引水式日调节电站设计本科毕业设计

'河北工程大学毕业设计（论文）目录第1章工程概况11.1工程概况11.1.1流域概况11.1.2流域开发概况11.1.3该枢纽的兴建在国民经济中的意义11.2水库及主要建筑物的特征1第2章基本资料32.1水文特征32.1.1年径流32.1.2设计洪水32.1.3年沙量及气象42.2工程地质42.2.1地质概况42.2.2厂区工程地质条件和问题42.2.3对外交通52.2.4建筑材料5第3章水轮机选型设计63.1机组台数与单机容量的选择63.1.1水轮机的选型原则和任务63.1.2机组台数的选择63.1.3单机容量的选择83.2水轮机特征水头的确定83.2.1最大水头83.2.2最小水头93.2.3设计水头103.2.4加权平均水头103.3水轮机型号及主要参数的选择103.3.1水轮机型号的选择103.3.2HL220型水轮机方案的主要参数选择103.3.3HL230型水轮机方案的主要参数选择143.3.4两种方案的比较分析18150转/分适用于n<150转/分结构特征水轮机机坑及发电机定子直径较小，推力轴承支架布置在定子上部的上机架内水轮机机坑及发电机定子直径较大，推力轴承支架布置在定子下部的下机架内或水轮机顶盖上传力方式轴向推力通过定子机座传至基础轴向推力通过发电机机墩或顶盖传至基础优点推力轴承直径较小，损耗小，安装维修方便；上机架刚度大；运行稳定性好机组高度小，重量较轻，材料消耗较少；造价低缺点机组高度较大；材料消耗较多；造价高运行稳定性较差；推力轴承损耗较大；安装维修困难本设计水轮机的转速n=300r/min>150r/min，所以采用悬式水轮发电机。3.7.2水轮发电机的尺寸和重量本设计选用TS-550/79-28型发电机，具体尺寸和示意图如图3.5所示：<72 河北工程大学毕业设计（论文）图3.5发电机尺寸示意图风道直径：8.4m；定子半径：6.5m；转子直径：4.90m；转子带轴总重：82.6t。第4章压力管道及调压室的初步设计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态下引入水轮机的输水管。压力管道坡度陡，布置靠近发电厂房，同时需要承受较大的水压力，其安全性和经济性受到特别的重视，对材料、工艺等也有不同于一般水工建筑物的特殊要求。4.1压力管道的类型的选择根据其结构及布置形式，主要分为明管、地下埋管、坝身管道和钢衬钢筋混凝土管几种类型。（1）明管根据管道材料不同常有以下几种：①钢管直径较大的钢管有钢板卷制焊接成焊接钢管，广泛应用于中、高水头电站。高水头、小流量、直径在一米以下的地面压力管道可采用无缝钢管。②钢筋混凝土管<72 河北工程大学毕业设计（论文）钢筋混凝土管造价低，经久耐用，可就地制造，但管壁承受拉应力的能力较差，适用于水头较低的中小型电站。（2）地下埋管当受地形、地质限制不宜布置明管时，可将压力管道布置在地下岩体中，形成地下埋管。根据岩体情况，埋管可以有以下几种处理方式：不衬砌、锚喷或混凝土衬砌、钢衬混凝土衬砌。（3）坝身管道坝式水电站厂房紧靠坝布置，压力管道穿过坝身，成为坝身管道。（4）钢衬钢筋混凝土管当压力管道的HD值较大，管壁需要承受较大的应力时，为节省钢材，同时减小钢管制作安装的难度，可将钢管外包钢筋混凝土，形成钢衬钢筋混凝土管，由钢衬和钢筋混凝土共同承担。结合本地区的地形、地质条件，本设计选用钢衬钢筋混凝土管。4.2压力管道供水方式及分岔管类型的选择4.2.1供水方式压力管道向厂房内多台机组供水的方式有以下几种：（1）单元供水一条压力管道只向一台机组供水，即单管单机供水，如图（a）所示。这种方式的优点是：管道水流畅，水头损失小；管道检修或事故时不影响其他机组运行；一般可以不设机组前的控制阀门；无分岔管，管道易于制作。缺点是：管道平面布置所占尺寸大，工程量大，造价高。这种供水方式适用于水头低而流量大、管道长度较短的水电站。a-单元供水b-联合供水c-分组供水图4.1压力管道的供水方式<72 河北工程大学毕业设计（论文）（2）联合供水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，即单管多机供水，如图（b）所示。这种方式的优点是：节省了管道工程量，降低造价。缺点是：需要设置受力与结构很复杂的分岔管；水头损失较大；为保证机组检修时互不影响，需要在每台机组前设控制阀门；当总管事故或检修时，所有机组都将停止运行，若电站装机容量占系统比重较大，将影响系统的稳定。这种供水方式适用于水头高、管道长的水电站。（3）分组供水一条压力管道的末端分岔后分别向厂房内部分机组供水，即多管多机供水，如图（c）所示。这种供水方式介于上述两种方式之间，适用于管道较长、机组台数多的水电站。本设计水头较高、流量不大，所以本设计选用联合供水，压力管道从正面进入厂房。4.2.2分岔管压力管道的分岔方式有Y型和y型。前者对水流的分配对称、均匀，缺点是机组台数较多时分叉段较长；后者的优缺点与前者相反。本设计采用Y型分岔方式。123图4.2管道分岔方式分岔管根据岔管的体型和固定方式，水电站常用的岔管有以下几种：（1）贴边岔管<72 河北工程大学毕业设计（论文）贴边岔管在相贯线的两侧用补强板加固。补强板与管壁焊接，可加于管外，也可同时加于管内和管外。贴边岔管的特点是补强板的刚度较小（与加固梁比较），不平衡区的内水压力有补强板和管壁共同承担，适用于中、低水头的y型地下埋管，特别适用于支、主管直径之比（d/D）在0.5以下的情况，此比值大于0.7时不宜采用贴边岔管。（2）三梁岔管三梁岔管是在主、支管的相贯线外侧设置U形梁和腰梁，组成薄壳和空间梁系的组合结构。三梁岔管的典型布置有对称Y形、非对称Y形和三岔形。三梁岔管是国内外普遍采用的管型，可用于大、中型电站。由于加强梁中的应力主要是弯曲应力，材料不能得到充分的利用。（3）内加强月牙肋岔管月牙肋岔管是三梁岔管的一种发展。适用于内压高的明管和地下埋管。（4）球形岔管球形岔管是由球壳、主支管、补强环和内部导流板组成。在内压作用下球壳应力仅为同直径管壳环向应力的一半，因此，球形岔管适用于高水头、小流量电站。（5）无梁岔管无梁岔管是在球形岔管的基础上发展而成。适用于大型电站的地下埋管。本设计采用无梁岔管。4.3压力管道的引近方式和进水方式的选择4.3.1引进方式压力管道引进厂房的方式有以下几种：a-正向引近；b-侧向引近；c-斜向引近图4.3压力管道的引近方式<72 河北工程大学毕业设计（论文）（1）正向引进管道轴线与厂房纵轴线垂直。这种方式多在中、低水头水电站中采用。如图（a）所示。（2）侧向引进管道轴线与厂房纵轴线平行。这种方式适用于中、高水头水电站。如图（b）所示。（3）斜向引进介于正向引进和侧向引进之间，管道轴线与厂房纵轴线斜交成一定角度。多用于分组供水和联合供水的水电站。如图（c）所示。对本设计来说，水头较高、流量不大，所以本设计选用集中供水，压力管道从正面引进厂房。4.3.2进水方式压力管道末端引水钢管穿越厂房上游墙的方向常有以下两种：（1）正向进水引水钢管垂直上游墙进入厂房与机组相连接。这种进水方式水流条件好，设备布置较方便整齐。（2）斜向进水因枢纽总体布置及厂房设备布置的需要，引水钢管斜穿上游墙进入厂房与机组连接。采用这种方式进水时，引水钢管不宜跨越伸缩缝，以免机组段不均匀沉降时危机钢管安全。本设计采用正向进水。4.4压力管道尺寸4.4.1压力管道直径为输送既定的发电流量，压力管道可选择不同的直径。直径小，管道造价低，但管中流速大，水头损失大，电能损失大；反之，直径大，管道造价高，但电能损失小。因此，压力管道的直径需经动能经济比较确定。缺乏可靠的技术经济资料时，可采用以下经验公式确定管道直径：（4.1）<72 河北工程大学毕业设计（论文）式中：—管道的最大流量，本设计为30.45—设计水头，本设计为55.52m。将数据代入上式得4.5调压室的初步设计4.5.1调压室的类型和布置方式（1）调压室的基本布置方式调压室的基本布置方式包括一下四种：①上游调压室（引水调压室）调压室在厂房上游的有压引水道上，适用于厂房上游有压引水道比较长的情况，应用较为广泛。②下游调压室（尾水调压室）当厂房下游具有较长的有压尾水隧洞时，需要设置下游调压室以减小水锤压力，特别是防止丢弃负荷时产生过大的负水锤，因此尾水调压室应尽可能地靠近水轮机。③上下游双调压室系统在有些地下式水电站中，厂房的上下游都有比较长的有压输水道，为了减小水锤压力，改善电站的运行条件，在厂房的上下游均设置调压室而成双调压室系统。④上游双调压室系统在上游较长的有压引水道中，有时需要设置两个调压室。靠近厂房的调压室对于反射水锤波起主要作用，称为主调压室；靠近上游的调压室用以反射越过主调压室的水锤波，改善引水道的工作条件，帮助主调压室衰减引水系统的波动，因此称之为辅助调压室。（2）调压室的基本结构型式调压室的基本结构型式由一下五种：①简单式调压室<72 河北工程大学毕业设计（论文）特点：自上而下具有相同的断面，结构形式简单，反射水锤波的效果好，但在正常运行时隧洞与调压室的联接处水头损失较大，当流量变化时调压室中水位波动的振幅较大，衰减较慢，所需调压室的容积较大适用条件：多用于低水头或小流量的水电站②阻抗式调压室将简单式调压室的底部用断面较小的短管或孔口与隧洞和压力管道连接起来，即为阻抗式调压室。由于进出调压室的水流在阻抗孔口处消耗了一部分能量，所以水位波动振幅减小了，衰减加快了，因而需要的调压室体积小于简单式调压室，正常运行时水头损失小。但由于阻抗的存在，水锤波不能完全反射，隧洞中可能受到水锤的影响，设计时必须选择合适的阻抗。③水室式调压室由一个断面较小的竖井和上下两个断面扩大的储水室组成。当丢弃负荷时，竖井中的水位迅速上升，一旦进入断面较大的上室，水位上升的速度立即缓慢下来；增加负荷时，水位迅速下降至下室，并由下室补充不足的水量，因而限制了水位的下降，由于丢弃负荷时涌入上室中水体的重心较高，而增加负荷时由下室流出的水体重心较低，故同样的能量，可储存于较小的容积之中，所以这种调压室的容积比较小，适用于水头较高和水库工作深度较大的水电站。④溢流式调压室顶部有溢流堰，当丢弃负荷时，水位开始迅速上升，达到溢流堰顶后开始溢流，限制了水位的进一步升高，有利于机组的稳定运行，溢出的水量，可以设上室加以储存，也可排至下游。⑤差动式调压室由两个直径不同的圆筒组成，中间的圆筒直径较小，上有溢流口，通常称为升管，其底部以阻力孔口与外面的大井相通，它综合吸取了阻抗式和溢流式调压室的优点，但结构较为复杂。4.5.2调压室的水位波动计算考虑向阳口水电站的综合地址地形条件，只需布置上游调压室,采用差动式调压室，参考我国《水电站调压室设计规范（DL-T5058-1996）》进行计算（详细尺寸参见平面布置图）。<72 河北工程大学毕业设计（论文）差动式调压室水位波动的最高涌波、最低涌波与大室面积、升管面积、阻抗孔口的大小和流量系数、溢流口高程等因素有关，在设计时应考虑到这些参数的相互影响。（1）增加负荷时的最低涌波计算当水电站的起始流量为mQ0（m<1）时，调压室内水位比上游水位低hw=（mQ0/Q0）2=m2hw0,当水电站的流量由mQ0突增至Q0时，升管水位迅速下降，大室向升管补水。由于升管水位下降非常迅速，可近似的假定升管水位下降到最低值Zmin时，大室水位和压力水道的流量均未来的及变化，此时大室流入升管的流量应为Q0-mQ0，则：（6.3）(6.4)（6.5）式中：-水流由大室流入升管的孔口流量系数，可初步选择一个数值，而后由模型试验验证了，初步计算时可按计算；-阻抗孔口的面积，一般按增加负荷的要求确定；-水流由大室流入升管的孔口阻抗系数。设全部流量Q0经过孔口从大井流向升管所需的水头为，对“理想”差动式调压室，大室与升管的最低水位相同，在阻抗孔尺寸满足上述条件时，最低涌波计算公式如下：（6.6）式中：Fr-升管断面面积；Fp-大室断面面积。本设计中，升管断面直径为6.3米，大室断面直径为13.04米，由上式经过计算得到最低涌波水位Zmin=396.16米。（2）丢弃负荷时的最高涌波计算<72 河北工程大学毕业设计（论文）当水电站突然丢弃全部负荷后，升管水位迅速上升。假定升管开始溢流时，大室水位和压力水道流量尚未改变，则压力水道流量Q0的一部分Qb经升管顶部溢流入大室，另一部分Qc在水头（hw0-Zm）的作用下经阻抗孔流入大室，若水由升管经阻抗孔流入大室的孔口阻抗系数为，则：（6.7）（6.8）式中：-水流由升管进入大室的孔口流量系数，应由设计提出要求经模型试验确定，初步设计时可以按=0.6计算；-阻抗孔口的面积；-水流由升管进入大室的孔口阻抗系数，由上述两式，经计算得最高涌波水位：=419.5m<72 河北工程大学毕业设计（论文）第5章枢纽总体布置厂区布置的目的是确定厂房与厂区其他建筑物的相对位置，使厂房与进水管道、尾水渠之间衔接好。确定副厂房、变电站的布置，厂区交通与对外交通的链接等，还须结合地形、地质和泄流条件考虑运行方便。5.1厂房建筑物的组成5.1.1水电站厂房建筑物的组成厂房建筑物一般分为四部分：主厂房、副厂房、变压器场和高压开关站。主厂房是指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建筑物，其内装有水轮发电机组及主要的控制和辅助设备，并提供安装检修设施和场地。副厂房是指为了布置各种控制或附属设备以及工作生活用房而在主厂房临近所建的房屋。主厂房及副厂房简称为厂房。变压器场一般设置在主厂房旁，场内布置主升压变压器，将发电机输出的电流升压至输电线电压。5.1.2水电站厂房的基本类型水电站所处的自然地理条件、技术经济条件千差万别，各不相同，为获得最佳动能经济效益而修建的厂房形式也是各不相同。<72 河北工程大学毕业设计（论文）按结构特征可分为引水式厂房、坝后式厂房、河床式厂房三种，引水式厂房一般位于河岸，厂坝间距离较长，发点流量由饮水建筑物引入孤立的厂房内，通常为地面式厂房，引水式厂房也可建在地下，构成地下式厂房；坝后式厂房直接位于挡水坝后，发点流量由埋在坝体内的压力管道引入厂房，一定条件下，厂房可布置在溢流面下成溢流式厂房，也可布置在坝体空腔内成坝内式厂房；低水头大流量的下游河段修建厂房常与大坝一起当水成河床式厂房。按机组主轴布置方式分为立轴机组厂房和卧轴机组厂房，立轴机组厂房内机组主轴呈垂直向布置，厂房的高度大，设备在高度方向可分层布置，厂房较宽敞整齐，平面面积较小，对枢纽布置有利。厂房下部结构为大体积混凝土，整体性强，适合下游水位变幅大或者下游水位较高的情况采用，卧轴机组厂房内机组主轴呈水平向布置。厂房的高度小，下部结构简单，仅有尾水设施。场内大部分机电设备集中布置在发电机层，布置紧凑，厂房施工与机电设备的安装、检修及运行管理方便，造价较低。但平面占用面积较大，设备布置显得拥挤，运行巡视不便。本设计为引水式水电站厂房，厂房与坝不直接相连，发电用水由引水建筑物引入厂房。5.2厂区布置的原则厂区布置一般应遵循以下原则：（1）使水流平顺地进出厂房，压力钢管一般与厂房垂直布置，尾水渠则平顺地转向下游；（2）露天式高压水道的主管一般不与厂房正交，宜接近平行或斜交，而仅支管与厂房正交；（3）避免泄洪时对厂房、升压站、开关站及进出厂交通有不利影响；（4）使发电机到主变的低压母线的距离尽可能缩短，也要求方便高压出线；（5）交通便利，包括主、副厂房间、厂内外、左右岸以及有厂房到升压站、开关站河坝顶的水平交通和垂直交通；尽量给运行、检修、观测人员方便；（6）厂房与其他建筑物及设备等保持一定安全距离，在此前提下布置尽量紧凑；（7）结合地形进行厂区枢纽布置，使土方挖填工程量和混凝土尽量节省。<72 河北工程大学毕业设计（论文）5.3厂房枢纽布置厂区布置是指水电站主厂房、副厂房、引水道、尾水道、变电站及厂房进出通道等相互位置的安排。各建筑物应根据电站厂区具体条件，各自布置在最合理的位置。建筑物之间应相互协调，避免或减少干扰，做到进出线方便，进出水流畅，运行安全可靠，维护管理方便。厂房位置的地形、地质、水文、气象条件应相对优越。考虑分期建设、初期发电的需要和施工条件及交通道路的影响。5.3.1主厂房主厂房是水电站厂房枢纽的中心，位置应首先确定。布置时考虑以下因素：（1）水流条件水轮机的进出水道应尽可能在一条直线上，使水流顺畅，水头损失小。压力管道一般为正向进水。小型水电站受地形条件限制，进水管道直径小，根数少，可以端向进水。尾水应尽可能正向尾水，特殊情况下可端向尾水。尾水渠布置应根据地形、地质、河道流向、泄洪影响等，使水流顺畅，波动小。尾水渠与河道斜交时，交角不宜大于45°。应避免渠中淤积，出口应做导水墙延伸一定长度。（2）地形地质条件主厂房应座落在坚硬完整的岩基上。土基或存在地质缺陷岩基须进行基础处理，满足强度与稳定要求。陡峻河岸上的厂房，应特别注意岸坡稳定问题。（3）交通条件主厂房应位于有交通公路一岸。公路近厂房路段，应水平进厂，保证车辆平稳缓慢进厂。（4）运行条件主厂房朝向力求阳光充足、通风良好的东南方向，避免面对西北，给运行创造良好的环境。主厂房位置应考虑高压输电线路进出线方便。5.3.2副厂房<72 河北工程大学毕业设计（论文）副厂房位置应根据厂区具体地形、地质条件及各房间的具体要求，考虑运行管理方便、安全可靠等因素合理确定。明管引水的高、中水头电站，副厂房宜偏离引水管道正下方位置。5.3.3变电站变电站包括主变压器厂和高压开关站。变电站位置应尽量靠近主厂房，主变场应邻近开关室。站址可在厂坝间、厂房与山坡间、尾水平台及其他空地等处选择，应保证有良好的地基条件。变电站应有适宜的交通，便于运输、安装和检修。高程宜与交通道路同高，高于下游最高洪水位。高压开关站应便于各级电压线路引进和引出，满足采光、通风、防潮、防爆、抗震及电气设备的布置要求。若主变压器进安装间检修，变电站地面高程应与安装间地板同高，敷设搬运变压器进场的轨道。场内通道应满足任一台变压器运出检修而不影响其他变压器运行要求。变电站应便于维护、巡视及排除故障，土建结构经济合理。依据以上要求结合本地地址条件本设计电站厂房设在向阳口村上游300米处，靠永定河左岸，该处河岸为70米高的陡壁，厂址放在断层下盘紧靠陡壁的基岩上，考虑到沿河城大断层为活动性断面，所以将变电站与厂房按“一”字形布置在断层基岩上。厂区枢纽总体布置如下图：1-主厂房；2-装配厂；3-副厂房；4-变电站；5-高压开关站；6-尾水渠；7-进厂公路第6章水电站厂房设计6.1概述水电站厂房是将水能转换为机械能进而转换为电能的场所，是电能生产枢纽的中心，是水工建筑物、水利机械及电气设备的综合体。<72 河北工程大学毕业设计（论文）6.1.1水电站厂房的作用（1）通过一些列工程措施，将水流平顺地引入及引出水轮机将各种必需的机电设备安置在恰当的位置。（2）为机电设备的安装、检修和运行管理提供良好的工作环境。（3）保证按照电力系统的需要，安全、经济、可靠地生产电能。6.1.2水电站厂房的基本要求：（1）安全、耐久、实用，在可能的条件下注意美观；（2）对外交通方便，对内联系便利，便于安装、检修和巡视；（3）力求工程量最少，投资最省、工期最短；（4）有良好的通风、采光、照明、隔热、保温等条件；具有清净、明快的环境；提供运行、检修和观测等人员必要而适宜的工作条件；（5）技术先进，符合现代化要求。6.1.3水电站厂房的基本类型根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：（1）坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝址处，厂房与坝址直接相连，发电用水直接穿过坝体引入厂房。坝后式厂房又可分为挑越式厂房、溢流式厂房、坝内式厂房。（2）河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起拦水作用。（3）引水式厂房。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引入厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房，引水式厂房也可以是半地下式的。此外，水电站厂房还可以按机组类型分为竖轴机组厂房及横轴机组厂房；按厂房上部结构的特点分为露天式、半露天式和封闭式厂房；或按水电站资源的特性分为河川电站厂房、潮汐电站厂房以及抽水蓄能电站厂房等等。本设计采用的是引水式地面厂房。6.1.4水电站厂房的组成（一）厂房的机电设备<72 河北工程大学毕业设计（论文）为了安全可靠地完成变水能为电能并向电网和用户供电的任务，水电站厂房内配置了一系列的机械、电气设备，它们可归纳为以下五大系统：（1）水利系统。即水轮机及其进出口设备，包括钢管、水轮机前的蝴蝶阀（或球阀）、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。（2）电流系统。即所谓电气一次回路系统，包括发电机、发电机引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器、高压开关及配电设备等。（3）机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备如操作柜、油压装置及接力器，蝴蝶阀的操作控制设备，减压阀或其他闸门、拦污栅等的操作控制设备。（4）电气控制设备系统。包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通讯及调度设备等。（5）辅助设备系统。即为设备安装、检修、维护、运行所必需的各种电气及机械辅助设备，包括：厂用电系统：厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统；起重设备：厂房内外的桥式起重机、门式起重机、闸门启闭机等。油系统：透平油及绝缘油的存放、处理、流通设备；气系统（又称风系统或空压系统）：高低压压气设备、贮气筒、气管等；水系统：技术供水、生活供水、消防供水、渗漏排水、检修排水等；其他：包括各种电器及机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。（二）厂房的建筑物组成厂房枢纽的建筑物一般可分为以下四部分：（1）主厂房。指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建筑物，其内装有水轮发电机组及主要的控制和辅助设备，并提供安装、检修设施和场地。（2）副厂房。指为了布置各种控制或附属设备以及工作生活用房而在主厂房邻近所建的房屋。（3）变压器厂。一般设在主厂房旁，场内布置主升压变压器，将发电机输出的电流升压至输电线电压。（4）高压开关站。常为开阔场地，安装高压母线及开关等配电装置，向电网或用户输电。（三）厂房的结构组成<72 河北工程大学毕业设计（论文）水电站厂房分水下、水上两大部分。习惯上把发电机层以下称为水下部分，发电机层以上称为水上部分（下游墙按尾水位高程划分）。前者工程量要占整个厂房的70%左右。厂房水下部分包括尾水管、蜗壳、和机墩三大部分。水上部分包括吊车梁、排架、屋面和楼板等。6.2厂房内部布置厂房内部布置是厂房各项设计的基础，要认真细致地进行，必须要有机械、电气、水工、施工、建筑、暖通等各专业设计人员通力协作，密切配合，多次调整才能完成。厂房内部布置包括：下部块体结构的布置、水轮机层布置、发电机层布置、尾水平台布置、厂房的交通、采光、通风、防潮、采暖、保安防火等。6.2.1下部块体结构的布置厂房下部块体结构的形状和尺寸取决于水流系统设备的布置。（1）水流系统设备的布置水轮机安装高程是厂房的控制高程，根据厂房选用的机组机型确定为350.04m。立轴机组封闭式金属蜗壳整体浇注在混凝土中。蜗壳外围为二期混凝土，厚度由构造要求确定，常为1.2～1.5m，最小不小于0.8m，以减小蜗壳振动，满足施工安装要求，本设计取1.3m。蜗壳及尾水管的形式和尺寸一般由厂家提供，但可根据厂房具体布置要求适当改变。采用联合供水时，蜗壳前有进水阀和伸缩节，常布置在厂内。进水阀上下游侧设有旁通管及阀门，一边开启前向蜗壳注水，净水开启。蜗壳应设进人孔，尾水管进人孔宜设在直锥段，此处为钢衬，宜于开孔，便于观察和检查转轮，由进水阀廊道（或进水阀坑）出入。尾水管为弯肘形，出口设为水闸门，多采用平板闸门，几孔一扇，由设在尾水平台上或下游墙上的纵向承重悬梁挂葫芦启闭。平时搁置在尾水平台下的检修平台上。尾水管之间为尾水隔墩。尾水隔墩上面一般搁置钢筋混凝土板做成尾水平台或尾水闸门检修平台。尾水平台高程与主机房地面同高，便于交通联系。厂房端部的下部块体结构中，设有集水井及水泵房，以排除厂房的渗漏水和尾水管检修时尾水管内的积水，集水井上为水泵房。（2）下部块体结构最小尺寸<72 河北工程大学毕业设计（论文）中低水头电站厂房长度与宽度主要取决于块体结构中蜗壳的平面尺寸与混凝土保护层厚度。高水头水电站主厂房尺寸则主要由发电机定子外径、风道尺寸及附属设备布置情况决定。块体结构二期混凝土的平面尺寸，取决于蜗壳的平面尺寸及施工条件。为便于金属蜗壳的拼装焊接、绑扎钢筋及浇捣混凝土的空间要求，四周外围混凝土厚度不得小于0.8～1.2m，一般为1.2～2.5m，本设计取1.3m。尾水管之间的尾水隔墩，隔墩厚度应不小于1.0～3.0m，本设计取1.0m。二期混凝土外围为一期混凝土水下墙。蜗壳下游侧墙体厚度一般为1.0～3.0m二期混凝土上游侧若为进水阀廊道，应留足进水阀及伸缩节的安装、检修宽度，一般为4.0～4.5m。以上确定的下部块体结构平面尺寸，是根据水流系统设备布置定出的最小尺寸，称下部块体结构最小尺寸。根据上部结构布置需要及其他因素影响，这个尺寸可能会加大，但不能再减小。6.2.2水轮机层布置（1）水轮机层设备布置原则1）发电机支承结构发电机支承结构即机墩，顶部支承着水轮发电机，底部固结于块体结构中。中小型水轮发电机的型式常用的有悬式和伞式两种。本设计采用悬式，悬式发电机的推力轴承位于发电机的上机架，机组重心高。水轮发电机由机墩固定在预定位置，并给机组的安装、检修、维护与运行管理创造有利的条件。机墩必须有足够的强度、刚度及稳定性，并将发电机与水轮机的全部动静荷载传经下部块体结构至基础。中小型立轴机组的机墩常用的形式有：圆筒式机墩、环形梁柱式机墩、梁柱钢架式机墩等，本设计采用圆筒式机墩。圆筒式机墩为一壁厚0.80～1.20m左右的钢筋混凝土厚壁圆筒，中间为圆形水轮机坑，外部呈圆形或八角形。水轮机机坑应满足坑内安装、检修、维护机组的空间要求。构造上由圆筒、悬臂及风罩三部分组成。根据机组安装的程序，先吊入水轮机转轮及顶盖，再吊入发电机下机架，最后吊入发电机转子。因此，圆筒内半径应等于或稍大于水轮机座环内半径，保证机墩内壁座落在水轮机座环上，圆筒外半径应根据发电机定子螺栓位置决定，使通过定子螺栓传到机墩的荷载偏心不致过大，并同时满足螺栓预留孔二期混凝土的尺寸和强度要求。由下支架固定螺栓尺寸确定，<72 河北工程大学毕业设计（论文）则有下机架固定螺栓预留孔二期混凝土尺寸决定，若基础尺寸不够，可由机墩内壁局部挑出一扭退扩大基础以满足要求，但必须大于水轮机转轮半径。若有转轮与水轮机顶盖整体吊装要求，必须大于顶盖半径。风罩墙内半径有发电机通风冷却方式确定。中小型机组多为风道通风，由定子外径加风道宽度确定。风罩厚0.20～0.50m，本设计取0.3m。机墩高度取决于水轮机层设备布置高度要求及机组轴长，但要求水轮机层空间高度不低于3.0～3.5m。圆筒式机墩上设有进人孔，高度不低于1.80～2.0m，本设计取2.0m。宽度不小于1.0～1.5m。取1.0m。圆筒式机墩的优点是：受压抗扭性能好，刚性大，为少筋混凝土，用钢量省，结构简单，施工方便。但水轮机机坑狭小，安装、检修、维护均不方便。2)电流系统设备发电机电流主要由主引出线从风罩外墙上的定子引出端接出，通过主出线道进入母线道，经发电机电压配电装置送入主变压器升压，然后进入高压开关站输往用户或电网。该系统在水轮机层内布置的设备，主要是主引出线和发电机母线及电流互感器、电压互感器等。中小型厂房，发电机主引出线一般由预埋在发电机楼板下的支架固定，四周以铁丝网围护。主引出线可以是铜排或铝排，小型机组常为电缆。主引出线的布置常要求在厂房内的长度最短，用明线，无干扰，出线畅通。主引出线根据厂房主接线形式拼入发电机母线。发电机母线可同样固定在上游侧或下游侧发电机层楼板下的预埋支架上，四周一铁丝网围护，形成一条专用母线道。母线通常与水轮机层其他设备用墙体或屏蔽隔开形成母线廊道。母线应采用明线，无干扰，通风散热条件好，便于运行人员巡视与检修维护。发电机中性点引出线的位置，应与发电机空气冷却器和主引出线错开一定角度布置。3）调速器设备水轮机层布置调速器接力器。大中型机组有环形接力器与推拉接力器。前者直接布置在水轮机顶盖上，后者一般布置在蜗壳断面较小的上游侧，固定在机墩的孔洞中。接力器的动作依靠油压通过回复杆反馈给布置在发电机层楼板上的操作柜。小型机组则直接通过调速器回复杆与位于水轮机顶盖上的调速环推拉杆联结，回复杆的位置根据调速器的布置确定，一般位于蜗壳最小断面的上游侧。4）油、气、水系统该系统一般布置在水轮机层的发电机层楼板下。<72 河北工程大学毕业设计（论文）①油系统：厂房内机电设备用油有两种：变压器及油开关等电器设备用绝缘油和各种轴承润滑及压油操作用透平油。绝缘油的作用是绝缘、散热及消弧；透平油的作用是润滑、散热及传递能量。两种油性质不同，不能相混。为保证各类油处于良好工作状态，应设油系统。中小型厂房油系统一般包括以下内容：a油库：接受并贮存油类的处所。油库内设清油筒贮存清油（净油），并在换油时向充油设备注油。透平油拥有设备均在厂内，油库应尽量布置在厂内。绝缘油用户为主变压器及油开关等用油量大的设备，油库应就近布置在厂外。b油处理室：单机容量大于1000KW的机组，应设置压力滤油机使油循环过滤再生。小型厂房一般不设专门的油处理室，可与贮油设备一起布置在贮油间。c补给油箱：以自流方式补充机组运行过程中各用油设备消耗的油量，一般挂在吊车梁下。d中间排油槽：当油库设在厂外时，厂房下部块体结构中布置中间排油槽存放设备中排出的污油，也可在油库中设污油桶。小型厂房污油桶，常放在水轮机层地板上或油桶间内。e废油槽：收集各台机组露出的废油。小型厂房仅在水轮机层地板上设废油槽。f事故油槽：供充油设备（主变压器及油开关）或油库发生燃烧事故时排油。应布置在充油设备便于排油便于灭火的位置。g油管及阀门：各台机组用油设备间的进油管、回油管及阀门，一般沿水轮机层一侧布置。小型水电站厂房中的有系统设备应尽量简化。透平油桶可放在水轮机层安装间下层地板上，绝缘油桶则放在厂外。②供水系统厂房供水系统包括技术供水、生活供水及消防供水。<72 河北工程大学毕业设计（论文）技术供水对象主要是推力轴承油槽冷却器或直接水冷瓦冷却、发电机上导轴承或下导轴承油槽冷却器、水轮机水润滑导轴承或油润滑油槽冷却器、水轮机主轴密封润滑水、油压装置油槽冷却器、水冷式空气压缩机气缸冷却器、水冷式变压器油冷却器等。技术供水水源应根据电站形式、水头高低、投资多少、运行费用等因素，在满足用水设备对水量、水温、水压及水质的要求下具体选定。水头在12～80m的引水式厂房中，水库水质好，可从输水钢管或蜗壳取水，自流供水。技术供水应有不少于两路的来水，互为备用。消防用水流量应不小于15L/s，水束应能喷射到建筑物可能燃烧的最高点。电站水头大于30m的厂房，可自流供水，本设计即采用自流供水。厂房生活供水一般取自技术供水水源。供水系统水源确定后，水管、阀门及过滤设备等一般均与油、气系统管路一起布置在水轮机层的某一侧。③排水系统厂房内的水工建筑物渗水，机组和钢管伸缩节、阀门和管道接头的漏水，伸缩缝、沉陷缝的渗漏水及水冷式空压机冷却水、消防水等，均需排出厂外。凡能自流排除的均自流排往下游；不能自流排除的应集中排到集水井内，用水泵排往下游，这种排水系统称为渗漏排水系统。机组检修时，蜗壳前的进水阀门或进水闸门关闭，蜗壳及尾水管中的积水自流经尾水管排往下游，待蜗壳及尾水管中的水位与下游水位齐平时，关闭尾水闸门，然后用排水泵排除尾水管及蜗壳中的积水，这种排水系统称检修排水系统。为简化布置，中小型厂房中长将两个排水系统合并，一并排往集水井内，用水泵排往下游。这种排水方式常会因误操作而淹没水泵房。为避免这种事故，可在下部块体结构中分设渗漏排水集水井和水泵房及检修排水集水井和水泵房成两个排水系统。集水井的位置一般位于厂房端部的块体结构中或尾水管中间。积水井底高程应足够低，便于厂内自流排水。④压缩空气系统厂房内压缩空气用户主要有：机组停机制动用气，机组调相运行压低尾水管中水位向转轮室充气用气，机组检修吹扫及风动工具用气，寒冷地区防冻吹气，蝴蝶阀关闭时围带密封用气，调速器油压装置压力容器充气以及高压空气断路器操作灭弧用气等。为满足设备用气要求，厂房内必须设压缩空气系统。压气系统分高压气系统与低压气系统。油压装置和高压空气断路器用气属高压气系统，前者工作压力一般为2450～3920KPa，供气压力为2940～5880KPa；后者工作压力一般为1960～2450KPa，供气压力为3920～14700KPa。其它用气设备均属低压气系统，工作压力一般为490～686KPa，供气压力为686～784KPa。压气系统设备包括高、低压空压机、贮气桶及相应的输气管及阀门等。中小型厂房中压气设备常统一布置在空压机房内。输气管及阀门，一般与油、水管道一起布置在水轮机层的上游侧或下游侧。（2）水轮机层设备总体布置<72 河北工程大学毕业设计（论文）1）平面布置机墩是水轮机层主要构架，机墩之间不应布置其他设备，间距应满足通道宽1.00～1.50m。风罩墙之间须留有一定距离布置发电机主引出线及电气设备。安装间底层可布置透平油油桶间或放置吊车试块。端部应设发电机层通向水轮机层及水泵房的交通楼梯，宽度不小于1.0m，靠边布置。楼梯孔栏杆与机墩外墙间应留1.20～1.50m宽的通道。机墩上下游侧运行通道，若无其他设备布置，净宽1.0m已够。上游侧若布置有母线道或进水阀门廊道，宜尽量布置在上游侧副厂房底层，不占用主厂房通道宽。电流系统设备与油、气、水系统机械管路应在机墩上、下游分侧布置，严格禁止在机械管路下布置电气设备，以免漏油滴水损坏电缆及电气设备。为搬运设备及畅通行人，两侧通道应有一侧的宽度扩大至1.50m以上。中小型水电站厂房的油库及油处理室场布置在厂外。空压机房、电缆间、励磁变压器房等，一般布置在水轮机层的副厂房位置。2）立面布置水轮机层高度决定于机墩高度、设备布置高度、水轮机发电机组轴长、厂房防洪要求等因素，须经综合分析后确定。机械管路及发电机主引出线和母线保护网罩下应有2.5～3.0m的净空。水轮机层总高度不应小于3.0～3.5m。6.2.3发电机层布置（1）发电机层设备布置原则1）发电机的布置形式发电机一般有定子外露、定子埋入和上机架埋入三种布置形式。外露式布置使发电机层显得拥挤，增加上部结构的高度，影响厂房的采光和通风，目前已很少采用。定子埋入式和上机架埋入式使发电机层宽敞，同时由于提高了发电机高程而增加了水轮机高度，可增设一层作为出线层。单机500KW以上的立轴水轮发电机常采用定子埋入式布置，发电机定子全部埋没在发电机层楼板下的机墩风罩内。这种型式有利于各种控制及辅助设备的布置，发电机层宽敞明亮。埋没式布置的发电机多采用密闭式通风，定子周围设置空气冷却器，冷却器冷却后的冷风经专设风道进入转子，热风从定子送入空气冷却器冷却，循环冷却的空气量是固定的。本设计采用定子埋入式布置。2）调速器及机旁盘<72 河北工程大学毕业设计（论文）发电机风道盖板外侧布置水轮机调速器及机旁盘。调速器的油压装置应尽量靠近操作柜，操作柜尽可能靠近接力器，以便于安排回复机构。操作柜应尽可能靠近机旁盘，一边值班人员观察盘柜仪表，并进行开停机手动操作。机旁盘可突出主厂房排架柱边线布置，盘后距墙或柱面0.80m，以便于维护检修。机旁盘与调速器一起布置时，距发电机风道盖板边到机坑边仍可通行，距离不小于0.80m。当上游侧楼板上开有进水阀门吊物孔时，盘的突出部分至吊物孔边缘的距离不小于0.60m。机旁盘和调速器是主要运行监视设备。多机组厂房应尽量使各机组布置做到一致性，使二者位于同一象限。若由于地位限制无法做到一致时，则要求布置成对称。中水头以上水电站厂房的金属蜗壳机组，调速器与机旁盘宜布置在上游侧。3）励磁盘励磁盘是用来控制和调整发电机励磁电流的，与励磁机关系密切。励磁机布置随发电机容量而异，有直接布置在同步发电机转子轴顶，也有与发电机转子轴相联接的单独布置方式，励磁盘最好布置在发电机层。4）桥式起重机厂房起重设备一般为桥式起重机。厂内机电设备的组装、解体、维修，均可利用桥吊进行。①桥吊的起重量与标准跨度：桥吊起重量决定于吊运的最重部件。起重量在147～294KN以上的厂房，一般采用电动双梁双钩桥式起重机，主钩起吊速度慢，一般为0.60～0.80m/s，吊重部件；副钩起吊速度快，一般为5.0～6.0m/s，吊小部件。主副钩极限位置所包围的全部面积称吊钩工作范围，需利用吊车吊装的设备均应位于吊钩工作范围线内。桥式起重机的选择，应根据起重量与跨度从厂家产品系列表中查阅。桥吊标准跨度指桥吊大梁两端轮子中心距。②桥吊安装高程：指吊车梁顶轨道轨面高程，根据吊装最高不见的要求确定。③<72 河北工程大学毕业设计（论文）桥吊布置要求：为满足桥吊的运行及维修要求，机顶与天花板（或屋架下弦）间净距应不小于30cm，在厂房纵向的某段应有拆卸减速装置、卷筒、电动机等部件的空间。安装间长度内，桥吊端边至墙内侧距离，能方便地安装端梁轴销的链接、检修及更换轮轴瓦的空隙。轨道梁端设阻进器，防止发生意外时，吊车仍能安全停车。侧墙内侧应设吊车梁顶检修人员让车间距0.60m，否则应设让车小室。安装间应设司机及检修人员上下的交通攀梯。5）安装间主厂房发电机层端部或中间设有安装间，是机组安装及解体、检修的场所，荷载大，受冲击荷载作用，与主机房以永久变形缝分开。结构上，与主机房组成一个共同的空间构架，面积应满足检修场地及装、卸货要求。宽度须与主机房同宽，地面高程应尽量与发电机层地板同高。6）吊物孔、楼梯、主副通道吊车吊运范围线内的发电机层地板上应设有吊物孔，布置在机组之间或装配场内；若水轮机前设有进水阀门，上游侧机组间楼板应设进水阀门吊孔。吊物孔应加盖，以策安全。如有通风要求，盖板可做成空格透气。发电机层应有通向水轮机层楼梯，一般布置在端部位置。上、下游侧及机组间应留有运行通道，并有一侧作为主通道。（2）发电机层总体布置1）平面布置①主机房布置：根据水轮发电机的型号及外形尺寸，在平面图上定出机组中心线位置及风道外径轮廓，然后确定调速器及机旁盘的布置。机组之间为两边均有设备的操作过道，宽度不得小于2.5m，小型机组可减少为2.0m。机旁盘前局部地区应有1.5m宽过道。端部机组的风道盖板外侧与通往水轮机层的楼梯孔栏杆间应有不小于1.50m宽的过道，并满足桥吊吊装边机组的距离要求。永久变形缝邻接机组的风道盖板外侧距缝边应满足结构布置宽度的要求，不小于1.0～1.5m。主机房的上下游侧通道应有一侧较宽，作为吊运最大部件通行的主通道，宽度2.0～2.5m，避免吊运部件通过运行机组顶部，以免额外增加厂房高度，另一侧过道若为无设备布置的维护单面过道，1.0m宽已够，最小可为0.80m。若为一侧布置有设备的单面操作过道，1.2～1.5m宽足够。励磁盘的位置根据厂房具体情况，可在上游侧或下游侧或其他合适位置。合理确定主机房楼板进水阀门吊孔及吊物孔位置。②安装间布置：安装间应位于主厂房交通道路连接的一端。地面高程与交通道路同高，并高于下游最高洪水位。地板高程与发电机层地板同高，以充分利用工作场地，增加安装检修面积。<72 河北工程大学毕业设计（论文）安装间面积按一台机组扩大性检修面积确定。根据机型确定扩大性检修主要部件及检修位置。中小型机组主要部件为发电机转子、水轮机转轮、发电机上机架、水轮机顶盖四大件。检修位置布置时，部件之间及部件与墙及固定设备之间应留有0.80～1.50m的净距，满足安装检修工艺及交通要求。利用吊车吊装的设备及部件应布置在吊车吊钩工作范围线内。安装间的基础应座落在岩基上。为便于发电机带轴转子的安装检修，转子停放位置应设转子轴孔，下设轴承台固定转子机轴法兰盘。2）立面布置根据水轮发电机与调速器、机旁盘及吊桥的外形尺寸，按吊运最高部件通过主通道时的垂直及水平向安装距离要求及桥吊主钩极限位置高度，确定发电机层的剖面布置。6.2.4尾水平台布置弯肘形尾水管顶板露出厂房下游墙体以外部分的上部结构一般为尾水平台，有固结于尾水隔墩上的立柱及板梁系统构成。尾水平台高程与发电机层地板同高，有利于厂外两岸交通联系及设备搬运，宽度不小于1.2m。6.2.5厂房的交通、采光、通风、防潮、采暖、保安防火（1）厂内交通立轴机组厂房中的机电设备布置在不同高程的楼层与房间里，运行管理中需进行频繁的水平联系及上下联系。水平联系通过设备间的通道几个房间的门实现，上下联系通过楼梯、爬梯实现。过门及楼梯的宽度和楼梯坡度应满足运行巡视、检修搬运要求。中央控制室与主机房间的门或楼梯属重要通道，宽度不小于1.2m，坡度～为宜。主机房通向水轮机层楼梯，宽度不下于1.0m，坡度。楼梯应尽量避开设备，靠边布置，但应便于通行。上吊车梁顶、下集水井、进主阀廊道、蜗壳进人孔及尾水管进人孔等处的垂直通道设爬梯。（2）采光中小型地面厂房尽可能采用自然光，使厂内光线充足，光照均匀。在主副厂房墙上开窗，采光较有效，开窗高度不小于房间进深的。主厂房下游侧布置大面积玻璃窗，窗户面积约为发电机层地板面积的～<72 河北工程大学毕业设计（论文）左右为宜。窗台下槛比发电机层地面高1m左右，保证窗子附近有足够的光线，便于通风。中控室机主机房的采光，应防正面光线直射仪表盘面，避免产生反光，妨碍运行巡视。夜间及水下部分房间安排合适的人工照明，包括工作照明、事故照明、检修照明及警卫照明等。（3）通风地面厂房宜采用自然通风。主、副厂房进风面按夏季最有利的风向布置。进风窗下缘距室内地面高度不应高于2.0m寒冷地区的冬季进风口不应低于4.0m。（4）采暖冬天厂房内应保证一定温度。主机房、水轮机层、母线道或电缆间等，一般不必设采暖系统，利用发电机热风、设备的电热风机电辐射可维持必要的温度。发热量不足的局部地点，可局部设置采暖装置，但不得采用火炉采暖。（5）防潮地面厂房水下部分房间和设备，应注意防潮，避免受朝后造成电气设备短路、失灵而发生误动作或引起机械设备加速锈蚀。防潮也可改善厂房的运行条件。防潮的措施是防渗、防漏、排水、通风和局部烘烤。产生冷凝水的机械管路应予外部封护。（6）保安防火厂房保安防火应予特别重视，电站的火灾事故将造成严重后果。主厂房及个房间都应布置消防设施、消防器材及通道。厂房内设安全出口及疏散走廊。所有厂房的门都朝外开。6.3厂房轮廓尺寸的确定水电站厂房尺寸是随着厂房内部布置工作的深化面逐步确定。在进行初步布置和方案比较阶段，可先拟定一个轮廓尺寸作为基础，常用的方法有：按水轮机发电机制造厂提供的设备及其部件的尺寸资料；利用已建同类型厂房尺寸资料；当缺乏这些资料时，采用下列方法估算：<72 河北工程大学毕业设计（论文）6.3.1主厂房长度主厂房的长度由主机间和安装间的长度确定，而主机间的长度则主要取决于机组台数、机组段的长度和边机组段的加长。因此，主厂房的长度可以表达为：式中：—主厂房的长度；—机组台数；—机组段长度；—边机组段加长；—安装间长度；—厂房所有缝的宽度。各部分的确定方法如下。（1）机组段长度机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离，也称为机组间距。在确定机组段长度时，应根据各层主要设备（如发电机及其风罩、蜗壳、尾水管等）的纵向尺寸，综合考虑各层的布置要求，包括机组附属设备、主要交通通道以及结构等的布置要求确定。①发电机层：式中：—发电机风罩外径；—发电机风罩内径，本设计为8.4m；—风罩壁厚,一般为0.3～0.4m,本设计取0.3m；—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1.8m。将以上数据代入公式：②蜗壳层：式中：—蜗壳在厂房纵向的尺寸，本设计；—蜗壳外围的混凝土结构厚度，至少取0.8～1.0m，本设计取1.0m。将以上数据代人公式：③尾水管层：式中：—尾水管的宽度，本设计为5.44m；—尾水管边墩的混凝土厚度，至少取0.8～1.0m，本设计取1.0m。将以上数据代入公式：机组段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长度。（2）边机组段加长<72 河北工程大学毕业设计（论文）一般主厂房的一端是安装间，另一端的机组称为边机组。一般边机组段加长取=(0.1～1.0)，为水轮机的标称直径。安装间在厂房左侧时取较小值，在厂房右侧时取较大值。本设计安装间在厂房右侧，取1.0。因此，(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(1.0～1.5)。高水头混流式水轮机和悬式发电机采用偏小值，低水头轴流式水轮机和伞式发电机以及贯流式机组采用偏大值。本设计取1.2。因此，综上，主厂房的长度为：6.3.2主厂房的宽度以机组段中心县为界，厂方宽度可分为上游侧宽度和下右侧宽度两部分。式中：—风罩外壁至上游墙内侧，取。—发电机风罩壁厚，取0.3m。—发电机风罩内径，取为8.4m.所以，主厂房上游侧需布置电气设备，机组附属设备及其他要求，所以本设计上游侧取为，下游侧的宽度比减小1m，即：所以此宽度是净宽，指上、下游内墙间距离，墙厚取0.5m。6.3.3主厂房的高度（1）水轮机的安装高程水轮机的安装高程已在水轮机选型部分求出为350.04m。(2)主阀室底板高程式中：D—压力钢管的直径，本设计为3.08m；—为一人的高度，,本设计取1.8m。<72 河北工程大学毕业设计（论文）因此，(3)尾水管底板高程式中：—导叶高度，本设计为0.5m；—尾水管高度，本设计为5.2m。因此，（4）主厂房基础开挖高程式中：—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，大中型水电站或土基取3～4m。本设计取3m。因此，（5）水轮机层地面高程式中：—蜗壳从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。本设计为1.16m；—蜗壳顶部混凝土厚度。根据经验，一般至少取0.8～1.0m，大型机组可取2～3m。本设计取。因此，，水轮机层地面高程一般取的整数倍，本设计取（6）发电机装置高程式中：—进人孔高度，一般取1.8～2.0m，至少取。本设计取；—进人孔顶部厚度，一般为左右。本设计取。因此，（7）发电机层地面高程①保证水轮机层发电机出线和油、气、水管道的布置要求。式中：—水轮机层净高，一般不小于3.5～4.0m，本设计取为。因此，②考虑发电机布置方式和选定机组或套用机组发电机主轴长度的影响。本设计采用定子埋入式布置。所以，。式中:—定子高度。本设计为。因此，<72 河北工程大学毕业设计（论文）③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。式中：—下游设计洪水位，本设计为；—防洪超高，一般为0.5～1.0m。本设计取。因此，综上，（8）安装间高程一般情况下，安装间高程应尽量与发电机层地面高程和对外交通道路高程同高，即：（9）桥吊轨顶高程式中：—运送线路上最高固定设备的高度。本设计采用定子埋入式布置，为上机架的高度，即为；—吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距，一般为0.6～1.0m，本设计取；—最大吊运部件的高度，本设计取；—吊运部件与吊钩间的距离，一般为1.2～1.5m，本设计取；—主钩最高位置至轨顶面距离，可由起重机主要参数表查出。本设计取。因此（10）厂房顶高程式中：—起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸，可由起重机主要参数表查出。本设计取；—小车顶与屋面大梁或屋架下弦地面的净距，为检修吊车需要此净距一般取。本设计取；—屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保温防水层的厚度之和。本设计为。因此，6.4厂房结构布置6.4.1概述厂房结构布置在厂房内部布置的基础上进行，要点如下：（1）柱网布置尽可能采用等跨或接近等跨（柱距相差≤<72 河北工程大学毕业设计（论文）10%），但要避免柱脚落在引水钢管和尾水管的正上方；在装配场应避开大门的位置。（2）一般大型电站一个机组段应各设一条伸缩缝、沉降缝、防震缝，与装配场之间也要分缝。在缝的两侧一般布置双柱。中型电站主机间小于40m者可不分缝，而只与装配场分缝。（3）各层接板的次梁间距也尽可能布置成等跨或接近等跨。但发电机层由于孔洞多而不规则，较难布置成等跨。其他水轮机层、装配场和副厂房均不难做到等跨。（4）将荷载大的房间尽可能布置在底层或下层，或直接布置于岩基或大体积混凝土上。荷载小的房间设于顶层或上层。（5）装配场由于荷载最大，一般采用密肋形结构，次梁的间距1.5～2.5m板厚0.25～0.5m。（6）发电机层荷载也较大，特别在接近装配场的部分，次量间距一般1.8～2.2m，板厚0.15～0.25m。（7）其他水轮机层和副厂房的荷载相对较小，楼板厚度8～12cm即可，次梁间距2.5～3.0m左右。（8）如无特殊要求，屋面系统的荷载最轻，板厚8cm即可。如果采用预制预应力装配式板，厚度4～6cm已够，但寒冷地区要加厚。次梁间距3.0～4.0m。也可用大型屋面板，可省去次梁。（9）主、副厂房的排架一半固定于水下大体积混凝土、尾水或进水闸墩、基础板之上或直接嵌入基岩，充分利用这些结构嵌固使之与计算假定吻合。（10）结构布置上应尽量减少排架的横向侧移，如可利用大坝或后山坡加锚筋混凝土与之联系等。排架的纵向应用钢筋混凝土通过圈梁等加强联系。厂房结构布置的任务是：确定厂房各部分结构构件在各种设备荷载作用下最经济合理的构体形式及相互间的连接关系；估计各构件尺寸，为厂房结构设计打下基础。6.4.2主厂房的分缝与止水（1）分缝沉降伸缩缝——为防止厂房地基不均匀沉陷，减小下部结构受基础约束产生的温度和干缩应力，沿厂房长度方向设置的伸缩缝和沉降缝(永久缝)。<72 河北工程大学毕业设计（论文）特点：一般都是贯通至地基，只在地基相当好时，伸缩缝才仅设在水上部分，但也需每隔数道伸缩缝设一道贯通地基的沉降伸缩缝。施工缝——根据施工条件设置的混凝土浇筑缝(临时缝)。（2）止水厂房水上部分的永久缝中常填充一定弹性的防渗、防水材料，以防止在施工或运行中被泥沙或杂物填死和风雨对厂房内部的侵袭。厂房水下部的永久缝应设置止水，以防止沿缝隙的渗漏，重要部位设两道止水，中间设沥青井。止水布置主要取决于厂房类型、结构特点、地基特性等，应采用可靠、耐久而经济的止水型式。6.4.3主厂房结构系统的传力过程根据主厂房空间结构系统，传力过程一般如下：中小型厂房结构传力过程因厂房具体结构形式和结构布置不同而不尽相同。6.4.4主厂房结构组成及作用<72 河北工程大学毕业设计（论文）水电站地面厂房结构可分为上部结构和下部结构两部分。上部结构包括屋面系统、构架、吊车梁、围护结构及楼板，通常为钢筋混凝土结构，设计方法与一般工业建筑相同。下部结构主要由机座、蜗壳、尾水管、基础板和外墙组成，为大体积水工钢筋混凝土结构，其结构设计比较复杂，要符合《水工钢筋混凝土结构设计规范》。其各组成构建的作用如下：（1）屋盖结构屋盖结构起着围护和承重的双重作用，包括：①屋面板。它直接承受屋面荷载，如风、雨、雪和自重等，并将它们传给屋架或屋面大梁。②屋架或屋面大梁。它承受屋盖上部的全部荷载及自重，传给排架柱或壁柱。（2）吊车梁吊车梁承受吊车荷载（包括起吊部件在厂房内部运行时的移动垂直集中荷载），以及吊车在起重部件时，启动或制动时产生的纵、横向水平荷载，并将它们传给排架柱或壁柱。（3）排架柱或壁柱排架柱或壁柱承受屋架或屋面大梁、吊车梁、外墙传来的荷载和自重，并将它们传给厂房下部结构的大体积混凝土。如果排架柱与屋面大梁刚接，称为刚架，其荷载包括屋盖上部全部荷载，作用同排架柱。（1）发电机层和安装间楼板发电机层楼板承受着自重、机电设备静荷载和人的活荷载，传给楼板的梁系，进而传给发电机机座和水轮机层的排架柱。安装间楼板承受自重、活荷载以及检修或安装时的机组荷载，传给楼板的梁系，进而传到基础，当安装间没有下层时就传给排架柱。（2）围护结构①外墙。承受风荷载，并将它传给排架柱或壁柱。②抗风柱。承受厂房两端山墙传来的风荷载，并将它传给屋架或屋面大梁和基础或厂房下部结构的大体积混凝土块。③圈梁和连梁系。承受梁上砖墙传下的荷载和自重，并传给排架柱或壁柱。（3）发电机机座发电机机座承受从发电机层楼板传来的荷载和水轮发电机组等设备重量、水轮机轴向水压力和机座自重，并将他们传给座环和蜗壳外围混凝土。（4）蜗壳和水轮机座环（固定导叶）蜗壳和水轮机座环将机座传下来的荷载通过座环传到尾水管上，另外水轮机层的设备重量和活荷载通过蜗壳顶板也传到尾水管。<72 河北工程大学毕业设计（论文）（1）尾水管尾水管承受水轮机座环和蜗壳顶板传来的荷载，经尾水管框架（由尾水管顶板、闸墩、边墩和底板构成）结构在传到基础上。结束语向阳口二级水电站初步设计是大学阶段最后一个设计，也是至关重要的一个设计，这次设计与以往的课程设计有所不同，它是我大学四年学习知识的一个总结，这个设计的完成需要以前学过的知识和当前设计资料的有机结合，能够对我大学期间的学习有一个概括的反应，同时也是我即将步入社会，参加相关专业工作的一个初步了解。毕业设计是大学时期的最后一次设计，也是大学学习生活的最后一个学习环节。通过本次设计使我对以前学过的专业指导有了一个概括的复习，加深了对专业知识的了解，并且对以后参加工作后的应用有了进一步的认识，通过本次毕业设计，我不仅更深一步的掌握了水利水电的专业知识,而且对以前所学的基础和理论知识也有了系统的、全面的了解，培养了我综合运用所学知识与技能和分析与解决工程实际问题的能力，使我们受到工程技术和科学技术的基本训练以及工程技术人员所必需的综合训练，并相应地提高各种能力，如：调查研究、理论分析、设计计算、绘图、撰写论文和说明书等，通过毕业设计使我培养实事求是、谦虚谨慎的科学态度和刻苦钻研、勇于创新的科学精神。在设计过程中，指导老师耐心指导，同学之间向老师积极提问，抓紧设计内容和进度，同学之间关爱有加，精诚合作，培养了一种团结合作的精神，在本次设计中我认识到，团结的力量的伟大，在设计的过程中，同学们为了一个共同的目标而努力奋斗。虽然大家各自的分工可能不同，但相互协助的优良品质让我深深的明白：无论在学习、工作实践中都要贯彻以人为本的思想，要多多学习交流，凝聚产生力量，团结产生希望。在本次设计中我学到了很多东西，不仅专业知识的加深的掌握，而且更重要的是一种认真负责，精诚合作的精神，我将把这种精神运用到以后的工作生活中，让这种精神在我以后的人生中发扬光大。<72 河北工程大学毕业设计（论文）谢辞向阳口二级水电站初步设计是在很多人的共同努力下完成的。首先感谢我们的知道老师简新平老师，感谢他在百忙之中能够抽出时间来安排我们的毕业设计，并且给我们提供设计的有关资料和讲解设计的主要步骤，简老师耐心的解答我们的疑惑，给我们的设计提出了不少宝贵建议，给予我们很大的帮助。其次感谢和我们一起做设计的同组同学们，在设计过程中虽然我们设计的内容不同，但大家精诚合作，一起探讨，一起研究，互帮互助，在设计过程中充分发挥了团队合作的力量，所以我们的设计才能如期完工。总之，感谢所有帮助过我的人。此次设计中依然存在一些问题，它不是很完善，还请各位老师和同学多多批评指正，发现什么问题及时提出，我会虚心接受并努力改正，在以后的学习中我会更加努力，发扬团结一致的精神，用实际的行动解决实际问题。谢谢！<72 河北工程大学毕业设计（论文）参考文献[1]徐招才等《水电站》中国水利水电出版社1994年[2]刘启钊《水电站》中国水利水电出版社1998年[3]马吉明《水电站》黄河水利出版社2009年[4]吴持恭《水力学》高等教育出版社1983年[5]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》水利水电出版社1983年[6]水电站机电设计手册编写组《水电站机电设计手册——电气一次》水利水电出版社1983年[7]河海大学、清华大学、天津大学《水利水能规划》水利水电出版社1986年[8]马文英刘建中李显军《水工建筑物》黄河水利出版社2003年[9]《水电站厂房设计》水利电力出版社1987年[10]《水利水电工程专业毕业设计指南》中国水利水电出版社2001年<72 河北工程大学毕业设计（论文）<72'