmedium-sizedhydropowerstationinoperationmanagementissuesarebecomingincreasinglyemerges,andbecometheinfluenceandpowergenerationenterpriseoperationmanagementthatimportantfactors.Thesecausesmainlydisplaysinthefollowingaspects:Notstrictlyimplementthesystemof2.1Intheconstructionofthesmallandmedium-sizedhydropowerstationinmostoftheenterprisebutdon"tsave,aptitude;Butassoonaspossibleofputintoproductionpowergeneration,fornationalstandardprescribedbytheimportantevidencecollection,productionandkeyprojectacceptancetestprocedure,noaccordingtonormalprogramexecution.Secondly,intheproductionprocessbecauseofthecompanystafftechnologymanagementlevelandotherfactors,resultingintheproductionofthearticlesinaccordancewithspecifiedproductionwork,ignoretheimportanceofrulesandregulations,especiallythesafeproductionregulationsofneglect;leadtosmallandmedium-sizedhydropowerstationoperationmanagementproblemisserious.2.2ThebraindrainisseriousSmallandmedium-sizedhydropowerstationandlargehydropowerstationcompared,intheworkenvironment,thegeographicalpositionandsoonvariousalltherehavealargegap,sointalentselectionanduseofforcefaceabiggapthere,mostofthenewproductionofsmallandmedium-sizedhydropowerplantsin78 operationmanagementprocesswithprofessionaltechnology,numberofpeopleandthequalityofthemaintenancepersonnelnotgenerallyverylow,mostpeopleinworktherearerelatedskills,alsothereareproductionpersonneleducationandtrainingsystem,alsodonothavetheindustryrelatedtechnicalcertificateandeducationbackground.2.3Smallandmedium-sizedhydropowerstationslacksoffacilities,lowprocessingpowerMostofthesmallandmedium-sizedhydropowerstation,thelackofhardwarefacilities,nowaterdetectionsystem,measurementofschedulingsystem,surveillanceequipmentandsoonthereservoir,theseriouseffectofoperationmanagementforsmallandmedium-sizedhydropowerstation,especiallysinceinrecentyears,China"sflood,drought,thefrequentoccurrencedisasterstosmallandmedium-sizedhydropowerfacilitiesalsoputforwardhigherrequest,sosmallandmedium-sizedhydropowerstationintheoperationprocessofthelackoffacilitiesfortheoperationofhydropowerstationmanagementbroughtgreattrouble.Atthesametime,inthesmallandmedium-sizedhydropowerstationdoesnothavetheoperationrulesingettimelyupdate,configurationisnotcompleteandotherreasons,andmakestheaccidentemergencyprocessingpowerislow.3.smallandmedium-sizedhydropowerstationoperationmanagementcountermeasuresSmallandmedium-sizedhydropowerstation3.1perfecttechnicalmanagementtoimprovethestaffbusinessskillsPowergenerationenterprisebelongstotechnology-intensiveenterprise,smallandmedium-sizedhydropowerstationsaresmall,butineachlinkofemployeesonthetechnicallevelrequirementsquitehigh.Andtechnologymanagementisaknowledge,isskillofveryhighprofessional,he"srunningforhydropowerstationplaysanimportantrole,andalsoalltechnicalactivitiesofsmallandmedium-sizedhydropowerstationintheproductionofscientificmanagementandstrictorganization.Atpresentwithallkindsofadvancedscienceandtechnologyandequipmentintheapplicationofsmallandmedium-sizedhydropowerstation,theelectricpower78 enterpriseoftechnicalmanagementdependsonthestrongerandstronger.SointheelectricpowerenterpriseaspectweshouldfollowthepaceofTheTimes,canbeselectedagroupofrelatedprofessionalandvocationalskillsofthestudentsenrichstaffteam,improvethequalityandscientificpersonnelhydropowerstation,theprofessionalskills.Atthesametimealsocanhavesomeofthehydropowerstationstaffonon-the-jobtraining,accordingtostaffdegree,lengthofservice,thetechnicalcontrolandsoonthedifferentdegreeandtoadopttargetedtrainingorone-to-onetraining,andinvitedagroupofdomesticfamousexpertsandtechnicalpersonstocarryouttheexchangeofexperienceandlearningdiscussionactivities,orsendanumberofexcellentstafftootherunitslearningandtraining,learningotherunitofexcellentexperienceandtechnology,todevelopabatchofcomprehensivetechnologyandmanagementoftalents.Soastoimprovethesmallandmedium-sizedhydropowerstationstaffbusinessskillsandmanagementlevel,staffinthestudyofthetheoryknowledgewegain,intheworkpracticetoimprovetheskills.3.2strengthenrepairandmaintenanceoffacilitiesensurepatrolutilizationPowerplantequipmentcanincessantlysafeandreliableoperationofthecapacitytoachievethemaximum,hasthevitalsignificance.Butmostofthesmallandmedium-sizedhydropowerstationarelocatedinlocalpowergridarea,sotheloadvariationamplitudeispeopleandcausedunitloadandrev.Stopadjustmentisfrequent.Soonlytoincreasetheutilizationratioofequipmentcansolvetheproblem.Smallandmediumpowerplantmainlyfromthefollowingfiveaspectstoimprovetheutilizationrateoftheset:(1)throughthedefectinspectionrecords,themaintenanceofequipmentmaintenancemanagement.(2)Strengtheningtechnicalinspectionandtestingthesupervisionandmanagement.(3)Switchingequipmentregularlytestmanagement,accordingtotheschedulingandcomingwaterrequirementsensurethatequipmentintimeofrapidmergedintothegrid.(4)strengthentheequipmentroutinemaintenancemanagement.(5)Strengthenthemanagementofthefacilitiesandmaintenanceofhydraulicstructures.4epiloguesMediumandsmallsizehydropowerstationsintheoperationmanagementfrom78 theresourcesdevelopmentandutilizationoftheelectricpowerenterprisecontinuouslyimprovetheproductiontechnologyandthemanagementlevel,ensurehydropowerstationcan,reliable,safe,economicandefficientoperationdevelopment,operationandmaintenancedoone,tomanagement,promotingdevelopment,promotedevelopmenttechnology,andtobetterdevelopthemediumandsmallsizehydropowerstationseconomicbenefitandsocialbenefit.78 外文翻译中小型水电站运行管理分析摘要：随着科学技术的发展及先进设备和技术的广泛应用，中小水电开发建设正处于发展建设的高峰期，而中小型水电站运行管理的水平是影响电站效益的一个重要因素。因此本文从中小水电站运行管理的两个基本模式出发，归纳了目前国内中小水电站在运行管理中出现的问题，并结合目前社会发展和国家政策的需要，对中小水电站的运行管理中出现的问题提出了合理的建议和对策。 关键词：中小水电站，运行管理，模式1.中小水电站运行管理的两个基本模式 国家相关政策的出台对水电建设和运行管理提出了更高的要求，因此针对当前水电站的管理模式即：自运行模式和委托管理模式，采取哪种模式提高电站的效益是企业目前所关注的热点问题。 1．1 自运行模式 自运行模式是指电站的运行与日常维护全部由本公司的员工负责进行。它的特点是小面全、用工多、管理工作便于控制且繁杂等的管理体制。它是一种相对比较传统的电站运行管理模式，在大部分的老电站中基本采用自运行模式。在采用自运行模式时所具备的条件（原因）有：根据当地建设的需要，老电站长期以来采取的国家投资体制问题所决定，国家必须安排人员进行自运行管理。而近年来随着改革的深入发展，新老电站的出现，使得电力企业集团对老电站进行综合自动化改造，把富余人员转移到新建电站因此新电站中也采用自运行方式。其次，为了更好地把握电站的运行清况和发电效益，电力企业往往也会采取自运行模式最后，在近期项目的开发运行过程中，电力企业积累了丰富的开发运行管理经验，因此自身有能力更好地进行运行管理。1．2委托管理模式 78 委托管理模式是指电站的运行与日常维护通过委托的形式给专业化的公司承担。委托管理是近几年在国内刚刚出现的新事物。采取委托管理模式的电力企业大多把重心放在自身核心业务发展方面，而除核心以外的其他事务转发给专业公司。目的旨在于公司一方面尽可能的不受其他杂物的牵制从而集中精力做好自己最有把握的事，另一方面把某些事务发包给专业公司做，能够更好的提高此事物的前瞻性、系统性、可靠性、专业性等。从而提高专业技术的把握。在采取委托管理模式时具备的条件有：电力企业的定位不是在日常运行和维护工作及专业性很强的工作上，而是重点集中于电站开发和运行管理层次上。同时随着电力体制改革的深入发展，伴随而生的一些专业性很强的运行管理和维护检修企业开始出现，企业为简化公司业务的日常管理及转移运行管理过程中的风险等采取的业务外包，这些都为电力企业选择委托管理提供了条件。 2中小水电站运行管理的问题 随着中小型水电站的迅猛发展，中小水电站运行管理中的问题也日益凸显出来，并且成为影响和阻碍发电企业运行管理的重要因素。这些因索主要表现在以下几个方面：2．1未严格执行相关制度 在中小水电站的建设中大部分的企业只求节省、不要资质；只求尽快的投产发电，对于国家标准所规定的重要取证、投产验收以及关键项目的实验等程序，根本没有按照正规的程序执行。其次，在生产的过程当中由于公司员工技术管理水平等原因，导致在生产中不按照指定的生产章程办事，忽略了规章制度的重要性，尤其是安全生产规章制度的忽视，导致中小水电站运行管理问题严重。 2．2人才流失严重 中小水电站和大型水电站相比，在工作环境，地理位置等多方面来说都存在有很大的差距，因此在人才的选择和使用力面存在有很大的距离，大部分新投产的中小水电厂在运行管理过程中具有专业技术的人员数目不多且维护人员的素质普遍偏低，绝大部分人在工作之中没有相关的技能，也没有进行过生产人员教育与制度培训，也不具备本行业的相关技术证书和教育背景。2．3中小水电站设施缺乏，处理能力低 78 绝大部分的中小水电站硬件设施缺乏，没有水情检测系统，测量调度系统，水库监视等设备，这些严重的影响了中小水电站的运行管理，尤其是近几年以来，中国的洪涝，干旱等灾害的频繁发生对中小水电站的设施也提出了更高的要求，因此在中小水电站的运行过程中设施的缺乏对于水电站的运行管理带来了巨大的麻烦。同时，在中小水电站中运行规程等没有得到及时的更新，配置不完备等原因，使得事故应急处理的能力低3.中小水电站运行管理的对策 3．1完善中小水电站技术管理提高员工业务技能 发电企业属于技术密集型企业，中小水电站虽小，但在各个环节上对员工技术水平要求相当高。而技术管理是一门知识，是技能要求非常高的专业，他对水电站的运行起着重要的作用，同时也对一切技术活动在中小水电站生产中进行科学的管理和严密的组织。目前随着各种先进科学技术及设备在中小水电站中的应用，电力企业对技术管理的依赖也越来越强。因此在电力企业用人方面我们应该紧跟时代的步伐，可以选聘一批具有相关专业和职业技能的学生充实员工队伍，提高水电站人员的科学素质和专业技能。同时也可以对己有的水电站的员工进行在岗培训，根据员工的学历，工龄，对该技术的掌握程度等不同而采取有针对性的培训或是一对一的培训，并且邀请一批国内知名的专家和技术人员开展经验交流与学习探讨活动，或是派送一批优秀的员工去别的单位学习和培训，学习别的单位的优秀经验和技术，使之培养出一批具有综合技术和管理的优秀人才。从而提高中小水电站员工的业务技能和管理水平，使员工在理论学习中获得知识，在工作实践中提高技能。3．2加强巡视维护检修保证设施设备利用率 电站设备能够不间断地安全可靠运行对于实现发电量的最大化，具有重要的意义。但是绝大部分的中小水电站都位于地方电网区域内，因此负荷变化幅度很大，导致机组调整负荷和启停比较频繁。因此只有提高设备的利用率才能解决这个问题。中小型电站主要从以下五个方面来提高设各的利用率：① 通过缺陷检查记录、设备维护检修管理。② 加强技术检验和检测的监督管理。③ 定期切换设备试验管理，按调度和来水要求保证设备及时快速的并入电网。④ 加强设备的日常维护管理。⑤ 加强水工设施的管理和维护。4 结语 中小型水电站的运行管理本着从资源开发和利用出发，不断的提高电力企业的生产技术和管理水平，确保水电站能够经济、可靠、安全、高效的运行发展，做到运维合一，以管理促发展，以技术促发展，更好地发挥中小型水电站的经济效益和社会效益。78 附录毕业设计任务书一、毕业设计的目的毕业设计的主要目的是培养学生综合运用所学的知识与技能分析与解决问题的能力，并巩固和扩大学生的课堂知识。毕业设计要求学生学会查阅、使用各种专业资料、网上资源，并以严肃认真、深入研究的工作作风完成设计任务，促使学生向工程技术人员转变。二、原始资料见XX水电站设计用基本资料与附图。三、主要设计内容1水轮机组的选择（方案要求不同）；2水电站枢纽布置；3进水口设计；4引水建筑物设计5主厂房的设计，确定主要尺寸与结构形式，并进行内部布置；6副厂房设计7专题设计四、重点研究问题1机组选择2电站厂房布置设计3专题设计五、主要技术指标或主要设计参数1电站动能参数装机容量102MW枯水年枯水期平均出力12.9MW年利用小时数3961h多年平均年发电量4.04亿kw.h78 2水库特性正常蓄水位3385m死水位3360m调节库容3762.6万m3调节性能季调节校核洪水尾水位3246.39m设计洪水尾水位3245.91m正常尾水位(机组满发)3243.49m最低尾水位(一台机)3242.61m六、专题设计同学可根据自己的情况，任选以下一项作为专题设计：1压力管道结构计算2厂房排架结构计算3吊车梁结构计算4机墩结构计算5机组选择方案对比6调节保证计算七、设计成果要求设计图设计图是毕业设计的主要成果。要求制图准确，图面饱满，没有重复，线条分明，字体工整，尺寸齐全。比例尺及材料符号等应符合《水利水电工程制图》规范要求。每个同学应完成设计图4～5张。具体如下：1电站枢纽平面布置图一张，包括进水口、输水建筑物、厂区枢纽及尾水渠；2第2～4张包括水电站厂房横剖面及不同层的平面布置图；设计说明书设计说明书也是毕业设计的主要成果，要求章节分明，文字简练通顺，字迹工整，应写清楚计算过程，有充分的分析论证（如设计所采用的资料、考虑过的问题、论述处理这些问题的依据、主要成果的论述与分析），计算成果要尽量使用表格和附图表示。格式及排版详见我校毕业设计规范。78 八、参考资料1河海大学刘启钊；《水电站》；1998年，中国水利水电出版社；1997-02-13发布；水利部发展研究中心；2西北勘测设计研究院；《水工设计手册(第七分册)—水电站建筑物》；北京：中国水利水电出版社；1996；3焦爱萍；《水利水电工程专业毕业设计指南》；黄河水利水电出版社；1997-02-13发布；4天津大学祁庆和；高等学校教材；《水工建筑物》；中国水利水电出版社；1997年5月第三版；5华东水利学院；吴持恭；《水工设计手册》；中国水利水电出版社；1996；6河海大学、西安理工大学、清华大学合编；高等学校教材《水利水能规划》；中国水利水电出版社；1996年10月第三版；7水利部发展研究中心；《水电站厂房设计规范》；北京：中国水利水电出版社；2005；8顾鹏飞；《水电站厂房设计》；高等教育出版社；2002年8月第四版；9水电站机电设计手册编写组；《水电站机电设计手册》；北京：中国水利电力出版社；10四川联合大学、郑州工学院、福州大学、大连理工大学合编；《水电站建筑物设计参考资料》；北京：中国水利水电出版社；1997；11天津大学水利系；《小型水电站》（上下册）；北京；中国水利电力出版社；12《水电站机电设计手册—水力机械》；北京：中国水利水电出版社；1983。13中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL5077-1997)，中国电力出版社，1998。14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(SL252-2000)，中国水利水电出版社，2000。78 15中华人民共和国行业标准，水工建筑物抗震设计规范(DL5073-1997)，电力工业部，1997。16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。17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。18温新丽主编，水电站与泵站，中央广播电视大学出版社，2001。19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。20刘天雄主编，水电站建筑物设计参考图册，清华大学水利系，198421袁光裕，水利工程施工，中国水利水电出版社，1996年第三版。22张丽，韩菊红主编，水电站，黄河水利出版社，2009。23孙东坡，丁求新主编，水力学，黄河水利出版社，2009。九、进度计划建议本次设计按以下计划表进行：XX电站毕业设计进度计划表项目时间（周数）提交成果提交时间熟悉资料、准备开题1开题报告周五水轮机组选择1本阶段绘图及计算书电子版周五机组附属设备选择1本阶段绘图及计算书电子版周五枢纽布置1本阶段绘图及计算书电子版周五进水口及输水建筑物设计1本阶段绘图及计算书电子版周五厂区枢纽设计1本阶段绘图及计算书电子版周五厂房设备布置及尺寸计算2本阶段绘图及计算书电子版周五专题设计/英文翻译2本阶段绘图及计算书电子版周五成果整理及预答辩1毕业答辩1合计1278 华北水利水电大学本科生毕业设计开题报告2014年2月28日学生姓名王龙飞学号201218805专业水利水电工程题目名称XX水电站设计（A方案）—机组调节保证计算课题来源工程实际主要内容根据地形地质条件与混合式厂房布置方案，进行下述内容的分析与计算：1．水轮机组的选择（选择机组台数、单机容量、水轮机型号及水轮机尺寸选择）；2．枢纽总体布置（厂房型式及位置等）；3．进水口设计（进水口底板的高程、形式及尺寸）；4．引水建筑物设计（压力管道直径、布置方式和尺寸）；5．混合式主厂房的设计，确定主要尺寸与结构形式，并进行内部布置；6．副厂房设计7．机组调节保证计算专题设计。(计算有压引水系统的最大和最小内水压力,丢弃负荷和增加负荷时的机组转速变化率,研究减小水击压强及机组转速变化的措施，选择调速器合理的调节时间和调节规律。)采取的主要技术路线或方法一、水轮机组的选择1.机组台数和机组型号的确定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。根据特征水头及由水轮机系列型谱或应用范围总图选择确定机组型号。蜗壳和尾水管的选择根据电站水头情况，可采用钢筋混凝土蜗壳和金属蜗壳两种形式之一。水轮发电机、调速器和油压装置选择由本电站的单机容量、额定转速等可根据所给自资料计算得出。二、枢纽布置78 电站枢纽主要组成建筑物，包括进水口、引水道、高压管道、主厂房、副厂房、变压器场、高压开关、尾水渠以及对外交通等，电站枢纽布置应确定各建筑物的位置以及各建筑物之间的相对位置关系。三、引水系统设计1.确定进水口、引水道、高压管道等的结构型式及尺寸进水口设计的主要内容包括进口底板的高程、轮廓形状及拦污栅设计。其中进口底板高程应满足底板高于淤沙高程，而顶板应满足最小淹没深度要求；轮廓形状按流线喇叭口体形设计，顶板收缩，底板倾斜，两侧采用直墙；拦污栅设计内容主要包括拦污栅的面积、布置方式，并考虑清污问题。高压管道布置方式要充分考虑水流条件。2.高压管道水击计算和机组调节保证计算利用解析法或特征线法计算各种工况、设定的各种调节时间的水击压力和机组转速变化率，选取水击压力和转速变化率均满足规范要求的调节时间。如果不能满足规范要求，则需要采取减小水击压力和转速变化率的措施。四、混合式厂房设计厂房的设计包括主厂房尺寸的确定、厂房内设备的布置、起重机的选择、厂区枢纽的布置、厂房的结构布置、副厂房布置等。1.主厂房的长度:主厂房的长度L=机组段长度L0×机组数+装配场长度+边机组段加长ΔL。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。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。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。(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78 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。5.副厂房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上游测、下游侧或端部，需要定性方案比较后确定副厂房位置。6.机组调节保证专题预期的成果及形式（一）设计图1.电站枢纽平面布置图一张，包括有挡水坝、溢流坝及厂房的横剖面图；2.第2-4张包括水电站厂房横剖面及不同层的平面布置图；（二）设计说明书设计说明书要求有以下内容：1）封面；2）目录；3）中、英文摘要及中、英文关键词；4）正文；正文的内容包括：（1）工程概况及设计资料；（2）水轮机、发电机的选型及其所考虑的因素；（3）蜗壳、尾水管、调速设备的选型及其所考虑的因素；（4）水电站在整个枢纽中的位置及厂房枢纽布置概述（包括供水方式、引近方式、厂区回车场及对外交通道。）（5）通过主厂房的剖面布置，确定主厂房各主要高程，并说明理由及所考虑的因素；（6）通过主厂房各层的平面布置，确定水电站主厂房的长度和宽度，并说明理由及所考虑的因素；（7）确定副厂房的位置及厂内布置，并说明理由及所考虑的因素；（8）确定厂内各层平面和立面的交通条件；时间安排2014年2月24日开始至2014年5月30日结束项目时间（周数）提交成果提交时间78 熟悉资料、准备开题1开题报告周五水轮机组选择1本阶段绘图及计算书电子版周五机组附属设备选择1本阶段绘图及计算书电子版周五枢纽布置1本阶段绘图及计算书电子版周五进水口及输水建筑物设计1本阶段绘图及计算书电子版周五厂区枢纽设计1本阶段绘图及计算书电子版周五厂房设备布置及尺寸计算2本阶段绘图及计算书电子版周五专题设计/英文翻译2本阶段绘图及计算书电子版周五成果整理及预答辩1指导教师意见签名：年月日备注78'