【正文】 裝 （ ） 取 20Lm?裝 油、水、氣系統(tǒng)布置 油系統(tǒng)布置 1. 作用及分類 水電站油系統(tǒng)任務(wù)有兩方面：一是供給機(jī)組軸承的潤滑油和操作用的壓力油，稱為透平油。接受和貯存油地方，油庫設(shè)有油罐。 （ 2） 油處理室。相鄰水電站可合用一套油處理設(shè)備。當(dāng)不設(shè)補(bǔ)給油箱時(shí)，可利用油泵補(bǔ)給新油。當(dāng)變壓器、油開關(guān)、油庫發(fā)生燃燒事故時(shí)迅速將油排走，以免事故擴(kuò)大。油的輸送設(shè)備，一般布置在水輪機(jī)層。 2． 供水系統(tǒng)布置及供水方式 一般供水系統(tǒng)是從壓力管道取水、上游水庫取水、下游水泵取水和地下水源取水。為保證水質(zhì)，用水管把水引向過濾設(shè)備，經(jīng)過濾后再分配用水。 （ 3） 混合式供水：水電站水頭變化較大時(shí)采用，高水頭用自流方式，低水頭時(shí)用水泵。 2020 屆水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 氣系統(tǒng) 1．壓氣系統(tǒng)的用途 壓縮空氣分為低壓壓縮空氣和高壓壓縮空氣。 （ 2）高壓壓縮空氣系統(tǒng)。 用氣設(shè)備如遠(yuǎn)離廠房 (如高壓開關(guān)站及進(jìn)水口 )，則在該處另設(shè)有壓氣系統(tǒng)，廠房內(nèi)高低壓系統(tǒng)均要設(shè)置。大型水電站的副廠房，按性質(zhì)可分為三類：直接生產(chǎn)副廠房、檢修試驗(yàn)副廠房、工作生活副廠房。適用于引水式、壩后式水電站，壩后式廠房主要是利用廠壩之間的空間。適用于河床式水電站。適用于引水式電站。中控室不宜布置在主變壓器場(chǎng)的下層或尾水平臺(tái)上，因?yàn)槌霈F(xiàn)的噪聲和振動(dòng)將會(huì)影響繼電保護(hù)設(shè)備的整定值，并使值班人員過度疲勞和注意力分散。 中控室面積根據(jù)電站規(guī)模、性質(zhì)和對(duì)電站的要求而定，一般為 60~100m2。該層匯集來自主廠房和變電站的各種操作電纜，然后通往中控室的控制盤、操作盤。這些開關(guān)柜布置在高度為 4~5m、寬度為 6~8m 的房間中。耐火等級(jí)不應(yīng)低于 2 級(jí)。要求防塵防震，避免過大的噪聲、不應(yīng)與 蓄電池室或強(qiáng)電設(shè)備鄰近。不允許布置在中控室、配電裝置室（開關(guān)室）和通訊室的上方，以免酸性殘液滲到下面房間。 （ 2） 儲(chǔ)酸室儲(chǔ)存電池所用的酸類，應(yīng)盡量靠近蓄電池室。每臺(tái)廠用變壓器應(yīng)布置在防火、防爆的單獨(dú)小間，并與水輪機(jī)層同高，且設(shè)專用走廊。 8．母線廊道、母線室或母線豎井 發(fā)電機(jī)與主變壓器之間的母線，一般要經(jīng)過母線廊道、母線室或母線豎井引到主變壓器。 9. 各種試驗(yàn)室和車間 電氣試驗(yàn)室的試驗(yàn)對(duì)象是二次回路的設(shè)備和 500V 以下的電氣設(shè)備，最好布置在中控室附近。機(jī)修車間可單獨(dú)布置在廠外，盡量靠近廠房。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，副廠房的寬度 一般為 6~9m。主廠房自然采光主要靠廠房兩側(cè)的大窗，吊車梁以上的窗子主要起通風(fēng)的作用，大窗開在構(gòu)架柱之間的墻上，為長形獨(dú)立窗。 夜間及地下式、壩內(nèi)式、溢流式廠房或地面廠房水下部分的房間，要設(shè)計(jì)人工照明。當(dāng)自然通風(fēng)達(dá)不到要求，或當(dāng)下游水位過高而不能有效地采用自然通風(fēng)時(shí)，或在產(chǎn)生過多熱量的房間（如變壓器室、配電裝置室等），或在產(chǎn)生有害氣體的房間（如蓄電池室、油處理室等），才裝設(shè)人工通風(fēng)。人工通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口要設(shè)在排風(fēng)口上風(fēng)，低于排風(fēng)口但 高于室外地面 2m 以上，要考慮防蟲及防灰沙的措施。無此條件時(shí)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證可局部或全部地采用機(jī)械制冷設(shè)備。中央控制室可裝設(shè)空氣調(diào)節(jié)器，以便在冬季取暖、夏季降溫。外墻混凝土要滿足抗?jié)B要求，必要時(shí)可加設(shè)防潮夾層；要減小設(shè)備漏水，伸縮及沉陷縫要加設(shè)止水；冷卻水管、混凝土墻及巖石表面如有結(jié)露滴水則要用絕熱包扎。潮濕部位宜采用以排濕為主的通風(fēng)方式，減小空氣中的濕度。大門尺寸很大，可采用旁推門、上卷門或活動(dòng)鋼門。 主廠房內(nèi)各層及副廠房布置機(jī)電設(shè)備的房間 內(nèi)都要有通道，以便運(yùn)輸設(shè)備和進(jìn)行安裝，并供工作人員通行。斜坡道坡度在 20 o以下，一般以 12 o為宜。樓梯設(shè)置要能使運(yùn)行人員巡視方便，并要保證發(fā)生事故時(shí)能迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。 楊勝柏 沙廠水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 28 第 9 章 展望與未來 我國幅員遼闊，河湖眾多，流域面積在 100 2km 以上的河流有 50000 多條，河流長度有 42 萬多 km ；天然湖泊中，面積在 1 2km 以上的有 2759 個(gè)，總面積約 萬 2km 。按多年平均流量估算的河川水能資源理論蘊(yùn)藏量約 億 kw ，年發(fā)電量 60829 億 kwh? 。水資源是無污染的清潔能源，加之我國水資源的儲(chǔ)量相當(dāng)豐富。其中農(nóng)業(yè)水利是其中的重要一部分。水利水水電行業(yè)是國家的基礎(chǔ)行業(yè)，關(guān)乎國計(jì)民生。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí) 2 個(gè)月，是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時(shí)段最長、涉及內(nèi)容最 廣、工作量最大的一次設(shè)計(jì)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意 ! 最后我還要感謝河海學(xué)院和我的母校重慶交通大學(xué)四年來對(duì)我的栽 培。我此次的任務(wù)是做一個(gè)水電站設(shè)計(jì)。2020 屆水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 致 謝 首先，我要感謝我的導(dǎo)師鄭老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，給了起到了指明燈的作用；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，讓我很快就感受到了設(shè)計(jì)的快樂并融入其中。這樣，就帶動(dòng)了水利水電行業(yè)的發(fā)展。十一五以來，國家加大了對(duì)水利水電行業(yè)的投入，大力發(fā)展水利水電事業(yè)。根據(jù)普查資料，我國可能開發(fā)的裝機(jī)容量 以上的水電站近 11700 座，總裝機(jī)容量可達(dá) 億 kw ，年發(fā)電量17534kwh? 。在全世界范圍內(nèi)，我國的水資源總量僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國及印度尼西亞等五國，居世界第六位。轉(zhuǎn)梯可節(jié)省空間，適用于不經(jīng)常上下的地方。單人樓梯寬 ，雙人樓梯寬 ～ 。為了吊運(yùn)各種設(shè)備，與通道相應(yīng)要布置吊物孔，如蝴蝶閥吊孔、水泵吊孔、公用吊孔等。安排各種房門部位時(shí)要考慮防火的安全出口，安全出口的門凈寬不小于 ，門向外開。以電爐或紅外線烘烤，防止設(shè)備受潮。已滲漏進(jìn)廠房或防潮夾 層的水要迅速排除，不能讓其積存。過分潮濕能造成電氣設(shè)備的短路、誤動(dòng)作或失靈，可能使機(jī)械設(shè)備加速銹蝕，運(yùn)行人員工作條件惡化。冬季水電站若正常發(fā)電，發(fā)電機(jī)層、出線層、水輪機(jī)層、母線道等處靠機(jī)電設(shè)備發(fā)出的熱量即可維持必需的溫度。 楊勝柏 沙廠水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 26 盛夏酷熱地區(qū)或人工通風(fēng)仍不能滿足廠內(nèi)溫度濕度要求時(shí)，可采用局部或全部的空氣調(diào)節(jié)裝置。要合理安排進(jìn)出風(fēng)口的位置以達(dá)到最佳的通風(fēng)效果。中央控制室及主機(jī)房內(nèi)的照明不能使儀表盤面上產(chǎn)生反光，以保證運(yùn)行人員能清晰地觀察儀表。窗的高度一般不小 于房間進(jìn)深的 1/4。 廠房的采光、通風(fēng)、交通及防火 水電站廠房必須妥善考慮采光、通風(fēng)、取暖、防潮、防火保安、交通運(yùn)輸?shù)葐栴}，以確保水電站的正常運(yùn)行，并給運(yùn)行人員提供良好的工作環(huán)境。行政辦公及生活用房可設(shè)在廠外單獨(dú)房間內(nèi)，要求布置在較安靜的地方。 高壓試驗(yàn)室的試驗(yàn) 對(duì)象是 3kV 以上的電氣設(shè)備，這些設(shè)備一般比較笨重，搬運(yùn)不便，因此高壓試驗(yàn)室應(yīng)布置在與發(fā)電機(jī)同高程的安裝間附近或副廠房內(nèi)。發(fā)電機(jī)母線廊道位置宜布置在發(fā)電機(jī)出線方向的一側(cè)，并靠近主變、廠變的位置，其面積和層高取決于母線的數(shù)量和帶電安全距離的要求。 廠用高壓成套開關(guān)柜，通常布置在水輪機(jī)層母線室附近，不宜布置在發(fā)電機(jī)層或距中控室太近。 （ 4） 充電機(jī)室是向蓄 電池充電的，最好布置在與蓄電池室毗鄰的房間內(nèi)。采用人工照明，不設(shè)窗戶，避免硫酸氣產(chǎn)生的氫氣在陽光直曬下引起爆炸。 6. 直流設(shè)備室 包括蓄電池室、儲(chǔ)酸室、充電機(jī)室、通風(fēng)機(jī)室及套間等。 5. 通訊室及遠(yuǎn)動(dòng)裝置室 當(dāng)輸電電壓在 110kV 以上時(shí)，為了電站與系統(tǒng)調(diào)度中心聯(lián)系，由系統(tǒng)調(diào)度中心指揮電站運(yùn)行，專設(shè)載波電話通訊室、自動(dòng)電話交換機(jī)室、微波或其他無線電通訊室和遠(yuǎn)動(dòng)裝置室等。 開關(guān)室一般不設(shè)窗戶，要滿足通風(fēng)、防潮、防火、防爆的要求。 3．繼電保護(hù)盤室 布置在中控室附近，當(dāng)開關(guān)站距主廠房較遠(yuǎn)，尤其是在高程相差很大情況下，可將輸電線路保護(hù)盤室布置在開關(guān)站。 2020 屆水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 2．集纜室 又稱電纜夾層，布置在中控室和繼電保護(hù)盤室的下層，面積等于或稍小于中央控制室。最好用玻璃作隔音墻隔開，既便于觀察，又收到隔聲效果。中控室一般布置控制盤、直流盤、繼電保護(hù)盤和信號(hào)盤、廠用盤、自動(dòng)調(diào)頻盤等。 3. 副廠房設(shè)在主廠房靠對(duì)外交通的一端 其優(yōu)點(diǎn)是主副廠房的總寬度較小，采光通風(fēng)良好，給運(yùn)行人員創(chuàng)造了良好的工作條件，能適應(yīng)電站分期建設(shè)、初期發(fā)電的特點(diǎn)，運(yùn)行與機(jī)電設(shè)備安裝干擾小， 可以減輕機(jī)組噪音對(duì)中央控制室的影響。缺點(diǎn)是主廠房的通風(fēng)和采光受到影響，由于發(fā)電機(jī)引出母線和變壓器布置在主廠房的下游側(cè)，尾水管的振動(dòng)影響較嚴(yán)重，容易引起電氣設(shè)備的誤操作，運(yùn)行人員的工作環(huán)境不好。 1．副廠房設(shè)在主廠房的上游側(cè) 這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是布置緊湊，電纜短，監(jiān)視機(jī)組方便，主廠房下游側(cè)采光通楊勝柏 沙廠水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 22 風(fēng)條件良好。 副廠房的布置 為了保證機(jī)組正常運(yùn)行，在主廠房近旁布置的各種輔助機(jī)電設(shè)備、控制、試驗(yàn)、管理和運(yùn)行人員工作和生活的房間，稱為副廠房。配電裝置如空氣斷路器的滅弧和操作的用氣，以及開關(guān)和少油斷路器的操作用氣，額定氣派壓為 2~5MPa。機(jī)組制動(dòng)；調(diào)相運(yùn)行壓水；蝶閥關(guān)閉時(shí)，將壓縮空氣通入閥上的空氣圍帶，使其膨脹而減少漏水；檢修時(shí)清掃設(shè)備，供風(fēng)動(dòng)工具使用；通向攔污柵，防凍清污。消防用水可從上游壓力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，并且應(yīng)設(shè)置兩個(gè)水源。 （ 2） 自流供水：適用于水頭在 12~60m 之間的水電站，但當(dāng)水頭大于 40m 時(shí)需要減壓設(shè)備。管路應(yīng)盡可能靠近機(jī)組，以縮短管線并減少水頭損失。技術(shù)供水包括冷卻及潤滑用水，如發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器、機(jī)組導(dǎo)軸承和推力軸承的油冷卻器、水潤滑導(dǎo)軸承、空氣壓縮機(jī)氣缸冷卻器、變壓器的冷卻設(shè)備等。事故油槽應(yīng)布置在便于充油設(shè)備排油的位置，并便于滅火。在每臺(tái)機(jī)組的最低點(diǎn)設(shè)廢油槽，收集漏出的廢油。設(shè)在主廠房的吊車梁下。油處理室一般設(shè)在楊勝柏 沙廠水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 20 油庫旁。絕緣油用量大的主變壓器和開關(guān)站都在廠外，所以絕緣油庫常布置在廠外主變壓器和開關(guān)站附近。兩種油的性質(zhì)不同，應(yīng)有兩套獨(dú)立的油系統(tǒng)。 一方面，裝配廠層 最好與對(duì)外道路同高，且高于下游最高水位，以保證對(duì)外交通在洪水期暢通無阻。大中型水電站的部件大而重、運(yùn)輸量大，常鋪設(shè)專用鐵路線；中小型水電站多采用公路。 2020 屆水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 通氣孔 通氣孔設(shè)在事故閘門 之后 ，其功用式當(dāng)引 水道充水時(shí)用以排氣，當(dāng)事故閘門關(guān)閉防空引水道時(shí)，用以補(bǔ)氣以防有害真空的出現(xiàn)。事故閘門常懸掛于孔口上方，以便事故時(shí)能在動(dòng)水中快速關(guān)閉。一種方法是在柵面上通過 50V以下電流，形成回路，使柵條發(fā)熱；另一種方法是將壓縮空氣通至攔污柵上游側(cè)的底部，從均勻布置的噴嘴中噴出，形成至下而上的水流，將下層溫水帶至柵面，并增加水流紊動(dòng)，防止柵面結(jié)冰。大中型水電站常用清污機(jī)。 總面積 3max 80QAm??? () 清污及防凍 攔污柵是否被污物堵塞 及 堵塞程度可通過監(jiān)測(cè)柵前，柵后的壓力差或水位差來判斷，這是因?yàn)檎Ｇ闆r下水流通過攔污柵時(shí)的水頭損失很小，被污物堵塞后則明顯增大。攔污浮排可用竹木，鋼材或或混凝土等材料制作，其中竹木材質(zhì)的攔污浮排一般僅臨時(shí)性地使用。主要的攔污設(shè)備是進(jìn)口處的攔污柵。 / 8 0 0 4 =1 1D mm? ??結(jié) () 6mm? ?結(jié) () 綜上，管道壁厚取 11mm。漸變段的長度為管道直徑的 倍，側(cè)面擴(kuò)散角以 6~8??為宜。下唇采用直線，坡度為 1:1。 2020 屆水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 7 章 壓力引水管道 進(jìn)水口 型式 由于本電站是壩后式水電站， 采用壩后式進(jìn)水口。 2020 屆水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 6 章 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)主要部分的尺寸 ??1 0 7 . 1 / m i n 1 5 0 / m i nn r r， 初步選定傘式發(fā)電機(jī)。 尺寸 彎肘形尾水管由進(jìn)口直錐段，中間肘管段和出口擴(kuò)散段三部分組成。22B= 圖 33 混凝土蝸殼的平面單線圖 楊勝柏 沙廠水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 6 第 4 章 尾水管 型式 尾水管型式很多，但目前最常用的有直錐形，彎錐形和彎肘形。 斷面形狀 ?? 圖 31 蝸殼進(jìn)口斷面形狀 其中取 mn? , 30???? , ( ) / m a?? ? （ ar 為座環(huán)外徑） , 5brm? （ br 為座環(huán)內(nèi)徑） 包角和平均流速 查 得 cV = 3 /ms（ cV 為蝸殼進(jìn)口斷面的平均流速） 混凝土蝸殼通常采用 0 180 ~ 270? ? ，此處采用 225 包角。 楊勝柏 沙廠水利樞紐 —壩后式電站設(shè)計(jì) 2 第 2 章 水輪機(jī)型號(hào) 根據(jù)水電站的工作水頭（ ~），在反擊式水輪機(jī)系列型譜表中查得 HL240型水輪機(jī)和 ZZ440 型水輪機(jī)都可以使用， 這就需要將兩種水輪機(jī)都列入比較方案，對(duì)其參數(shù)分別予以計(jì)算和選定 為了便于分析比較， 現(xiàn)將兩種方案的有關(guān)參數(shù)列于下表 表 21 水輪機(jī)方案參數(shù)對(duì)照表 從上表的對(duì)照中