第4頁(yè)共37頁(yè)摘要本設(shè)計(jì)為向陽(yáng)口二級(jí)水電站廠房設(shè)計(jì)與仿真，該電站為引水式日調(diào)節(jié)電站，在華北電網(wǎng)上擔(dān)任峰荷與調(diào)相任務(wù)，對(duì)改變?nèi)A北地區(qū)用電緊張狀態(tài)，充分合理利用水能資源，緩解電力系統(tǒng)高峰供電的緊張狀態(tài)起積極作用，向陽(yáng)口II級(jí)電站的興建，對(duì)提高京津唐電力系統(tǒng)的靈活性，充分利用水能，具有十分重要的意義。電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距幽州車站2.8km，下有距沿河城車站3.2km，攔河壩采用重力壩，電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距幽州車站2.8km，下有距沿河城車站3.2km，攔河壩采用重力壩，本設(shè)計(jì)主要包括：最大水頭確定水輪機(jī)的特征水頭：、最小水頭、設(shè)計(jì)水頭。由電站的正常蓄水位，下游水位和死水位就可以求得水輪機(jī)的特征水頭。機(jī)組臺(tái)數(shù)可以根據(jù)單機(jī)容量求得。根據(jù)電站的主要水力特點(diǎn)以及水輪機(jī)系列型譜，參照單機(jī)容量確定水輪機(jī)型號(hào)。計(jì)算并選擇了水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑和水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，并且計(jì)算出了安裝高程，吸出高等參數(shù)。由水頭選擇蝸殼類型，確定蝸殼的主要參數(shù)：包角大小、斷面形狀、進(jìn)口斷面流速。通過(guò)水力計(jì)算（其中中間斷面的頂角點(diǎn)、底角點(diǎn)采用直線變化規(guī)律），確定各中間斷面尺寸。根據(jù)電站要求選擇彎肘型尾水管。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管，參照標(biāo)稱直徑確定各部分尺寸。樞紐布置中包括綜合地質(zhì)、地形、水文等各方面的要求，確定壩型、壩線以及樞布置，尤其是廠房的布置進(jìn)行了仔細(xì)的研究討論，最后確定廠房布置在右岸，溢流壩布置在左岸。此外還進(jìn)行了開挖，地基處理等問(wèn)題的設(shè)計(jì)。廠房布置中包括確定了廠房各層高程，主廠房、副廠房、安裝間的平面尺寸，以及發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層、尾水管層的平面布置。此外還有橋吊、房頂及一些細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)所有設(shè)計(jì)內(nèi)容均是按所學(xué)水工建筑物和水電站的基本知識(shí)所設(shè)計(jì)，所有設(shè)計(jì)均符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)范規(guī)定。關(guān)鍵詞：蝸殼；尾水管；裝機(jī)容量；轉(zhuǎn)輪直徑；安裝高程；廠房布置；水電站。

AbstractThedesignofhydropowerplantasxiangyangmouthleveldesignandsimulation,thepowerstation,adjustforwatertype,innorthChinagridasloadandthetask,tochangePRCPMhuabeiregion,sufficientelectricitytensionsandrationalutilizationofwaterresourcesinthepowersystemofpowertoeasetensionspeak,thepositiveroleofgradeIIxiangyangmouth,toimprovetheflexibilityoftianjintangpowersystem,makefulluseofwater,hastheextremelyvitalsignificance.First,inLanHeBaforhydropowerstationshachenglinealongtheriverandthecitystatebetweentheupstreamdamisquietstateQingYankm,underthe2.8kmawayfromthetown,bytheLanHeBa3.2dam,First,inLanHeBaforhydropowerstationshachenglinealongtheriverandthecitystatebetweentheupstreamdamisquietstateQingYankm,underthe2.8kmawayfromthetown,bytheLanHeBa3.2dam,）Thisdesignismainlyinclude:thebiggestcharacteristicofhydraulicheadhead:sure,theminimumhead,headofdesign.Bythepowerofthenormalstoragelevelandlowerlevelandthelevelofdeathcanbeobtainedtheturbinecharacteristichead.Unitscanbeobtainedaccordingtothecapacityofthenumber.Accordingtothecharacteristicsofthemainpowerhydraulicturbineusingmatlab,andtheseriesofcapacitytodeterminetheturbinemodel.Calculationandchoiceofturbineturbinerunnerdiameterandthewheelspeed,andcalculatedtheinstallationelevation,epispastichigherparameters.Bythehead,spiraltypeselectionofmainparameters:spiralAnglecross-sectionshape,size,importedsectionvelocity.Throughthehydrauliccalculationofthemiddlesection(includingvertexpoints,points:usingthestraight-linevariation),todeterminethesectionaldimensionsbetween.Accordingtotherequirementofpowerbendancontailpipe.ThisdesignUSESthestandardconcretepipe,elbowtodeterminethesizeofeachpartofnominaldiameter.Thegenerallayoutofcomprehensivegeology,topography,includingvariousaspectsofhydrology,determinethedam,damaxisanddecorate,especiallytheplantlayoutcarefullystudiedanddiscussed,thefinaldeterminationbuildinglayout,decorateintherightsideofthezeya.Inadditiontotheexcavation,foundationtreatment,etc.Intheworkshoparrangementincludinghasdeterminedworkshopeachelevation,mainworkshop,vice-workshop,installmentplanesize,aswellasgeneratorlevel,hydraulicturbinelevel,drafttubelevelplanelayout.Inadditionalsohasthebridgetohang,theroofandsomedetailstructuredesign.Thethisdesignalldesigncontentispressesstudiesthehydraulicengineeringstructureandthehydroelectricpowerstationelementaryknowledgedesigns,alldesignsconformtothepresentdesignrelatedstandardstipulation.Keyword:Volute;Drafttube;Installedcapacity;Runnerdiameter;Installstheelevation;Workshoparrangement;Hydroelectricpowerstation.

目錄摘要 1Abstract 21工程概況 41.1工程概況 41.1.1流域概況 41.1.2流域開發(fā)概況 41.1.3該樞紐的興建在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的意義 41.2水庫(kù)及主要建筑物的特征 42基本資料 62.1水文特征 62.1.1年徑流 62.1.2設(shè)計(jì)洪水 62.1.3年沙量及氣象 72.2工程地質(zhì) 82.2.1地質(zhì)概況 82.2.2廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問(wèn)題 82.2.3對(duì)外交通 92.2.4建筑材料 93水輪機(jī)選型設(shè)計(jì) 103.1機(jī)組臺(tái)數(shù)與單機(jī)容量的選擇 103.1.1機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇 103.1.2單機(jī)容量的選擇 113.2水輪機(jī)特征水頭的確定 113.2.1最大水頭Hmax 113.2.2最小水頭Hmin 123.2.3設(shè)計(jì)水頭Hr 123.2.4加權(quán)平均水頭Hav 123.3水輪機(jī)型號(hào)及主要參數(shù)的選擇 123.3.1水輪機(jī)型號(hào)選擇 133.3.2HL220型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 133.3.4兩種方案的比較分析 163.4蝸殼的形式和尺寸的確定 173.4.1蝸殼形式的選擇 173.4.2混凝土蝸殼設(shè)計(jì)理論 173.4.3蝸殼尺寸的計(jì)算 183.5尾水管形式和尺寸的確定 193.5.1尾水管形式的選擇 193.5.2尾水管尺寸的確定 193.6調(diào)速器和油壓裝置的選擇 203.7發(fā)電機(jī)的選擇 203.7.1發(fā)電機(jī)的形式 203.7.2水輪發(fā)電機(jī)的尺寸和重量 214.水電站樞紐的總體布置 234.1廠房樞紐布置 234.2廠房建筑物的組成 244.2.2水電站廠房的基本類型 245水電站廠房設(shè)計(jì) 245.1廠房構(gòu)造 245.2主廠房的上部結(jié)構(gòu) 255.2.1屋頂 255.2.2構(gòu)架 255.2.3吊車梁 255.2.4外墻 255.2.5樓板 265.3主廠房的下部結(jié)構(gòu) 265.4主廠房平面設(shè)計(jì) 265.4.1主廠房長(zhǎng)度的確定 265.4.2主廠房寬度的確定 275.6副廠房的布置與設(shè)計(jì) 28淺談水利水電工程施工管理 292000chydropowerengineeringconstructionmanagement 32結(jié)束語(yǔ) 34謝辭 351工程概況1.1工程概況1.1.1流域概況永定河為河海流域五大水系之一。上游分為兩大水系，北支為洋河，南支為桑干河，在官?gòu)d以上30km處的朱關(guān)屯匯合，永定河在官?gòu)d以上流域面積為47000km2,永定河自官?gòu)d至三家店河道110km，落差330m,平均坡降1/300，區(qū)間流域面積1600km2，河道穿行于軍都山峽谷之中，統(tǒng)稱為官?gòu)d山峽。官?gòu)d水庫(kù)于1955年建成，運(yùn)用以來(lái)對(duì)防洪起了巨大作用，經(jīng)水庫(kù)調(diào)蓄上游來(lái)水，均勻下泄，以滿足下游工農(nóng)用水的需要。1.1.2流域開發(fā)概況官?gòu)d山峽流域具有豐富的水資源，目前已經(jīng)開發(fā)的有：官?gòu)d水電站，下馬嶺水電站，下葦?shù)晁娬?，以及下游的三家店水閘等，同時(shí)在官?gòu)d山峽的下游，又建造了梯級(jí)開發(fā)電站，即安家莊I,II級(jí)電站。1.1.3該樞紐的興建在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的意義該電站為引水式日調(diào)節(jié)電站，在華北電網(wǎng)上擔(dān)任峰荷與調(diào)相任務(wù)，對(duì)改變?nèi)A北地區(qū)用電緊張狀態(tài)，充分合理利用水能資源，緩解電力系統(tǒng)高峰供電的緊張狀態(tài)起積極作用，向陽(yáng)口II級(jí)電站的興建，對(duì)提高京津唐電力系統(tǒng)的靈活性，充分利用水能，具有十分重要的意義。1.2水庫(kù)及主要建筑物的特征該電站在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰與調(diào)相的任務(wù)，其日調(diào)節(jié)水庫(kù)為大青巖水庫(kù)，入庫(kù)徑流由官?gòu)d水庫(kù)控制，所以用官?gòu)d水庫(kù)下泄流量作為本電站的發(fā)電水量，而官?gòu)d水庫(kù)的出庫(kù)年徑流系列及均值為14.04億立米（1955～1972年）作為大青巖水庫(kù)入庫(kù)系列的均值。電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距幽州車站2.8km，下有距沿河城車站3.2km，攔河壩采用重力壩，其主要數(shù)據(jù)如下：最大壩高27.5m壩頂高5.0m壩長(zhǎng)112.5m正常高水位409.0m最高洪水位409.0m死水位405.0m總庫(kù)容645萬(wàn)調(diào)節(jié)庫(kù)容245萬(wàn)壩頂高程411.0m最大泄流量2200溢流壩段長(zhǎng)27.5m非溢流段長(zhǎng)27.5m最大單寬流量32.7發(fā)電引水隧洞全長(zhǎng)4876.6m，進(jìn)口底高程395.0m，縱坡2.3%，圓形斷面，洞徑7.5m，沿洞線主要穿過(guò)中厚層硅質(zhì)灰?guī)r，走向與洞線近正交，中段穿過(guò)霏細(xì)巖石。沖沙導(dǎo)流隧洞位于攔河壩左岸，施工期間可作導(dǎo)流用，建成后用以沖砂，放空水庫(kù)及分泄部分洪水用，洞長(zhǎng)219.8m，直徑5.0m，進(jìn)口底高程388.0m，縱坡6.6%，出口底高程388.5m，其最大最小流量分別為156和126。為了利于沖砂以保護(hù)發(fā)電洞，沖砂洞進(jìn)口在壩上有30m處，位于發(fā)電洞下部，形成雙層進(jìn)水口。高壓管道穿過(guò)薄層，厚層和中層硅質(zhì)灰?guī)r，穿過(guò)F5斷層。主管直徑3.4m，高壓管道全部采用鋼板襯砌。電站廠房在向陽(yáng)口村上游300m處，靠永定河左岸，該處河岸為70m高的陡壁，廠址放在斷層下盤緊靠陡壁的基巖上，考慮到沿河城大斷層為活動(dòng)性斷面，因此，將變電站與廠房按“一”字型布置在斷層底基巖上。2基本資料2.1水文特征2.1.1年徑流時(shí)段55-5656-5757-5858-5959-6060-6161-6262-63流量23.686.26418.8014.4127.7413.3813.8215.6263-6464-6565-6666-6767-6868-6969-7070-7171-727.3017.8210.517.5718.1711.4811.9112.637.54向陽(yáng)口Ⅱ級(jí)水電站的日調(diào)節(jié)水庫(kù)為大青巖水庫(kù)，入庫(kù)徑流由上游的官?gòu)d水庫(kù)控制，故官?gòu)d水庫(kù)的下泄水量作為本電站的發(fā)電水量，區(qū)間來(lái)水很少，考慮該部分水量可與水庫(kù)蒸發(fā)及水流下泄的沿程損失互為補(bǔ)償，所以不另行計(jì)算。1.官?gòu)d水庫(kù)出庫(kù)年水量采用官?gòu)d建庫(kù)運(yùn)行以來(lái)（1922-1972）的17年出庫(kù)年徑流系列及均值14.04億立米作為大青巖水庫(kù)的入庫(kù)系列和均值表2·117年的出庫(kù)年徑流系列（流量單位：億）2.1.2設(shè)計(jì)洪水壩址，廠址的洪水由兩部分組成，其一為官?gòu)d——大青巖，官?gòu)d——向陽(yáng)口的區(qū)間洪水，其二為官?gòu)d水庫(kù)下泄洪水。廠址的設(shè)計(jì)洪水按官?gòu)d—向陽(yáng)口間50年一遇洪水加官?gòu)d水庫(kù)下泄600計(jì)算，校核洪水按區(qū)間50年一遇洪水加官?gòu)d下泄600計(jì)算。表2·2洪峰流量（）斷面設(shè)計(jì)校核大青巖壩址910+600=15101600+600=2200向陽(yáng)口廠址1800+600=24003000+600=3600表2·3向陽(yáng)口II級(jí)電站尾水位與流量關(guān)系如下表水位（m）348.6349.5350351352流量（）058106265480水位（m）353354355356357流量（）76011501750257035402.1.3年沙量及氣象大青巖入庫(kù)沙量，主要由官?gòu)d水庫(kù)下泄沙量決定，自1955-1972年資料，官?gòu)d水庫(kù)下泄沙量的均值為163萬(wàn)噸，可作為大青巖水庫(kù)年均入庫(kù)泥沙量。本流域處于山區(qū)，夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雨，年平均降雨量536mm，主要集中在7，8月份。各年平均氣溫變化不大，均值約為11.7℃,年內(nèi)氣溫變化大，六月份最高氣溫40.2℃，二月份最低氣溫-22.9℃2.2工程地質(zhì)2.2.1地質(zhì)概況永定河由官?gòu)d流入官?gòu)d山峽，出三家店流向華北平原，河道寬約50～150m，河床是不對(duì)稱得階梯狀，河流兩岸山澗溝谷發(fā)育與河床呈羽毛狀排列，切割較深，河床坡底較陡，呈“V”字型。工作區(qū)出露的巖石，主要為遠(yuǎn)古界震旦系薊縣統(tǒng)，霧逆山咀硅質(zhì)灰?guī)r，含礫石英砂巖，還有少量零分布的火層巖和變質(zhì)巖，第四系松散堆積物主要是河床沖積層和山坡上的堆積物及崩積物。向陽(yáng)口區(qū)以沿河城大斷裂為代表的祁呂賀蘭山字型起控制作用本區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要由三組，一組走向NM320～340；一組走向?yàn)镹E20～40;一組走向?yàn)镹E50～70，另外層間錯(cuò)動(dòng)為較發(fā)育，基本順層，局部均層斷裂互相交錯(cuò)，構(gòu)成棋盤格式，但由于主要應(yīng)力的不均衡性，北東向一組數(shù)量少。本地區(qū)地震烈度，根據(jù)地震地質(zhì)大隊(duì)建議，基本烈度為7度。本區(qū)河水，地下水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。2.2.2廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問(wèn)題廠區(qū)位于向陽(yáng)口村的西南側(cè)，永定河左岸，岸坡陡立，成65～76度角與河床沙礫石層相接，山坡局部為坡積物所覆蓋，陡崖巖體為震旦紀(jì)霧迷山咀硅質(zhì)條帶灰?guī)r，陡坡頂以上緩坡部分為順層侵入的霏細(xì)石。廠區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造主要受沿河大斷層的控制，該斷層沿左岸坡角切過(guò)，走向NE60,傾向SE,傾角70℃，斷層在平面上呈舒緩坡?tīng)?，破碎帶寬度較大，在本區(qū)近300m，是祁呂系代表性斷裂，近期活動(dòng)比較明顯。本區(qū)是可以修建廠房的，但廠房時(shí)應(yīng)該在斷層的一盤（下盤緊靠陡崖）為宜。調(diào)壓井跨度較大，據(jù)目前資料分析井筒下部三分之二段處于巨厚層硅質(zhì)灰質(zhì)巖中，巖坡平緩（傾角3度）對(duì)洞壁穩(wěn)定是有利的，但上部三分之一處于霏細(xì)巖中，高角度裂隙發(fā)育對(duì)洞壁及洞頂穩(wěn)定均十分不利，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視。高壓管道段一般布置在工程地質(zhì)條件較好，只在叉管水平段因巖層產(chǎn)狀平緩，且臨近沿河城大斷裂，巖石相對(duì)破碎，工程地質(zhì)條件稍差，應(yīng)做好襯砌和防滲措施，各段f，k建議如下：表2·4f，k樁號(hào)布置措施樁號(hào)4+889.6——4+922.1——4+951.6——4+983.75——5+021.1F4-643-41K600250-320320-40060廠房設(shè)置在沿河城大斷裂北西側(cè)一盤上，廠基巖石為中厚硅質(zhì)灰?guī)r，由于受斷層影響，完整性稍差，但其承載力已滿足要求，過(guò)廠基的斷層規(guī)模不大，對(duì)建筑物穩(wěn)定性無(wú)影響，只按一般斷層處理即可，廠房后邊坡完整性較好，建議按75度削坡，但對(duì)中下部之薄層硅質(zhì)灰?guī)r，建議進(jìn)行表面噴漿保護(hù)，以防其在外力作用下風(fēng)化坍塌。2.2.3對(duì)外交通現(xiàn)有交通運(yùn)輸條件：有豐（臺(tái)）沙（城）鐵路沿本工程附近通過(guò)，距壩址附近車站為豐沙I線，幽州車站（在壩址上游約2.3km）和沿河城車站（在壩址下游約3.2km，距廠址約9km）對(duì)外交通公路，現(xiàn)有沿河城村至齋堂的簡(jiǎn)易公路，接齋堂至雁翅通往北京的公路干線，可通汽車，由沿河城至齋堂的公路大約1.5km，目標(biāo)較低，需進(jìn)行適當(dāng)?shù)男奚?，可達(dá)四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可作為電廠永久對(duì)外交通線。施工場(chǎng)內(nèi)交通，擬將舊同（大同）塘公路適當(dāng)修善，作為施工期主要場(chǎng)內(nèi)交通，其中由大青巖壩址至向陽(yáng)口廠址間約13km長(zhǎng)的公路做成永久公路，大部件（主變壓器運(yùn)輸重40多噸）運(yùn)輸擬由沿河城車站或雁翅車站卸車后，用60噸拖車由公路運(yùn)至廠區(qū)。2.2.4建筑材料料廠位于沿河城村附近，距大青巖壩址7-9km，距廠址4-6km，運(yùn)距較遠(yuǎn)，但交通方便，位于同塘公路線上，存在的問(wèn)題是占農(nóng)口較多，儲(chǔ)量可滿足要求，質(zhì)量除含泥量較大，施工需進(jìn)行沖洗外，一般也滿足要求.。3水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)在水輪機(jī)設(shè)計(jì)中，合理選擇水輪機(jī)，對(duì)于充分利用水能，保證可靠而正確的運(yùn)行，降低造價(jià)，節(jié)約管理費(fèi)用等有密切關(guān)系。水輪機(jī)選型的主要任務(wù)：選定水輪機(jī)的特征水頭，擬定水輪機(jī)的臺(tái)數(shù)和型號(hào)；選定水輪機(jī)的標(biāo)稱直徑、額定轉(zhuǎn)速、吸出高程、安裝高程等參數(shù)，確定水輪機(jī)的蝸殼和尾水付之東流的型式和尺寸，確定調(diào)速器、油壓裝置的型式和尺寸以及估算發(fā)電機(jī)的尺寸和重量等設(shè)計(jì)內(nèi)容。3.1機(jī)組臺(tái)數(shù)與單機(jī)容量的選擇3.1.1機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇在總裝機(jī)容量確定的情況下，可以擬定出不同的機(jī)組臺(tái)數(shù)方案。當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)不同時(shí)，則單機(jī)容量不同，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速也就不同，有時(shí)甚至水輪機(jī)的型號(hào)也會(huì)改變，從而影響水電站的工程投資、運(yùn)行效率、運(yùn)行條件以及產(chǎn)品供應(yīng)。因此，在選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)從下列幾方面綜合考（1）機(jī)組臺(tái)數(shù)與設(shè)備制造的關(guān)系當(dāng)選用的機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，機(jī)組單機(jī)容量較小，尺寸也較小，對(duì)制造能力和運(yùn)輸條件要求較低，但其單位千瓦所消耗的材料較多，加工制造的工作量較大，故總造價(jià)較高。（2）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站投資的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，不僅機(jī)組本身的單位千瓦造價(jià)較高，而且增加了閥門、管道、調(diào)速器等輔助設(shè)備及電器設(shè)備的套數(shù)，電器結(jié)線也較復(fù)雜，廠房的總平面尺寸也較大，機(jī)組的安裝維護(hù)工作量也將增加，因此，水電站的單位千瓦投資將隨機(jī)組臺(tái)數(shù)的增加而增加。（3）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行效率的關(guān)系當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)不同時(shí)，水電站的平均效率也不同。當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中承擔(dān)基荷工作時(shí)，選用臺(tái)數(shù)較少、尺寸較大的機(jī)組可提高電站的平均效率。（4）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系 當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，水電站的運(yùn)行方式機(jī)動(dòng)靈活，易于調(diào)度，每臺(tái)機(jī)組的事故影響較小，檢修工作較易安排。但運(yùn)行、檢修、維護(hù)的總工作量及年運(yùn)行費(fèi)用和事故率將隨機(jī)組臺(tái)數(shù)的增多而增大。因此，機(jī)組臺(tái)數(shù)不宜太多。上述各種因素既相互聯(lián)系又相互對(duì)立，不可能同時(shí)全部滿足，所以在選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)針對(duì)電站具體情況，且大多數(shù)該情況下機(jī)組臺(tái)數(shù)用偶數(shù)，所以選用4臺(tái)機(jī)組。3.1.2單機(jī)容量的選擇單機(jī)容量N=6/4=1.5萬(wàn)kw,水輪機(jī)額定出力Nr=N/98%=15306kw3.2水輪機(jī)特征水頭的確定水輪機(jī)的任一工作狀況的工作性能可采用水輪機(jī)的水頭、流量、效率、出力和轉(zhuǎn)速等工作參數(shù)之間的關(guān)系來(lái)描述。水輪機(jī)的水頭也稱工作水頭，指單位重量水體通過(guò)水輪機(jī)時(shí)能量減小值，水輪機(jī)水頭隨電站上、下游水位而變化。為此常用最大水頭，最小水頭，設(shè)計(jì)水頭來(lái)表征水輪機(jī)的運(yùn)行范圍和工作特性。3.2.1最大水頭Hmax最大水頭Hmax，是允許水輪機(jī)運(yùn)行的最大凈水頭，對(duì)水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)有決定性的影響?？捎上率竭M(jìn)行Q值估算水輪機(jī)出力：N=9.81ηQH （3.1）試算：（1）初選定Q=20m3/s,由表2·3查得Q=0m3/s時(shí)，相應(yīng)的Z下=348.6m，Q=58m3/s時(shí)，相應(yīng)的Z下=349.5，用內(nèi)差法計(jì)算出Q=20m3/s時(shí)，相應(yīng)的Z下=348.91。已知Z上=409.0m，η=0.80，考慮沿程等水頭損失，則 H1=0.97(Z上-Z下) （3.2）=0.97×(409.0-348.91)=58.29mN1=9.81×0.80×20×58.29=9149kw(2)選定Q=58m3/s,由表2·3查得相應(yīng)的Z下=349.5mH2=0.97(Z上-Z下)=0.97×(409.0-349.5)=57.72mN2=9.81×0.80×58×57.72=26273kw而實(shí)際N=15000kw，介于9149kw與26273kw之間，所以實(shí)際最大水頭介于58.29m與57.72m之間，再用內(nèi)差法算得Hmax=58.09m，此時(shí)對(duì)應(yīng)的Q=32.9m，Z下=349.11m故最大水頭Hmax=0.97（Z上-Z下）=0.97×(409.0-349.11)=58.09m3.2.2最小水頭Hmin最小水頭Hmin，是保證水輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最小凈水頭。當(dāng)4臺(tái)機(jī)組同時(shí)發(fā)電時(shí)，所對(duì)應(yīng)的流量也同理由試算法求得，負(fù)荷出力應(yīng)與N=6萬(wàn)kw相接近。(1)令Q=106m3/s,查表2·3得Z下=350m,已知Z上=405mH1=0.97(Z上-Z下)=0.97×(405-350)=53.35mN1=9.81×0.80×106×53.35=44381kw（2）選定Q=265m3/s，由表2·3查得相應(yīng)的Z下=351m，已知Z上=405m H2=0.97(Z上-Z下)=0.97×(405-351)=52.38mN2=9.81×0.80×265×52.38=108936kw再由內(nèi)差法算出當(dāng)N=60000時(shí)，Hmin=53.11m,相應(yīng)的Q=146m，故最小水頭Hmin=0.97(Z上-Z下)=0.97×(405-350.25)=53.11m3.2.3設(shè)計(jì)水頭HrHr=4Hmax/[(Hmax/Hmin)?+1]2=55.52m (3.4)所以設(shè)計(jì)水頭Hr=55.52m3.2.4加權(quán)平均水頭Hav加權(quán)平均水頭Hav,是一定期間所有可能出現(xiàn)的水輪機(jī)水頭的加權(quán)平均值，是水輪機(jī)在其附近運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的凈水頭。已知該電站為引水式水電站，所以Hav≈Hr=55.52m3.3水輪機(jī)型號(hào)及主要參數(shù)的選擇3.3.1水輪機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)該水電站的水頭變化范圍5311～5809m，在水輪機(jī)系列型譜表3—4（《水電站》河海大學(xué)）中查出HL220型水輪機(jī)可使用。3.3.2HL220型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇3.3.2.1轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算查表3-6和圖3-12可得由此初步假定,效率，代入得:（3·5）采用與其接近的標(biāo)稱直徑為D1=2.0m3.3.2.2轉(zhuǎn)速器的計(jì)算單位轉(zhuǎn)速，初步假定將、（對(duì)于河床式水電站，而）故，。將，代入（3-33）得：（3·6）采用與其接近且同步轉(zhuǎn)速，磁極對(duì)數(shù)6。(3)效率及單位參數(shù)修正查表3-6（《水電站》河海大學(xué)）可得HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為ηmax=91％，模型轉(zhuǎn)輪直徑為D1m=0.46m,由ηmax=1-(1-ηMmax)(D1m/D1)=93.3％,則效率修正值為△η=ηmax-ηMmax=93.3％-91％=2.3％,考慮到模型與原形水輪機(jī)在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的△η值中再減去一個(gè)修正值ξ?，F(xiàn)取ξ=1.3％,可得效率修正值△η=2.3％-1.3％=1.0％,由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的效率為ηmax=0.91+0.01=92％,在限制工況下的效率為η=0.89+0.01=90％(與上述假設(shè)相近)單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算：△n1/n10=(ηmax/ηMmax)?-1=(0.92/0.91)?-1=0.55％ (3.7)由于△n1/n10<3％,按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速及單位流量可不修正由上可見(jiàn)，是正確的故，為正確的。3.3.2.4工作范圍檢驗(yàn)（4）工作范圍的檢驗(yàn)Q1max=Nr/9.81D2Hr(Hr)?η=1.048m3/s<1.15m3/s (3.8)則水輪機(jī)的最大引用流量為Q=Q1maxD2Hr?=31.24m3/s (3.9)與特征水頭HmaxHmin和Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為n1min=nD1/(Hmax)?=250×2/(58.09)?=65.60r/minn1max=nD1/(Hmin)?=250×2/(53.11)?=68.61r/minn1r=nD1/(Hr)?=250×2/(55.52)?=67.10r/min3.3.2.5吸出高度的計(jì)算計(jì)算如下表表3.1吸出高度計(jì)算表項(xiàng)目水頭()58.0953.1155.52單位轉(zhuǎn)速65.6067.1068.61氣蝕系數(shù)0.190.1870.185修正值0.0450.0470.0496.165.805.50吸出高度1.621.842.16吸出高度采用式（3·10）3.3.3HL230型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇3.3.3.1轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算查表3-6和圖3-12可得由此初步假定,效率，代入得:（3·11）采用與其接近的標(biāo)稱直徑為D1=2.0m3.3.3.2轉(zhuǎn)速器的計(jì)算單位轉(zhuǎn)速，初步假定將、（對(duì)于河床式水電站，而）故，。將，代入（3-33）得：（3·12）采用與其接近且同步轉(zhuǎn)速，磁極對(duì)數(shù)6。(3)效率及單位參數(shù)修正查表3-6（《水電站》河海大學(xué)）可得HL220型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為ηmax=91％，模型轉(zhuǎn)輪直徑為D1m=0.46m,由ηmax=1-(1-ηMmax)(D1m/D1)=93.3％,則效率修正值為△η=ηmax-ηMmax=93.3％-91％=2.3％,考慮到模型與原形水輪機(jī)在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的△η值中再減去一個(gè)修正值ξ?，F(xiàn)取ξ=1.3％,可得效率修正值△η=2.3％-1.3％=1.0％,由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的效率為ηmax=0.91+0.01=92％,在限制工況下的效率為η=0.89+0.01=90％(與上述假設(shè)相近)單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算：△n1/n10=(ηmax/ηMmax)?-1=(0.92/0.91)?-1=0.55％ (3.13)由于△n1/n10<3％,按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速及單位流量可不修正由上可見(jiàn)，是正確的故，為正確的。3.3.3.4工作范圍檢驗(yàn)（4）工作范圍的檢驗(yàn)Q1max=Nr/9.81D2Hr(Hr)?η=1.048m3/s<1.15m3/s (3.14)則水輪機(jī)的最大引用流量為Q=Q1maxD2Hr?=31.24m3/s (3.15)與特征水頭HmaxHmin和Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為n1min=nD1/(Hmax)?=250×2/(58.09)?=63.40/minn1max=nD1/(Hmin)?=250×2/(53.11)?=68.201r/minn1r=nD1/(Hr)?=250×2/(55.52)?=67.10r/min3.3.3.5吸出高度的計(jì)算計(jì)算如下表表3.2吸出高度計(jì)算表項(xiàng)目水頭()58.0953.1155.52單位轉(zhuǎn)速63.4067.1068.20氣蝕系數(shù)0.190.1870.185修正值0.0450.0470.0496.165.805.50吸出高度1.621.842.16吸出高度采用式（3·16）3.3.4兩種方案的比較分析為了便于比較分析，現(xiàn)將這兩種的有關(guān)參數(shù)列入下表：表3·4水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表序號(hào)項(xiàng)目HL220HL2301模型轉(zhuǎn)輪參數(shù)推薦使用的水頭范圍50～8535～652最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速721153最優(yōu)單位流量115011004最高效率9289氣蝕系數(shù)0.1330.1706原型水輪機(jī)參數(shù)工作水頭范圍53.11～58.0953.11～58.097轉(zhuǎn)輪直徑2.02.08轉(zhuǎn)速635.2115.49最高效率95.291.910額定出力482004820011最大引用流量214.40228.9812吸出高度1.84-5.313安裝高程267.46251.72由上表可見(jiàn)，HL220型水輪機(jī)方案的工作范圍包含了較多的高效率區(qū)域運(yùn)行效率較高，氣蝕系數(shù)較小，安裝高程較高，有利于提高年發(fā)電量和減小廠房的開挖工程量；而HL230水輪機(jī)方案的機(jī)組轉(zhuǎn)速較高，有利于減小發(fā)電機(jī)尺寸，降低發(fā)電機(jī)造價(jià)，但這種機(jī)型的水輪機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的造價(jià)較高。據(jù)以上分析，在制造供貨方面沒(méi)有問(wèn)題時(shí)，初步選用HL220型方案較為有利3.4蝸殼的形式和尺寸的確定3.4.1蝸殼形式的選擇 蝸殼是反擊式水輪機(jī)的重要引流部件。根據(jù)材料可分為混凝土蝸殼和金屬蝸殼兩種，當(dāng)水頭大于40米時(shí)，由于混凝土結(jié)構(gòu)不能承受過(guò)大的內(nèi)水壓力，常采用鋼板焊接或鑄鋼蝸殼，統(tǒng)稱金屬蝸殼。由于該電站水頭大于40米，所以選用金屬蝸殼。3.4.2混凝土蝸殼設(shè)計(jì)理論水力計(jì)算確定蝸殼各部分尺寸，由于蝸殼直接與水輪機(jī)座環(huán)相連，因此必須知道座環(huán)的尺寸，包括高度、外直徑、內(nèi)直徑、蝸殼斷面形狀及設(shè)計(jì)流量與包角金屬蝸殼的進(jìn)口斷面的形狀為圓形，金屬蝸殼的包角比鋼筋混凝土的包角大，為340o?350o，多用345o.圓斷面的半徑從進(jìn)口至尾部隨著流量的減小而減小，蝸殼斷面的半徑較小，為了便于與座環(huán)連接，斷面形狀由圓形逐步過(guò)渡到橢圓形斷面。蝸殼包角大小直接影響蝸殼的平面尺寸，包角大時(shí)（接近），水輪機(jī)流量全部經(jīng)蝸殼進(jìn)口斷面進(jìn)入水輪機(jī)，因此進(jìn)口斷面較大；包角較小時(shí)，部分流量直接進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，經(jīng)進(jìn)口斷面進(jìn)入水輪機(jī)的流量減少，進(jìn)口斷面尺寸相應(yīng)減小，包角為時(shí)蝸殼寬度最小。3.4.3蝸殼尺寸的計(jì)算（1）進(jìn)口斷面流量Q對(duì)于任一斷面，為了保證流量均勻進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，則通過(guò)任一斷面的流量為Qi=Qmaxφi/360° (3.17)式中：φi—從蝸殼鼻端到斷面i的包角 Qmax—水輪機(jī)設(shè)計(jì)流量，取31.24m3/s Qo=Qmaxφo/360°=31.24×345°/360°=29.94m3/s（2）進(jìn)口斷面流速Vo蝸殼進(jìn)口斷面流速可根據(jù)下式計(jì)算：V=ac(Hp)? (3.18)式中：Hp—設(shè)計(jì)水頭，為55.52m ac—與水頭及蝸殼材料有關(guān)的系數(shù)，查《水電站》（?？七m用）表1—6得ac=0.923,Vo=ac(Hp)?=0.923×(55.52)?=6.88m/s（9）由圓斷面計(jì)算圖的幾何關(guān)系得Xi=φi/C+(2roφi/C-h2)? ρi=(Xi2-h2)? ai=ro+Xi Ri=ai+ρi表3.3蝸殼圓形斷面計(jì)算表（φi的變化幅度通常采用30°）斷面號(hào)φiΦi/Cro2roφi/Ch2(2roφi/C-h2)?XiXi2ρiΑiRi03450.251.80.900.20.841.081.181.182.884.0613150.231.80.830.20.791.021.041.112.823.9322850.211.80.760.20.750.960.921.062.763.8232550.191.80.680.20.690.880.770.982.683.6642250.161.80.580.20.620.780.610.902.583.4851950.141.80.500.20.550.690.480.822.493.3161650.121.80.430.20.480.600.360.752.403.153.5尾水管形式和尺寸的確定3.5.1尾水管形式的選擇尾水管是反擊式水輪機(jī)的重要過(guò)流部件，其性能好壞直接影響水輪機(jī)的效率和運(yùn)行狀況。裝有尾水管使水輪機(jī)多利用一部分水頭和一部分水流動(dòng)能，其型式和尺寸在很大程度上影響到電水電站下部土建工程的投資和水輪機(jī)運(yùn)行的效率及穩(wěn)定性。因此，合理3.5.2尾水管尺寸的確定（1）進(jìn)口直錐段進(jìn)口直錐段是一段垂直的圓錐形擴(kuò)散管，其內(nèi)壁設(shè)金屬里襯，以防止旋轉(zhuǎn)水流和渦帶脈動(dòng)壓力對(duì)管壁的破壞。其單邊擴(kuò)散角θ的最優(yōu)值為：混流式水輪機(jī)θ=7°～9°；對(duì)于轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)θ=8°～10°。（2）中間彎肘段（肘管）中間彎肘段是一段90°轉(zhuǎn)彎的變截面彎管，其進(jìn)口斷面為圓形，出口斷面為矩形。本設(shè)計(jì)水頭小于150m，平均流速大于6m/s，為防止高速水流，特別是高含沙量水流對(duì)肘管內(nèi)壁混凝土的沖刷和磨蝕，應(yīng)設(shè)金屬里襯。（3）出口擴(kuò)散段出口擴(kuò)散段是一段水平放置、兩側(cè)平行、頂板上翹α角的矩形擴(kuò)散管。其頂板仰角一般取α=10°～13°，當(dāng)出口寬度過(guò)大時(shí)，可按水工結(jié)構(gòu)要求加設(shè)中間支鐓，支鐓厚度取bs=(0.1～0.15)Bs，并考慮尾水門槽布置的需要，出口擴(kuò)散段內(nèi)通常不加金屬里襯。（4）尾水管的高度h根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高度h應(yīng)滿足如下要求：轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)h≥2.3D1,最低不小于2.0D1;高水頭混流式水輪機(jī)（D1>D2）,h≥2.2D1;低水頭混流式水輪機(jī)（D1<D2）,h≥2.6D1,最低不小于2.3D1。（5）尾水管的水平長(zhǎng)度尾水管的水平長(zhǎng)度是指機(jī)組中心線到尾水管出口斷面的距離，通常取L=(3.5～4.5)D1,本設(shè)計(jì)取L=4.5D1。表3.4尾水管尺寸表D1hLB5D4h4h6L1h512.64.52.721.351.350.6751.821.2225.29.05.442.702.701.3503.642.44根據(jù)《水電站》教材，H<200m時(shí),h1+h2=(0.12～0.15)D1,h1、h2、h3按水輪機(jī)型號(hào)及方法確定。tan8°=(D4-D3)/2h3 (3.25) 求得h3=(2.7-2.09)/2tan8°=2.17m 表3.4混凝土標(biāo)準(zhǔn)肘管尺寸表D1D4h4B4L1h6aR6a1R7a2R811.3521.3522.7041.750.670.4871.161.4870.8150.1070.78222.7042.7045.483.51.340.9742.322.9561.630.2141.5643.6調(diào)速器和油壓裝置的選擇反擊式水輪機(jī)的調(diào)速功按下式估算A=(200～250)Q(HmaxD1)? (3.26)式中：Hmax—水輪機(jī)最大水頭，58.09m Q—最大水頭下發(fā)出額定出力時(shí)的流量 D1—水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑，2.0mQ=Nr/9.81Hmaxη=15306/(9.81×58.09×0.9)=29.84m3/sA=(200～250)×29.84×(58.09×2)?=(64327.2～80409)N.m>30000N.m所以選擇大型調(diào)速器主配壓閥直徑d=(4V/3.14νTs)?式中：V—管路中油的流速，本設(shè)計(jì)取V=2m/s Ts—導(dǎo)葉從全開到全關(guān)的直線關(guān)閉時(shí)間選用3s所以d=(4×0.0179/3.14×2×2)?=0.0755m=75.5mm3.7發(fā)電機(jī)的選擇水輪機(jī)的發(fā)電機(jī)分為懸式和傘式兩種，懸式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一般大于，而傘式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一般小于，因此,選擇傘式水輪發(fā)電機(jī)，且傘式水輪發(fā)電機(jī)組總高度較低，從而可降低水電站廠房高度，結(jié)構(gòu)較輕。3.7.1發(fā)電機(jī)的形式一般情況下，當(dāng)水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速n>150r/min時(shí)用懸式水輪發(fā)電機(jī)，前面已計(jì)算出本設(shè)計(jì)水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n=250r/min，所以采用懸式水輪發(fā)電機(jī)。3.7.2水輪發(fā)電機(jī)的尺寸和重量（1）主要尺寸的計(jì)算發(fā)電機(jī)的主要尺寸包括定子鐵芯內(nèi)徑Di，定子鐵芯長(zhǎng)度lt，定子鐵芯外徑Da①極距τ查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》，極距與每極的容量關(guān)系：τ=Kj(Sf/2P)? (3.27)式中：Sf—發(fā)電機(jī)額定容量，Sf=N/cosφ=15000/0.8=18750KVA P—磁極對(duì)數(shù)，12對(duì) Kj—系數(shù)，一般取8～10，本設(shè)計(jì)取8.5 τ=8.5×(18750/2×12)?=45cm②發(fā)電機(jī)在飛逸狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的飛逸線轉(zhuǎn)速VfVf=KfV (3.28)式中：Kf—飛逸系數(shù)，對(duì)于混流式水輪機(jī)Kf=1.7～2.0,取1.8V—轉(zhuǎn)子額定線轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f=50Hz時(shí)，在數(shù)值上等于極距τ，取45 Vf=1.8×45=81m/s③定子內(nèi)徑DiDi=2Pτ/3.14 (3.29)式中：P─磁極對(duì)數(shù)，取12對(duì) τ─發(fā)電機(jī)極距，為45cm Di=2×12×45/3.14=344cm④定子鐵芯長(zhǎng)度lt (3.30)lt=Sf/(CDi2ne)式中：Sf─發(fā)電機(jī)額定容量，Sf=18750KVA ne─額定轉(zhuǎn)速，此水輪機(jī)n=ne=250r/minDi─定子內(nèi)徑，取344cmC─系數(shù)，查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3─5，取0.0000045lt=18750/(0.0000045×3442×250)=140.8cm⑤定子鐵芯外徑Da查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)》，當(dāng)ne≤166.7r/min時(shí),Da=Di+1.2τ (3.31) 當(dāng)ne>166.7r/min時(shí),Da=Di+τ (3.32)式中：Di─定子內(nèi)徑，344cmτ─極距，45cm因此水輪機(jī)ne=250r/min,所以Da=344+45=389cm(2)外形尺寸計(jì)算①平面尺寸計(jì)算a、定子機(jī)座外徑D1當(dāng)214r/min≤ne<300r/min,Di=1.2Da(3.33)由于ne=250r/min,則D1=1.2Da=1.20×389=466.8cmb、風(fēng)罩墻內(nèi)徑D2當(dāng)Sf≤20000KVA,D2=D1+2.0m(3.34)當(dāng)Sf>20000KVA,D2=D1+2.4m(3.35)此發(fā)電機(jī)Sf=18750KVA,D2=D1+2.0=6.668mc、轉(zhuǎn)子外徑D3D3=Di-2δ≈Di=344cm(3.36)式中：δ─單一空氣間隙（初步估算可忽略不計(jì)）d、下機(jī)架最大跨度D4當(dāng)10000〈Sf≤100000KVA,D4=D5+0.6m(3.37)當(dāng)Sf>100000KVA,D4=D5+1.2m(3.38)式中：Ds─水輪機(jī)基坑直徑，取3.0mD4=D5+0.6=3+0.6=3.6me、推力軸承外徑D6，勵(lì)磁機(jī)外徑D7根據(jù)此發(fā)電機(jī)的容量，查《水電站機(jī)電手冊(cè)》D6=2.3m,D7=1.5m②軸向尺寸計(jì)算a、定子機(jī)座高度h1 由于ne=250r/min>214r/min所以h1=lt+2τ=140.8+2×45=230.8cm(3.39)b、上機(jī)架高度h2當(dāng)發(fā)電機(jī)為懸式承載機(jī)架時(shí)，h2=0.25Di(3.40)當(dāng)發(fā)電機(jī)為非承載機(jī)架是，h2=0.1Di(3.41)本設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)為懸式非承載發(fā)電機(jī)，Di為定子內(nèi)徑所以h2=0.1×344=34.4cmc、推力軸承高度h3，勵(lì)磁機(jī)高度h4，副勵(lì)磁機(jī)高度h5，永磁機(jī)高度h6 表3.5尺寸表 發(fā)電機(jī)Sf(KVA)<20000≥20000h310001500～2000h41500～18002000～2400h5600800～1200h6500600～900d、下機(jī)架高度h7h7=0.12Di=0.12×344=41.28cm(3.42)e、定子機(jī)座支撐面到下機(jī)架支撐面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離h8h8=0.15Di=0.15×344=51.6cm(3.43)f、下機(jī)架承載面到主軸法蘭盤之間的距離h9根據(jù)相關(guān)資料，h9一般為700～1500mm，本設(shè)計(jì)取1000mmg、轉(zhuǎn)子磁軛軸線高度h10 h10=lt+(500～600)mm,本設(shè)計(jì)取600mm (3.44)h10=1408+600=2008mmh、發(fā)電機(jī)主軸高度h11h11=(0.7～0.9)H(3.45)式中：H—發(fā)電機(jī)總高度，H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h8+h9=786.8cmh11=0.8H=0.8×786.8=629.44cmi、定子鐵芯水平中心線到主軸法蘭盤底面的距離h12h12=0.46h1+h10=0.46×2308+2008=3069.68mm(3.46)③發(fā)電機(jī)重量估算水輪發(fā)電機(jī)總重量Gf=K1(Sf/ne)?(3.47)式中：Gf─發(fā)電機(jī)總重量(t) Sf─發(fā)電機(jī)額定容量 ne─發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 K1─系數(shù)，此發(fā)電機(jī)為懸式，取8～10，本設(shè)計(jì)取8.5Gf=8.5×(18750/250)?=151.17t發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子重量一般可按發(fā)電機(jī)總重量的1/2估算Gz=0.5Gf=75.6t(3.48)發(fā)電機(jī)的飛輪力矩GD2GD2=K2Di3Di?lt(3.49)式中：K2─經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取5.2 Di─定子內(nèi)徑，3.44m lt─定子長(zhǎng)度，1.408m GD2=5.2×(3.44)3×(3.44)?×1.408=552.8t·m2 4.水電站樞紐的總體布置4.1廠房樞紐布置水電站廠房是電能生產(chǎn)樞紐的中心，是水工建筑物、水利機(jī)械及電氣設(shè)備的綜合體。廠房的功用是：通過(guò)一系列工程措施，將水流平順的引入及引出水輪機(jī)，并為廠房?jī)?nèi)機(jī)電設(shè)備的安裝檢修和運(yùn)行管理提供良好的工作環(huán)境，保證能夠按照電力系統(tǒng)的需要，安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地生產(chǎn)電能。電站廠房在向陽(yáng)口村上游300米處，靠永定河左岸，該處河岸為70米高的陡壁，廠址放在斷層下盤緊靠陡壁的基巖上，考慮到沿河城大斷層為活動(dòng)性斷面，所以將變電站與廠房按“一”字形布置在斷層基巖上。4.2廠房建筑物的組成4.2.2水電站廠房的基本類型水電站所處的自然地理?xiàng)l件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件千差萬(wàn)別，各不相同，為獲得最佳動(dòng)能經(jīng)濟(jì)效益而修建的廠房形式也是各不相同。按結(jié)構(gòu)特征可分為引水式廠房、壩后式廠房、河床式廠房三種，引水式廠房一般位于河岸，廠壩間距離較長(zhǎng)，發(fā)點(diǎn)流量由飲水建筑物引入孤立的廠房?jī)?nèi)，通常為地面式廠房，引水式廠房也可建在地下，構(gòu)成地下式廠房；壩后式廠房直接位于擋水壩后，發(fā)點(diǎn)流量由埋在壩體內(nèi)的壓力管道引入廠房，一定條件下，廠房可布置在溢流面下成溢流式廠房，也可布置在壩體空腔內(nèi)成壩內(nèi)式廠房；低水頭大流量的下游河段修建廠房常與大壩一起當(dāng)水成河床式廠房。按機(jī)組主軸布置方式分為立軸機(jī)組廠房和臥軸機(jī)組廠房，立軸機(jī)組廠房?jī)?nèi)機(jī)組主軸呈垂直向布置，廠房的高度達(dá)，設(shè)備在高度方向可分層布置，廠房較寬敞整齊，平面面積較小，對(duì)樞紐布置有利。廠房下部結(jié)構(gòu)為大體積混凝土，整體性強(qiáng)，適合下游水位變幅大或者下游水位較高的情況采用，臥軸機(jī)組廠房?jī)?nèi)機(jī)組主軸呈水平向布置。廠房的高度小，下部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有尾水設(shè)施。場(chǎng)內(nèi)大部分機(jī)電設(shè)備集中布置在發(fā)電機(jī)層，布置緊湊，廠房施工與機(jī)電設(shè)備的安裝、檢修及運(yùn)行管理方便，造價(jià)較低。但平面占用面積較大，設(shè)備布置顯得擁擠，運(yùn)行巡視不便。本設(shè)計(jì)為引水式水電站廠房，廠房與壩不直接相連，發(fā)電用水由引水建筑物引入廠房。 5水電站廠房設(shè)計(jì)5.1廠房構(gòu)造水電站廠房樞紐是建筑物和機(jī)械、電器設(shè)備的綜合體。一向分為四部分：主廠房、副廠房、主變壓器場(chǎng)和高壓開關(guān)站，廠房建筑物是為安裝機(jī)械和電器設(shè)備服務(wù)的。這些設(shè)備共分為五大系統(tǒng)：水流系統(tǒng)、電流系統(tǒng)、電器設(shè)備控制系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)，以上五大系統(tǒng)各有各的作用及要求，必須相互協(xié)調(diào)配合，共同發(fā)揮作用。5.2主廠房的上部結(jié)構(gòu)水電站主廠房的上部結(jié)構(gòu)包括屋面系統(tǒng)、構(gòu)架、吊車梁、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及樓板，通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其中構(gòu)架是上部結(jié)構(gòu)的骨髓，它在橫向?yàn)椐嵝螛?gòu)架，在縱向則以聯(lián)系梁、吊車梁等相連接，形成空間骨架5.2.1屋頂屋架跨度應(yīng)為廠房寬度，屋架高度為跨度的1/6～1/8，本設(shè)計(jì)取1/8；屋架坡度i取9°。5.2.2構(gòu)架構(gòu)架是廠房上部結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)，屋頂荷載、吊車梁重及吊車和吊重荷載、發(fā)電機(jī)層樓板的部分荷載、部分磚墻及側(cè)向風(fēng)荷載等，都通過(guò)構(gòu)架傳給下部塊體結(jié)構(gòu)，傳至廠房基礎(chǔ)。整體空間構(gòu)架一般分成橫向及縱向構(gòu)架計(jì)算。按構(gòu)造形式確定橫向構(gòu)架的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算自重及各種外荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當(dāng)構(gòu)架立柱總數(shù)在七對(duì)以上時(shí)，縱向剛度已足夠大，一般不必進(jìn)行縱向構(gòu)架計(jì)算。在各種情況下，吊車梁軌頂?shù)膫?cè)向位移不得超過(guò)吊車正常運(yùn)行所允許的限度（一般不超過(guò)1cm）.布置廠房構(gòu)架時(shí)要使構(gòu)架間距與機(jī)組段長(zhǎng)度協(xié)調(diào)一致，每一機(jī)組段設(shè)兩個(gè)構(gòu)架，構(gòu)架間距定為6米。5.2.3吊車梁水電站廠房吊車一般為橋式起重機(jī)，起重量比一般工業(yè)廠房大得多，但工作間隙性大，操作速度低，除在機(jī)組安裝及檢修時(shí)滿載工作外，很少在額定容量下工作，利用機(jī)率少，屬輕級(jí)工作制吊車，故吊車梁設(shè)計(jì)補(bǔ)驗(yàn)算從夫荷載作用下的疲勞強(qiáng)度。采用鋼筋混凝土吊車梁，支架在構(gòu)架立柱的牛腿上。本設(shè)計(jì)采用預(yù)制裝配式。吊車梁采用T字形斷面，跨度l取5.5m，梁高h(yuǎn)取1m。T形梁的腹板本設(shè)計(jì)取1/4，即b=0.25m；翼緣高度宜取梁高的1/1.5～1/2.5，且不小于35cm，本設(shè)計(jì)取1/2，即b′=0.5m；翼緣寬度本設(shè)計(jì)取0.15。5.2.4外墻水電站主廠房上部結(jié)構(gòu)的外墻一般不承重，本設(shè)計(jì)采用磚墻，用49墻，即撞墻厚49cm。5.2.5樓板樓板采用板梁式結(jié)構(gòu)，樓板厚度不小于15cm，本設(shè)計(jì)取30cm。5.3主廠房的下部結(jié)構(gòu)水電站廠房下部結(jié)構(gòu)主要由機(jī)座、蝸殼、尾水管、基礎(chǔ)板和外墻所組成，下部結(jié)構(gòu)中以塊體結(jié)構(gòu)為主，其他非塊體結(jié)構(gòu)也多是厚實(shí)的粗柱、深梁、后板。5.4主廠房平面設(shè)計(jì)主廠房的長(zhǎng)度、寬度主要取決于水輪機(jī)發(fā)電機(jī)定子及風(fēng)罩墻、水輪機(jī)蝸殼、尾水管與調(diào)速系統(tǒng)的布置，同時(shí)要按上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)相結(jié)合來(lái)綜合考慮。5.4.1主廠房長(zhǎng)度的確定（1）機(jī)組長(zhǎng)度的確定機(jī)組長(zhǎng)度L1按下式計(jì)算L1=L+x+L-x(5.1)式中：L+x—機(jī)組段沿X正方向的最大長(zhǎng)度L-x—機(jī)組段沿X負(fù)方向的最大長(zhǎng)度①蝸殼層L+x=R1+δ1(5.2) L-x=R2+δ1 (5.3)式中：δ1—蝸殼外部砼厚度，本設(shè)計(jì)取1.3mR1—蝸殼沿正方向最大平面尺寸4.06mR2—蝸殼沿負(fù)方向最大平面尺寸3.14mL+x=4.06+1.3=5.36mL-x=3.14+1.3=4.44m②尾水管 L+x=B/2+δ1 (5.4) L-x=B/2+δ1 (5.5)式中：B—尾水管寬度5.44m δ1—尾水管邊鐓砼厚度，初步設(shè)計(jì)時(shí)取1.2～1.5m,本設(shè)計(jì)取1.3m L+x=L-x=5.44/2+1.3=4.02m③發(fā)電機(jī)層L+x=Ф3/2+b/2+δ3 (5.6) L-x=Ф3/2+b/2+δ3 (5.7)式中：Ф3—發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑，取6.668m b—兩臺(tái)機(jī)組之間風(fēng)罩外壁的凈距，一般取1.5～2.0m,本設(shè)計(jì)取1.8m δ3—發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，一般取0.3～0.4m,本設(shè)計(jì)取0.3m L+x=L-x=6.668/2+1.8/2+0.3=4.53m在蝸殼層、尾水管層、發(fā)電機(jī)層的計(jì)算中L+x、L-x均取最大值，即L+x=5.36m L-x=4.53mL1=L+x+L-x=5.36+4.53=9.89m考慮到設(shè)備布置、交通、樓梯分縫問(wèn)題，取L1=11m（2）端機(jī)組長(zhǎng)度的確定則端機(jī)組段長(zhǎng)度L2=11+1=12m（3）安裝間安裝間的位置設(shè)在廠房右側(cè)，安裝間的寬度與主機(jī)的寬度相等，以便于起重機(jī)沿主廠房縱向運(yùn)行。La=d1+d2+3δ (5.8)式中：d1—水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑，2m d2—發(fā)電機(jī)上機(jī)架直徑，即定子機(jī)座外徑，6.668m δ—部件之間即部件與墻及固定設(shè)備之間應(yīng)留的凈距，一般為0.8～1.5m，本設(shè)計(jì)取1.2m則La=2+6.668+3×1.2=12.268m考慮安裝間的長(zhǎng)度為（1.0～1.5）L1,即(11～16.5)m,及各種因素后，取La=13m主廠房長(zhǎng)度為：L=(n-1)L1+L2+La (5.9)式中:L1—機(jī)組段長(zhǎng)度L2—端機(jī)組段長(zhǎng)度 La—安裝間長(zhǎng)度n—機(jī)組臺(tái)數(shù)L=(4-1)×11+12+12=57m5.4.2主廠房寬度的確定廠房寬度B=Bu+Bd (5.10)初步設(shè)計(jì)時(shí)，考慮蝸殼層、發(fā)電機(jī)層、吊車層所對(duì)應(yīng)的上下游寬度來(lái)確定廠房寬度（1）蝸殼層Bu=R3+δ4+df+bn (5.11)式中：R3—蝸殼10斷面的外半徑，即2.17mδ4—蝸殼外部混凝土厚度，取1mdf—蝶閥及進(jìn)管端所占空間在廠房橫向長(zhǎng)度，取4m bn—上游側(cè)墻厚，取1.5m Bu=2.17+1+4+1.5=8.67m Bd=R4+δ4′+bn′ (5.12)式中：R4—蝸殼3斷面外半徑，即3.66mδ4′—蝸殼外部混凝土厚度，取1.5mbn′—下游側(cè)墻厚，取1.2m Bd=3.66+1.5+1.2=6.36m(2)發(fā)電機(jī)層Bu=φ3/2+δ3+A+bn1 (5.13)式中：φ3—發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑，取6.668mδ3—發(fā)電機(jī)風(fēng)罩墻厚，取0.4mA—吊物孔預(yù)空間在廠房橫向長(zhǎng)度，取2mbn1—發(fā)電機(jī)層上游側(cè)墻厚，取1m Bu=6.668/2+0.4+2+1=6.734mBd=φ3/2+δ3+A′+bn2(5.14)式中：A′—下游通道預(yù)空間在廠房橫向長(zhǎng)度，取1.2m bn2—發(fā)電機(jī)層下游側(cè)墻厚，取1m Bd=6.668/2+0.4+1.2+1=5.934m取蝸殼層和發(fā)電機(jī)層所對(duì)應(yīng)的上下游寬度的最大值初步確定廠房寬度，即 Bu=8.67mBd=6.36mB=8.67+6.36=15.03m(3)吊車層B=Lk+2(B′+Cb+h) (5.15)式中：B′—橋架端頭長(zhǎng)度，查有關(guān)資料得400mm Cb—上柱內(nèi)緣至吊車橋架端部縫隙寬度，取200mm h—上柱寬度，取400mm B=13.5+(0.4+0.2+0.4)×2=15.5m所以廠房寬度的最終確定值為15.5m5.6副廠房的布置與設(shè)計(jì)水電站副廠房是設(shè)置機(jī)電設(shè)備運(yùn)行、控制、實(shí)驗(yàn)、管理和運(yùn)行人員工作和生活的房間水電站副廠房的組成，按性質(zhì)可分為三類：直接生產(chǎn)副廠房，直接輔助生產(chǎn)副廠房和間接輔助生產(chǎn)副廠房。①中央控制室是央控制室布置在主廠房端部，靠近安裝間一側(cè)，與發(fā)電機(jī)層同高程。②開關(guān)室和電纜室開關(guān)室布置在廠房壩段下游側(cè)，尾水平臺(tái)下。電纜室布置在開關(guān)室小隔壁，其地板高程與開關(guān)室同高。其上布置有風(fēng)道。發(fā)電機(jī)引出線經(jīng)水輪機(jī)層引出至開關(guān)室，分別引出，在開關(guān)室里還有兩根用電引出線，配布兩臺(tái)廠用變電器，互為備用。在開關(guān)室里，設(shè)有各種廠用電裝置。電纜室直接通往中控室。淺談水利水電工程施工管理摘要：水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，水電工程施工項(xiàng)目是水利水電施工企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的基點(diǎn)、效益的主體、信譽(yù)的窗口，加強(qiáng)項(xiàng)目成本管理是水利水電施工企業(yè)提高管理水平、經(jīng)濟(jì)效益和持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。文章闡述了水利水電工程施工成本控制的必要性、實(shí)施原則以及具體的工作方法。水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的自然資源，水利水電是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。水利投資的大幅度增加，使水利水電施工企業(yè)面臨新的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)加入WTO以后，國(guó)內(nèi)外水利市場(chǎng)一體化成為必然趨勢(shì)，國(guó)外有實(shí)力的水利水電施工隊(duì)伍也將進(jìn)入國(guó)內(nèi)水利建設(shè)市場(chǎng)，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，由此給水利水電施工企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。在當(dāng)前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，面對(duì)如此大的建設(shè)和管理維護(hù)的工程規(guī)模，大幅提升企業(yè)項(xiàng)目管理水平，降低施工成本，提高施工技術(shù)水平，創(chuàng)造企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，是水利施工企業(yè)立足國(guó)內(nèi)，開拓國(guó)際市場(chǎng)的關(guān)鍵所在，水利施工企業(yè)的施工項(xiàng)目管理水平直接決定著企業(yè)的發(fā)展?jié)摿?，影響著水利工程建設(shè)的質(zhì)量，因此水利施工、水利施工企業(yè)的管理工作就必然成為水利建設(shè)管理的重要環(huán)節(jié)。

一、水利水電施工和水利水電施工企業(yè)概述

水利水電施工是按照設(shè)計(jì)提出的工程結(jié)構(gòu)、數(shù)量、質(zhì)量、進(jìn)度及造價(jià)等要求修建水利工程的工作。包括施工準(zhǔn)備、施工技術(shù)與施工管理等內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水利水電工程施工已成為一門獨(dú)立的學(xué)科。

水利水電施工企業(yè)是我國(guó)水利工程建設(shè)中的主力軍，在水利工程建設(shè)中具有重要地位，是水利工程產(chǎn)品的直接生產(chǎn)者，其主要業(yè)務(wù)包括水利水電樞紐建設(shè)、水工建筑物基礎(chǔ)處理、水工金屬結(jié)構(gòu)制作與安裝、水利水電機(jī)電設(shè)備安裝、水工大壩工程、水利堤防工程、河湖整治等水利水電建設(shè)項(xiàng)目。

二、水利水電施工的特點(diǎn)

水利水電工程施工與一般土木工程施工有許多相同之處。某些施工方法相同，某些施工機(jī)械可以通用，某些施工的組織管理工作也可互為借鑒。水利水電工程的施工也有其獨(dú)特的特點(diǎn)：

1．水利水電工程承擔(dān)擋水、蓄水和泄水的任務(wù)，因而對(duì)水工建筑物的穩(wěn)定、承壓、防滲、抗沖、耐磨、抗凍、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技術(shù)規(guī)范，采取專門的施工方法和措施，確保工程質(zhì)量。

2．水利水電工程對(duì)地基的要求比較嚴(yán)格，工程又常處于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)和部位，地基處理不好就會(huì)留下隱患，事后難以補(bǔ)救，需要采取專門的地基處理措施。

3．水利水電工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根據(jù)水流的自然條件及工程建設(shè)的要求進(jìn)行施工導(dǎo)流、截流及水下作業(yè)。

三、水利水電施工企業(yè)管理成本的方法和措施

當(dāng)前水利改革不斷深入，把水利水電施工企業(yè)推向市場(chǎng)，其目的在于增強(qiáng)企業(yè)活力，增強(qiáng)企業(yè)自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧、自我發(fā)展和自我約束的能力。

建立現(xiàn)代化水利水電企業(yè)管理模式

1．掌握工程信息，做好工程投標(biāo)工作。工程投標(biāo)是成本控制的重要前期工作。工程要中標(biāo)，首先要掌握準(zhǔn)確的工程信息，明確這些工程信息后，綜合分析決定是否參加該工程招投標(biāo)。

2．搞好成本預(yù)測(cè)，確定成本控制目標(biāo)。成本預(yù)測(cè)的內(nèi)容主要是使用科學(xué)的方法，結(jié)合中標(biāo)價(jià)，根據(jù)各項(xiàng)目的施工條件、機(jī)械設(shè)備、人員素質(zhì)等對(duì)項(xiàng)目的成本目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先，測(cè)算所需用工，確定工程項(xiàng)目采用的人工費(fèi)單價(jià)。其次，測(cè)算所需材料及費(fèi)用，重點(diǎn)對(duì)主材、地材、輔材、其它材料費(fèi)進(jìn)行逐項(xiàng)分析，核定材料的供應(yīng)地點(diǎn)、購(gòu)買價(jià)、運(yùn)輸方式及裝卸費(fèi)等。第三，測(cè)算使用機(jī)械及費(fèi)用。同時(shí)，還得計(jì)算可能發(fā)生的機(jī)械租賃費(fèi)及需新購(gòu)置的機(jī)械設(shè)備費(fèi)的攤銷費(fèi)對(duì)主要機(jī)械核定臺(tái)班產(chǎn)量定額。第四，測(cè)算間接費(fèi)用，間接費(fèi)占總成本的15%～20%左右，主要包括企業(yè)管理人員的工資、辦公費(fèi)、工具用具使用費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用等。通過(guò)對(duì)這些主要費(fèi)用的預(yù)測(cè)，初步確定工、料、機(jī)等費(fèi)用的控制標(biāo)準(zhǔn)，確定工期，完成管理費(fèi)的目標(biāo)控制。所以說(shuō)，成本預(yù)測(cè)是成本控制的基礎(chǔ)。

3．注重成本核算，實(shí)現(xiàn)成本控制目標(biāo)。在施工企業(yè)成本控制中，應(yīng)考慮到以下三個(gè)方面的因素。一是人才成本，二是專業(yè)設(shè)備成本，三是社會(huì)成本。總之，只有抓住了成本控制，加強(qiáng)工程項(xiàng)目成本管理，施工企業(yè)才能獲取最大利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身的良性循環(huán)，才能在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

四、結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)項(xiàng)目成本管理，將是水利水電施工企業(yè)進(jìn)入成本競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)利器，也是企業(yè)推進(jìn)成本發(fā)展戰(zhàn)略的基礎(chǔ)，在我國(guó)加入WTO，建筑業(yè)面臨國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的背景下，加強(qiáng)水利水電施工企業(yè)成本管理更顯其重要，成本控制關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所有的工程項(xiàng)目都應(yīng)進(jìn)行成本控制，只有抓住了成本控制，加強(qiáng)工程項(xiàng)目成本管理，水利施工企業(yè)才能獲取最大利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身的良性循環(huán)，才能確保成本目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。參考文獻(xiàn)

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