水电站课程设计 (2)

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

水电站课程设计计算书

学生姓名： 杨山 学院名称： 水利工程与环境学院 专业名称： 水利水电工程 班级名称： 水电1143班 学 号： 1106411340 指导教师： 董天松

长春工程学院水利与环境工程学院

2015 年 3月

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目 录

前言...................................................................1 一、设计资料...........................................................2 二、水轮机选型

2.1 水轮机型号选择..................................................2 2.2 装置方式的选择..................................................2 2.3 水轮机参数

2.3.1 HL240型水轮机方案主要参数选择................................2 2.3.2 ZZ440型水轮机方案主要参数选择................................6

2.3.3 HL240型水轮机及ZZ440型水轮机两种方案的比较.................9 2.3.4 HL240型水轮机四台机组方案主要参数选择.......................10 2.3.5 HL240型水轮机两台机组与四台机组两种方案的比较...............10 三、水轮机蜗壳设计

3.1蜗壳形式的选择..................................................13 3.2断面形状及包角的选择............................................13 3.3进口断面面积及尺寸的确定........................................13 四、尾水管设计

4.1尾水管的形式....................................................15 4.2弯肘形尾水管部分尺寸的确定......................................15 五、发电机的选择

5.1发电机型式的选择................................................16 5.2水轮发电机的结构尺寸............................................16 六、主厂房尺寸的确定

6.1主厂房长度的确定................................................19 6.2主厂房宽度的确定................................................20 6.3主厂房高程的确定................................................21

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前 言

本课程设计主要是水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分工作。设计目的

在于培养学生正确的设计思想，理论联系实际工作的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。培养学生综合运用所学水电站知识，分析和解决水电工程技术问题的能力；通过课程设计实践训练并提高学生解决水利水电工程实际问题的能力。进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生独立思考、分析问题及运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图、使用现行规范、查阅技术资料、使用技术资料的能力以及编写设计说明书的能力。

根据已有的原始资料和设计要求进行设计，主要内容有：水电站总体布置、水轮机型号的选择以及水轮机特性曲线的绘制、蜗壳尺寸的确定、绘制蜗壳平面和断面单线图、尾水管尺寸的确定及草图、水电站厂房尺寸的确定等，并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。

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一、设计资料

资料：某水利枢纽工程，具有防洪、灌溉、发电、养殖、旅游等功能。水电站厂房为坝后式，通过水能计算该水电站装机容量为25Mw，厂房所在处平均地面高程441.8m （1） 水位

经多水位方案比较，最终采用正常蓄水位为：470.00 m，死水位为：459.00 m，距厂房下游100 m处下游水位流量关系见下表：

下游水位～流量关系

流量 6.8 11.8 16.8 21.8 31.8 41.8 61.8 81.8 m3/s 水位 m 430.80 430.95 431.06 431.16 431.35 431.50 431.75 431.95 (2) 机组供水方式：采用单元供水 (3) 水头

该水电站水头范围：Hmax=39.00m Hmin=28.00m 加权平均水头Ha=33.00m 二、水轮机选型

2.1 水轮机型号选择

由资料可知，水电站水头在28~39m范围内时，在水轮机系列型谱表中可选轴流式ZZ440或混流式HL240作为备选方案，经方案比较后确定水轮机型号。 2.2 装置方式的选择

在大中型水电站中,其水轮机发电机组尺寸一般较大,安装高程也较低,因此七装置方式多采用立轴式。它可使发电机的安装高程较高不易受潮,机组的传动效率较高而且水电站厂房的面积较小,因此本设计采用立轴式装置,设置两台机组。 2.3 水轮机参数计算

2.3.1 混流式HL240水轮机基本参数的选择

HL240水轮机水头范围25～45，HL240水轮机模型参数，见下表

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转轮型号 直径 最优工况下的单位'转速n10最优工况下的单位流量'(L/s) Q10最优工况下的效率限制工况下的单位流量限制工况下的效率（%）

（%） Q1'(L/s) （r/min) HL240

1.选择转轮标称直径D1

46cm 72.0 1100 92.0 1240 90.4 由资料可知该水电站装机容量为25MW，首先假定为两台机组，则单机装机容量为12.5MW。由此可得该水轮机的额定功率Pr。 Pr=

Pg12500==13157.89 g0.95 转轮标称直径计算公式为 D1'Pr9.81QHr'132（m)

其中：Q1为水轮机的单位流量，根据转轮型号HL240，由表查得，选用限制工况下的Q1，

'Q1'=1240L/s=1.24㎥/s;水轮机额定水头Hr=0.95Ha=0.95×33=31.35m；计算时一般将限制工况

=90.4%+90.4%×2%=92%；下的M增加2%～3%。选用限制工况下的M， M查表，M=90.4%，

D113157.899.810.921.2431.35322.59m

根据上式计算出的转轮标称直径259cm,查表3-12水轮机转轮标称直径系列，选用相近而偏大的标准直径：D1=275cm。

2.选择额定转速

n0

水轮机转速n计算式 nnHD11'

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' 式中的单位转速n1应采用原型最优单位转速

n,由表3-9查得，10'n'10=72r/min。水头H应

采用加权平均水头 将

Ha。

n'10=72r/min，D1=2.75m,

Ha=33m，带入上式得n=150.4r/min

由额定转速系列表查得相近而偏大的，转速no=166.7r/min。

3.效率及单位转速修正

（1）效率修正。查表3-9，选用最优工况下的模型水轮机效率Mmax=92.0%，模型转轮标称直径D1M=46cm,则原型水轮机最高效率

max1(1Mmax)5 效率修正值

maxMmax12 =0.944-0.92-0.01-0=0.014 限制工况下的原型水轮机效率 M

查表3-9，选用限制工况下的模型水轮机效率M=90.4%。则 M=0.904+0.014=0.918

可见，与计算转轮直径时所假定的原型水轮机在限制工况下的效率相符。说明所选的D1合适。

（2）单位转速修正。单位转速修正计算公式如下

'' n1=n10n10M

'D1M46=0.944 1(10.92)5D1275 n10n10M''max

Mmax 查表3-9，max=Mmax=0.92+0.014=0.934。 由上两式得

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maxn1'0.934 '=0.76% (1)（-1）n10MMmax0.92' 因n1＜0.03n10M时，可不必进行修正。故计算的n值合适。单位流量也不加修正。

'4.工作范围的检验

（1）按水轮机的额定水头Hr和选定的直径D1计算水轮机以额定出力工作时的最大单位流量

Q1'max。

由水轮机的额定出力Pr的表达式

Pr=9.81Q1D1HrHr 导出最大单位流量Q1max计算式 Q1'max=

''2Pr 29.81D1HrHr =

13157.89 29.812.7531.3531.350.918' =1.101m3/s＜1.24m3/s（限制工况下的Q1) 则水轮机最大引用流量 QmaxQ1maxD1'2Hr=1.101×2.752×31.35=46.62(m3/s)

'(2)按最大水头Hmax，最小水头Hmin以及选定的D1,n分别计算出最小和最大单位转速n1min和n1max

n1min''nD1166.72.75==73.41(r/min) Hmax39nD1166.72.75==86.63(r/min) Hmin28''' n1max=

' （3）在HL240水轮机的模型综合特性曲线图上分别作出以Q1max、n1min和n1max为常数的直线，这些直线所包括的范围（如图阴影部分）在95%出力限制线以左并包含了模型综合特性曲线的高效率区，说明选定的D1、n是满意的。

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5.确定吸出高度

由设计工况参数：n1max'nD1166.72.75'==81.87r/min, Q1max=1101L/s，查图3-21得Hr31.35σ=0.195，在空化系数修正曲线中查得Δσ=0.035。 则吸出高度为 HS10-441.8-（0.195+0.035)×31.35 （-)H=10-900900 =2.30(m）＞-4.0m 说明HL240水轮机方案的吸出高度满足电站要求。 2.3.2轴流转桨ZZ440水轮机主要参数的计算

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ZZ240水轮机水头范围20～40，ZZ240水轮机模型参数，见下表

限制工况导叶相对叶片数高度最优单位单位流量转速Z1 n'10气蚀系数模型直径最优工况效率限制工况效率（%） b0D1 0.375 Q'1 D1（m） （r/min） （m3/s） 115 1.65 0.72 0.46 （%） 6

89.0 81.0 1.选择转轮标称直径D1

由表3-10查得ZZ440水轮机在限制工况下的单位流量Q1=1650L/s=1.65m3/s，空化系数

'=0.72，在空化系数修正曲线图2-28中查得=0.035。在允许的吸出高度HS=-4m时，其对

应的空化系数为

10-=

441.4-HS10-4900900-=-0.035=0.396＜0.72

31.35Hr' 由表3-10查得ZZ440水轮机在最优工况下的单位转速n10=115r/min,查图3-22可知，对应与工况点（n10=115r/min,=0.40)处的单位流量Q1'=1120L/s,模型水轮机的效率M=86.2%。据此可先假定设计工况下原型水轮机的效率=89.6%，则转轮直径为

'D1Pr9.81QHr'132=

13157.899.811.1231.3520.8963=2.76(m)

查表3-12，选用与水轮机转轮计算直径相近的标称直径D1=2.75m 2.选择额定转速n0

n1'Ha11533 n==240.23r/min

D12.75 选用与之相近而偏大的同步转速n0=250r/min。 3.效率及单位参数修正

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查表3-10查得ZZ440水轮机试验水头HM=3.5m,模型转轮标称直径DM=0.46m。对轴流转桨式水轮机，当叶片转角为时，原型水轮机最大效率

max=1-（1-Mmax）（0.3+0.75D1MD1103.5) 31.35 =1-（1-Mmax)(0.3+0.75 =1-0.693(1-Mmax）

0.46103.5)

2.7531.35叶片在不同转角时的Mmax可由模型综合特性曲线图3-22查得，当选用制造工艺影响的效率修正值ε=1%，即可用上式计算出不同转角时的效率修正值=max-Mmax-ε，计算成果见下表

ZZ440水轮机效率修正值计算表

叶片转角 -10° 84.9 89.5 4.6 3.6 -5° 88.0 91.7 3.7 2.7 0° 88.8 92.2 3.4 2.4 +5° 88.3 91.9 3.6 2.6 +10° 87.2 91.1 3.9 2.9 +15° 86.0 90.3 4.3 3.3 Mmax(%) max(%) Mmax(%)-max(%) （%） 由表3-10查得ZZ440水轮机最优工况的模型效率Mmax=89%，从以上计算知，最优工况的效率最接近于0时的效率88.85%，故可采用=2.6%作为其修正值，则可得ZZ440水轮机原型的最高效率为

maxMmax=89%+2.4%=91.4%

因为在吸出高度-4m限制的工况点（n10=115r/min,σ=0.4）处的模型水轮机的效率M=87%,该工况点介于=+10和15之间，用内插法可求得该工况点的效率修正值为

'3.05%，该工况点原型水轮机效率为87%+3.05%=90.05%与假定的89.6%相近。

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可见选用D12.75m，n=250r/min是合适的。 4.工作范围检验

根据选定的参数，可求出模型水轮机的最大单位流量

Q1'maxPr13157.8931.12（m/s） 229.81D1HrHr9.812.7531.3531.35.9005则原型水轮机最大引用流量

QmaxQ1'maxD12Hr1.122.75231.3547.42m3/s 与特征水头Hmax39m,Hmax28m,Hr31.35m对应的各单位转速为

' n1maxnD12502.75110.09r/min Hmax39nD12502.75129.93r/min Hmin28' n1max' n1rnD12502.75122.79r/min Hr31.35 将上述值在ZZ440水轮机模型综合特性曲线上标出 ，如下图所示中的阴影部分既是水轮机的工作范围。可见，工作范围仅部分包含了该特性曲线的高效率区。

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5.确定吸出高度

''3 用水轮机设计工况点[n1r122.79r/min,Q1max1120m/s]在图3-22上可查空蚀系数σ

=0.38，则对应的水轮机的吸出高度为 Hs10441.8()H10(0.380.035)31.353.674.0m 900900 故满足电站要求。

2.3.3 HL240型水轮机与ZZ440型水轮机两种方案的比较 经过上述计算，两方案的相关参数如下表

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水轮机方案参数对比表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

原型 水轮机参数 模型 转轮 参数 项目 推荐使用的水头范围H（m) '最优单位转速n10（r/min) HL240 25～45 72 1100 92 0.195 28～39 2.75 166.7 93.4 13157.89 46.62 2.3 ZZ440 20～36 115 800 89 0.42 28～39 2.75 250 91.4 13157.89 47.42 -3.67 '最优单位流量Q10(L/s) 最高效率Mmax（%） 空化系数 工作水头范围H（m) 转轮直径D1(m) 转速 最高效率max（%） 额定出力P（kW) 最大引用流量Q(m/s) 吸出高度HS(m) 3 由上表可以看出，两种机型方案的水轮机标称直径均为2.75m。HL240型方案的工作范围包含了更多的高效率区域，运行效率高，空化系数较小，安装高程也高，对提高年发电量和减小厂房开挖量有利。ZZ440型方案的转速高，可减小发电机尺寸。但由于该机型水轮机及其调速系统复杂，所以总体造价较高。综合考虑，本电站选择HL240型方案更为合理。 2.3.4 HL24O型水轮机四台机组方案主要参数选择 1.选择转轮标称直径D1

由资料可知该水电站装机容量为25MW，选择四台机组，则单机装机容量为6.25MW。由此可得该水轮机的额定功率Pr。

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Pr=

Pgg=

6250=6578.95KW 0.95 转轮标称直径计算公式为 D1Pr9.81QHr'132（m)

其中：Q1'为水轮机的单位流量，根据转轮型号HL240，由表3-9查得，选用限制工况下的Q1'，

Q1'=1240L/s=1.24㎥/s;水轮机额定水头Hr=0.95，Ha=0.95×33=31.35m；计算时一般将限制工

况下的M增加2%～3%。M查表3-9，选用限制工况下的

M，M=90.4%，

=90.4%+90.4%×2%=92%；

D16578.959.810.921.2431.35321.83m

根据上式计算出的转轮标称直径183cm,查表3-12水轮机转轮标称直径系列，选用相近而偏大的标准直径：D1=200cm。 2.选择额定转速n0

水轮机转速n计算式 n'nHD11'

式中的单位转速n1应采用原型最优单位转速用加权平均水头 将

n,由表3-9查得，10'n'10=72r/min。水头H应采

Ha。

n'10=72r/min，D1=2.00m,

Ha=33m，带入上式得n=206.8r/min

由额定转速系列表3-13查得相近而偏大的，转速3.效率及单位转速修正

n0=214.3r/min。

（1）效率修正。查表3-9，选用最优工况下的模型水轮机效率Mmax=92.0%，模型转轮标称直径D1M=46cm,则原型水轮机最高效率

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max1(1Mmax)5

效率修正值

D1M46=0.940 1(10.92)5D1200 maxMmax12 =0.940-0.92-0.01-0=0.01 限制工况下的原型水轮机效率 M

查表3-9，选用限制工况下的模型水轮机效率M=90.4%。则 maxMmax=0.904+0.01=0.914

可见，与计算转轮直径时所假定的原型水轮机在限制工况下的效率相符。说明所选的D1合适。

（3）单位转速修正。单位转速修正计算公式如下

''' n1=n10n10M

n10n10M''max

Mmax 查表3-9，max=Mmax=0.92+0.01=0.93。 由上两式得

maxn1'0.93 '=0.54% (1)（-1）n10MMmax0.92 因n1＜0.03n10M时，可不必进行修正。故计算的n值合适。单位流量也不加修正。 4.工作范围的检验

（1）按水轮机的额定水头Hr和选定的直径D1计算水轮机以额定出力工作时的最大单位流量

''Q1'max。

由水轮机的额定出力Pr的表达式

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Pr=9.81Q1'D12HrHr 导出最大单位流量Q1'max计算式 Q1'max=

Pr 29.81D1HrHr =

6578.95 29.81231.3531.350.914 =1.045m3/s＜1.24m3/s（限制工况下的Q1') 则水轮机最大引用流量 QmaxQ1maxD1'2Hr=1.045×22×31.35=23.40(m3/s)

' (2)按最大水头Hmax，最小水头Hmin以及选定的D1,n分别计算出最小和最大单位转速n1min和n1max

n1min''214.32nD1==68.63(r/min)

39Hmax214.32nD1==81.00(r/min)

28Hmin''' n1max=

' （3）在HL240水轮机的模型综合特性曲线图上分别作出以Q1max、n1min和n1max为常数的直线，这些直线所包括的范围（如图阴影部分）在95%出力限制线以左并包含了模型综合特性曲线的高效率区，说明选定的D1、n是满意的。

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5.确定吸出高度

由设计工况参数：n1max'nD1214.32==76.55r/min,

31.35HrQ1'max=1045L/s，查图3-21得σ=0.195，在空化系数修正曲线中查得Δσ=0.035。

则吸出高度为 HS10-441.8-（0.195+0.035)×31.35 （-)H=10-900900 =2.30(m）＞-4.0m

通过比较发现，在转轮直径相同，吸出高度相同的条件下，HL240型两台机组方案的工作范围包含了更多的高效率区域，运行效率高。因此选择HL240两台机组的方案。

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三、水轮机蜗壳设计

3.1 蜗壳形式的选择

蜗壳形式有金属蜗壳和混凝土蜗壳，金属蜗壳适用于水头大于40m或小型卧式机组，混凝土蜗壳适用于水头小于40m，金属蜗壳适用于水头大于40m的水电站。因为本次课设水电站的水头范围28.00—39.00m，水头运行范围大，最大水头接近40m水头，所以本设计采用了金属蜗壳。 3.2 断面形状及包角的选择

从蜗壳的鼻端至蜗壳进口断面之间的夹角称为蜗壳包角,常用0来表示,对于金属蜗壳由于流量较小,流速较大,通常采用包角为270°～345°，且金属蜗壳通常采用的蜗壳包角为345°，故本设计选择345°包角。

3.3 进口断面面积及尺寸的确定 1.座环尺寸：D1=2.75m<3.2m

Da=1.55～1.64 取上限 Da=1.64×2.75=4.51m D1Db=1.33～1.37 取上限 Db=1.37×2.75=3.77m D1

2.任意断面i的断面尺寸： 断面半径：

i 断面中心距：

QiQiV0360V0

irai 断面外半径：

Rira2i

蜗壳进口断面平均流速：V0=Kv

Hr，Hr=31.35m,根据图2-6，查得Kv=0.9，则

V0=0.9×31.35=5.04m/s

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典型断面计算表：如下图

i 0=345°断面中心距ai(m) 断面外半径Ri(m) a0=3.94 R0=5.62 1=300° 2=255° 3=210° 4=165° 5=120° 6=75° 7=30°

a1=3.82 a2=3.70 a3=3.57 R1=5.40 R2=5.14 R3=4.88 a4=3.42 a5=3.25 a6=3.04 a7=2.75 R4=4.58 R5=4.24 R6=3.82 R7=3.25

四、尾水管设计

4.1 尾水管的形式

金属蜗壳断面单线图 金属蜗壳平面单线图

尾水管是反击式水轮机的重要过流部件，其形式和尺寸在很大程度上影响到水电站下部土建工程的投资和水轮机运行的效率及稳定性。尾水管的形式很多,常用的有直锥形,弯锥形和弯肘形, 大中型反击式水轮机均采用弯肘形，本设计采用弯肘形，它不但可以减小尾水管开挖深度，而且具有良好的水力性能。弯肘形尾水管由进口直锥段中间肘管段和出口扩散段三部分组成。

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4.2 弯肘形尾水管部分尺寸的确定 1.尾水管的高度

低水头混流式水轮机D1D2 D1=2.75m hD1=2.6 h=2.6×2.75=7.15m 2.肘管型式

根据表2-2， LD1=4.50 B5D1=2.72 D4D1=1.35 h4D1=1.35 h6D1=0.678 L1D1=1.82 h5D1=1.220 查动力设备设计手册，得

D2D1=1.078 D3D1=0.928 h1D1=0.054 h2D1=0.16 h3D1=0.593 3.尾水管示意图

.;

L=4.5×2.75=12.375m B5=2.72×2.75=7.48m D4=1.35×2.75=3.71m h4=1.35×2.75=3.71m h6=0.678×2.75=1.86m L1=1.82×2.75=5.00m h5=1.220×2.75=3.355m D2=1.078×2.75=2.9645m D3=0.928×2.75=2.552m h1=0.054×2.75=0.1485m h2=0.16×2.75=0.44m h3=0.593×2.75=1.631m .

五、发电机外形尺寸

5.1 发电机型式的选择

水轮发电机的结构型式主要取决于水轮机的型式和转速，同时要兼顾厂房的布置要求，本设计水轮机的额定转速n=166.7r/min＞150r/min,故采用悬式水轮发电机。 5.2 水轮发电机的结构尺寸 1.极距K14Sn1250010443.17cm 2p2182.转子铁芯内径Di（cm）的确定 Di2P21843.17495cm

3.14.;

.

3.转子铁芯内径Da（cm）的确定

Da=Di+1.2 n≤166.7r/min Da=Di+ n＞166.7r/min 则 Da=Di+1.2=495+1.2×43.17=546.8cm

4.定子铁芯长度lt lt5.外形尺寸估算 发电机部件 参数 机座外径 定子 机座高度 风 洞 转 子 上机架 内径D2 直径D3 高度h2 跨距D4 下机架 高度h7 推力轴承装置及励磁机架 励磁机 推力轴承 励磁机 副励磁机 永励磁机 外径D6 外径D7 高度h3 高度h4 高度h5 高度h6 计算式 结果 12500Sn==0.68m=68cm 22CDin4.54.95166.7D11.5Di60 D1=629.25cm h1=154.34cm h1=lt+2 D2=D1+200 D3=Di D2=829.25cm D3=495cm h2=0.25Di D4=390+40 h7=0.12Di h2=123.75cm D4=430cm h7=59.4cm D6=240cm D7=150cm h3=100cm D6=240cm D7=150cm h3=100cm h4=160cm h5=60cm h6=50cm h4=160cm h5=60cm h6=50cm .;

.

定子机座支承面到下机架支承面或到下挡风板距离 下机架支承面到大轴法兰距离 转子磁轭轴向高度 定子支承面到大轴法兰距离 定子铁芯轴向中心线到法兰盘距离 发电机大轴 定子机座支承面到发电机顶部 发电机总高

6.发电机重量估算 GF=KG

3h8 h8=0.15Di h8=74.25cm h9 h9=100cm h9=100cm h10 h10=lt+52 h10=120cm h11 h11=h8+h9 h11=174.25cm h12 高度h13 h12=0.46h1+h11 h13=0.7（h11+h14） h12=245.25cm h13=575.638cm h14 h14=h1+h2+h3+h4+h5+h6 H=h11+h14 h14=648.09cm H H=822.34cm Sn n2212500 查动力设备手册得KG=9，则发电机重量为GF=9×3=160.04t

166.7 转子带轴重量Gr为 Gr=0.5GF=80.02t

.;

.

7.起重设备的选择

根据转子带轴的重量为80.02t，选择起重设备具体选择见下表。

吊钩尺寸 吊钩起重量（t) 吊钩型式 双小车桥机配用的平衡梁高度h（mm) 700 A(mm) D1(mm) L1(mm) L2(mm) L3(mm) 双小车桥机轨道面至起重机顶端距离H(mm) 3700 100 双钩 547 200 600 745 395 六、厂房尺寸确定

6.1 主厂房长度的确定

1. 发电机层

机组段长度 L0=D风+b=3+2+b

式中：D风为发电机风罩外缘直径；3为发电机风罩内径；为风罩壁厚,一般为0.3～0.4m,取0.3m；b为相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取1.5～2.0m,取2m。

则 L0=8.29+2×0.3+2=10.89m 2. 蜗壳层

机组段长度 L0=Lw+2L

式中：Lw为蜗壳在厂房纵向的最大尺寸；L为蜗壳混凝土厚度，对于金属蜗壳，应满足蜗壳安装所需要的空间要求，最小空间尺寸不宜小于0.8m，取0.8m。

则 L0=5.62+4.58+2×0.8=11.8m 3. 尾水管层

机组段长度 L0=Bw+2L

式中：Bw为尾水管的宽度；L为尾水管边墩的混凝土厚度，至少取0.8～1.0m，大型机组可达2m。

则 L0=7.48+2×1=9.48m 取三者中的最大值，即机组段长度L0=11.8m 4. 边机组段加长L边

.;

.

L边=（0.1～1.0）D1

式中：D1为水轮的标称直径

设计安装间在厂房的右端，则取大值L边=1.0×2.75=2.75m 5. 安装间长度

L安=（1.25～1.5）L0

因发电机为悬式发电机，则取小值L安=1.25×11.8=14.75m 综上所述，主厂房的长度

L=nL0+L边+L安

式中：n为机组台数；L0为机组段长度；L边为机组段加长；L安为安装间长度； L=2×11.8+2.75+14.75=41.1m

6.2 主厂房的宽度

D风BuAu2 发电机层：

DBd风Ad2 Au、Ad分别为发电机层风罩外缘至上游侧墙、下游侧墙的宽度

BuD风8.89Au=+5=9.45m 22D风8.89Ad=+2.5=6.95m 22Bd 水轮机层：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、电缆等）。这些设备布置一般靠墙、风罩壁布置或在顶板布置，不影响水轮机层交通，因此对厂房的宽度影响不大。

蜗壳层：

BuLwuLAfBdLwdL

Lwu、Lwd分别为蜗壳在厂房横向上游侧、下游侧的最大尺寸；L为蜗壳外围的混

.;

.

凝土结构厚度，取1m；Af为主阀室宽度，取4m。

BuLwuLAf=3.82+1+4=8.82m

BdLwdL=5.14+1=6.14m

厂房的上游侧宽度和下游侧宽度应取各层上、下游侧宽度的最大值，即

Bumax(Bu)Bdmax(Bd) 则主厂房总宽度为

BBuBd=9.45+6.95=16.4m

6.3 主厂房各层高程的确定 1.水轮机安装高程

由于本设计选择混流HL240，Qmax=46.62m/s，根据下表确定设计尾水位的水轮机过流量

确定设计尾水位的水轮机过流量

电站装机台数 1台或3台 3台或4台 5台以上

Q=50%×46.62=23.31m/s

根据所给资料中流量与下游水位的关系可得，设计尾水位w=431.19m。则立轴混流式水轮机的安装高程

3

3

水轮机过流量 1台水轮机50%的额定流量 1台水轮机的额定流量 1.5～2台水轮机的额定流量 ZS=w+Hs+

2. 主阀室地板高程F

FZSb01=431.19+2.3+=433.99m

22Dh1 2.;

.

式中：ZS为水轮机安装高程；D为压力管道直径；h1为人的高度1.8～2.0m；

335.2Q5.246.62max 压力管道直径D=7=7=3.99m≈4.00m

H33 FZS3. 尾水管底板高程WD WD=ZS-

4Dh1=433,99--2=429.99m

22b0-h2 2 式中：h2包括尾水管高度和尾水管顶部至导叶底部的高度 WD=ZS-

b01-h2=433.99--（0.44+1.631+3.71）=427.71m

224. 主厂房基础开挖高程K

K=WD-H

式中：H为尾水管底板混凝土厚度，H应根据地基性质、电站大小和尾水管结构形

式而定，初设阶段，小型电站或岩质基础取1～2m；大中型电站或土基取3～4m。本次设计为岩质基础取2m。

K=WD-H=427.71=425.71m

5. 水轮机层地面高程SD

SD=ZS++h3

式中：----蜗壳从安装高程向上的最大尺寸；h3-----蜗壳顶部混凝土层厚度为1m

SD=ZS++h3=434.04+1.68+1=436.67m

6. 发电机装置高程FZ

FZ=SD+h4+h5

式中：h4----进人孔高度取2m；h5------进人孔顶部厚度取1m

FZ=SD+h4+h5=436.71+2+1=439.67m

7. 发电机层地面高程FD 采用定子埋入式

.;

.

FD=FZ+h7

式中：h7----定子高度

FD=FZ+h7=439.67+1.54=441.21m

8. 安装间地面高程A

A=FD=441.21m

9. 桥吊梁轨顶高程G

G=FD+h9+h10+h11+h12+h13

式中：h9----采用定子埋入式布置，为上机架的高度；h10----吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；h11---最大吊运部件的高度；h12---吊运部件与吊钩间的距离，取为0.8m；

h13--主钩最高位置（上极限位置）至轨顶面距离1.84m。

G=FD+h9+h10+h11+h12+h13=441.21+1.23+1+5.76+0.8+1.84=451.84m

10. 梁底高程LD

LD=G+h14+h15

式中：h14---起重机轨顶至小车顶面的净空尺寸，此处取3.7m；h15--小车顶面

与屋面大梁或屋架下弦底面的净距，一般取0.5m。

LD=G+h14+h15=451.84+3.7+0.5=456.04m

11. 厂房顶高程CD

CD=LD+h16

式中：h16---屋面大梁的宽度、屋面板的厚度、屋面保温防水层的厚度之和，取0.5m。

CD=LD+h16=456.04+0.5=456.54m

.;