【正文】 ～2m3/h計算。則一臺機組的總技術用水量為?。ǎ┒?、水源及取水方式技水供水的水源選擇是非常重要的，其基本原則是，取水可靠、水量豐富、水溫適宜、水質(zhì)較好、引水管路簡單經(jīng)濟并且操作維護檢修方便。通常水電站采用本電站所在河流作為水源，有河水不能滿足用水設備要求時，才考慮其它水源。電站常見有以下幾種取水方式。（一）上游取水上游取水常有以下三種方式。1．壩前取水：因壩前取水水量豐富，取水設備簡單且可靠，即使機組的進水閥門關閉或某一取水口堵塞，供水也不會中斷。對庫大水深的電站，這種取水易滿足用水設備對水質(zhì)的要求。但其引水管道長，投資大，特別是前池距廠房遠的電站尤為突出。多用于河床式、壩內(nèi)式和壩后式水電站。由于其水源可靠，通常作備用水源。2．蝸殼取水：可在每臺機組蝸殼設取水口，可自成體系，也可用干管聯(lián)系起來，互為備用。這種取水方式具有引水管道短，控制設備可以集中布置，便于操作，運行費用少，供水較可靠。適用于水頭適宜水質(zhì)好的電站。3．壓力鋼管取水：引水系統(tǒng)為單元供水，可采用各機組設置取水口，這對于立式機組便于布置和安裝；對于引水系統(tǒng)為聯(lián)合供水，可在總管上設置統(tǒng)一取水口（需設2個取水口），再經(jīng)凈化設備供給總管，然后供給各用水設備。（二）下游取水當上游取水不能滿足水壓要求或能源利用不合理時，可考慮下游取水。采用水泵從下游尾水抽水送至各用水設備。這種取水方式每臺水泵需有單獨的取水口，布置靈活，且管道較短。但其可靠性較差，在斷電或水泵故障時將中斷供水，其設備投資和運行費用也較大。（三）地下取水當河流的水質(zhì)不能滿足要求時，可采用地下取水作為供水水源。因不含水生物和有機物，特別適合作為水輪機導軸承及深井泵軸承等清潔潤滑水水源。但其水的硬度較大，且多需要水泵抽水，因而投資和運行費用扡較大。總之，不源的選擇是決定供水系統(tǒng)是否經(jīng)濟可靠的關鍵。各種取水方式各具特點和適用條件，需根據(jù)電站的實際情況出發(fā)來分析，選擇供水可靠、運行方便、經(jīng)濟合理的取水方案。三、供水設備選擇1．取水口選擇每個取水口流量(互為備用)～2臺機流量，若不為備用按1臺流量計算，一般取水口應設攔污柵。攔污柵口尺寸按下式計算：式中：－管道的內(nèi)徑，；－管道中的流量，；－流經(jīng)攔污柵水流流速，；～1。2．管徑計算選擇取水管的管徑按下列公式計算：式中：－管道的內(nèi)徑，；－管道中的流量，；對于技術供水干管管徑計算，～2臺機組技術供水流量；－技術供水管水流流速，水頭為15～～7；～；～2，～。計算結果出來后，按標準管道直徑選擇。3．濾水器選擇濾水器的作用是清除水中的懸浮物。分固定式和轉動式濾水器，當采用固定式濾水器時，需在管道上設置兩只，或在濾水器加旁通管路及閥門；當設轉動式濾水器，因可邊工作、邊清洗，故只需裝設一只。4．閥門選擇（1）閘閥：可分為平行式和楔式閘閥兩類，平行式閘閥以帶推力楔塊的最為普遍，它適用于低壓，公稱直徑為50～400mm。（2）截止閥：截止閥阻力系數(shù)約為閘閥的5～10倍，結構長度較大，但操作靈活，止水情況好，多用小口徑管路上。（3）止回閥：防止介質(zhì)倒流的閥閘。有升降式和旋啟式兩種，升降式止回閥只能裝在水平管路上；旋啟式止回閥可以裝設在水平或垂直管路上。（4）減壓閥：用來減小液體壓力，并使閥后流體壓力保持在一定范圍內(nèi)。在取水水壓高出用水設備最大水壓要求時，才需裝設。四、繪制技術供水系統(tǒng)圖根據(jù)水電站的特點、機組臺數(shù)、機型以及各種可供選用的取水與供水方式，按照用水設備對水質(zhì)、水溫、水壓及水量的要求，遵循供水系統(tǒng)設計的基本原則，便可擬定適合具體情況的技術供水系統(tǒng)圖。具體繪制方法與步驟可參考設計手冊及有關資料。第六節(jié) 消防給水系統(tǒng)的設計計算一、消防給水對象及用水量1．發(fā)電機消火發(fā)電機在運行時可能由于定子線圈匝間短路，或接頭開焊等事故而起火，為了防止事故的擴大，一般都在發(fā)電機定子線圈上下方布置滅火環(huán)管。設計發(fā)電機消防水管時，應采取有效措施，防止平時漏水進入發(fā)電機，而發(fā)生事故。發(fā)電機消火可以采用手動操作，也可以采用自動控制。手動操作時，設置活接頭，平時是斷開，在滅火時，利用軟管快速接頭消防水源接通，打開閥門。若自動控制時，應設置動作可靠的自動控制元件來控制。發(fā)電機消火取水源需兩個以上，以保證消火的可靠性。其消火用水量計算，可根據(jù)滅火環(huán)管長度、環(huán)管管徑及壓力水頭，查手冊相關圖表可得。2．廠房消火水電站廠房消火，一般以消火栓消火為主，以化學滅火器為輔。廠房消火栓的布置要求，是以保證廠房內(nèi)任意一個著火點發(fā)生火災時，都能同時受到兩股充實水柱的作用。消火栓的數(shù)目，視機組間距的大小而定。一般一個機組段或兩個機組段設置一個。消火栓的布置形式，一般采用單列式布置；當廠房較寬時，消火栓噴射水柱有效半徑不能滿足要求時，可采用雙列式布置。消防用水量根據(jù)消火栓噴射流量來計算，一般按兩股水柱同時工作。只要確定了消火栓位置和最高最遠的可能著火點，即可計算出充實水柱高度。計算出消防的供水壓力：　?。ǎ　。ǎ┦街?，－與射流總高度有關的系數(shù)；－與噴嘴直徑有關的系數(shù)；－供水總管的水力損失，；－消防軟管的水力損失；；－通過軟管的流量，；－軟管長度，；一般有120三種；－軟管的比阻；水柱的有效噴射半徑，按豎直噴射高度計算（結果偏安全）?！　　。ǎ┦街校鋵嵥L度，；按發(fā)電機層地面至最高著火點的距離，再加上6～8裕量；－軟管長度。廠房內(nèi)的最高著火點可按行車頂部高程為準，按水輪發(fā)電機組的尺寸大小來估算。3．油系統(tǒng)消火油庫、油處理室及油化驗室，一般采用化學滅火器、噴霧噴和砂包等滅火。在油處理室及油化驗室，設化學滅火器及砂土供滅火。油庫的消防措施，對直徑大于3m的油罐上面應設噴霧頭，對直徑小于3m的油罐上面可不設噴霧頭。在油罐下部裝有事故排油管。全站消火栓總用水量可按一臺機的消火環(huán)管用水量加兩股消火栓同時供水來計算，即二、水源及供水方式1．水源 應要有兩個水源，以保證供水可靠。2．供水方式與技術供水源同時考慮，根據(jù)電站的水頭和各消火對象對供水的要求，來選擇供水方式。三、管道選擇式中，－管道的內(nèi)徑，；－管道中的流量，；－消防供水管水流流速，；～7，可取3計算。根據(jù)計算結果分別確定消防給水干管管徑、消火環(huán)管進水管管徑、消火栓進水管管徑。四、消防水泵選擇1．按消火環(huán)管入口壓力計算式中，－消火環(huán)管入口水壓，；－消火環(huán)管水頭損失，；－消火環(huán)管中水流的流速，；－消防環(huán)管高程，；－下游最低水位。2．按消火栓噴嘴入口壓力計算式中，－消火栓噴嘴出口壓力，即，；－消火環(huán)管水頭損失，包括總管的水力損失和消防軟管的水力損失，；－消火栓噴嘴水流的流速，；－消防栓高程，～；－下游最低水位。▽下低─下游最低水位根據(jù)計算的Q、H選擇水泵臺數(shù)，不考慮備用水泵。并列出水泵的技術參數(shù)。3．確定水泵吸入高度與安裝高程式中，－水泵的允許吸出高度，；－不同海拔高程的大氣壓力，；－不同溫度下水的汽化壓力，；－水泵吸水管的水力損失，；－水泵吸水管的水流速度，；最低吸水位的標高。第七節(jié)　排水系統(tǒng)的設計計算一、排水對象及排水方式1．排水對象（1）檢修排水：排除機組檢修時的鋼管、蝸殼、尾水管內(nèi)的積水和上、下游水位的漏水。（2）滲漏排水：排除經(jīng)常性的廠內(nèi)滲漏水，其中包括蝸殼、尾水管的進人坑、蝶閥坑的積水、廠內(nèi)地面排水溝或低洼處積水、生活污水及水輪機頂蓋漏水。2．排水方式（1）滲漏排水方式集水井排水：這種方式是把廠房內(nèi)的滲漏水經(jīng)排水管、溝匯集到集水井中，然后通過水泵排至廠外。廊道排水：這種方式是把廠內(nèi)各處的滲漏水通過管道匯集至專門的集水廊道內(nèi)，再由排水設備排至廠外，此種排水設備多采用立式深井泵。（2）檢修排水方式直接排水：將各臺機組的尾水管與水泵吸水管用管道和閥門連接起來。機組檢修時，由水泵直接積水排出，其排水設備多采用臥式離心泵。廊道排水：是把各臺機組的尾水管經(jīng)管道與集水廊道連接。機組檢修時，先將積水排入集水廊道內(nèi)，再由水泵排至廠外。檢修排水和滲漏排水一般是分開設置。對于小型可以考慮合并，以減少設備投資。二、排水量計算與排水設備選擇（一）檢修排水1．檢修排水量計算檢修排水量的大小，取決于水輪機的型式、尾水位的高低和上、下閘門的漏水量。水電站一般壓力鋼管或蝸殼的最低處設有排水閥，經(jīng)管道與尾水管連通。在檢修排水時，先將進水口閘門或水輪機進水閥關閉，再打開壓力鋼管和蝸殼排水閥，使高于下游尾水位的大量水體自流排至下游。因此，需要水泵排除的積水僅是下游尾水位以下的積水。其排水容積可按下式計算（1）蝸殼排水容積對金屬蝸殼，蝸殼的包角=345o，對小型水電站的蝸殼排水容積估算為式中，—圓形蝸殼進口斷面半徑，；—座環(huán)外緣直徑，；—圓形導葉環(huán)形容積，；可按座環(huán)的內(nèi)、外徑、中心直徑和導葉的高度去計算，即。也可以把金屬蝸殼按包角345176。分成四部分，每部分斷面都按圓形斷面計算，按蝸殼水力計算表1－8計算結果代入下式圖31 彎肘形尾水管尺寸示意圖式中，－座環(huán)外徑，；－對應計算斷面圓的半徑，；－整數(shù)，取0,1，2三個數(shù)。（2）尾水管的容積式中，－尾水管直錐段的容積，可按下式計算,具體尺寸圖3－1彎肘形尾水管示意圖所示。－尾水管彎肘段的容積，可按下式計算（其中用來估算）－尾水管水平擴散段的容積，可按下式計算（3）壓力鋼管容積若沒有設置進水閥時，壓力鋼管部分積水是按低于下游尾水位的那部分積水，可按下式計算式中，－壓力鋼管直徑，；－下游尾水位，；－壓力鋼管水平段的中心高程，；－壓力鋼管傾角；－壓力鋼管的水平長度。若設置進水閥時，則按排除進水閥后至蝸殼進口斷面的積水來計算，如下式（4）轉輪室容積水輪機轉輪室的積水為轉輪室的體積扣除轉輪本身，可按下式計算式中，－座環(huán)的內(nèi)徑，；－導葉的高度，；－水輪機轉輪的重量，；－鋼的比重。（5）上、下游閘門的漏水量檢修排水過程中，上、下游閘門雖然關閉，但漏水仍然存在。漏水量可按下式來計算式中、－分別為上、下游閘門止水密封單位長度時間漏水量，；、－分別為上、下游閘門止水邊周長。其中、根據(jù)上、下游閘門結構尺寸確定，、則與閘門止水密封型式、制造工藝、安裝質(zhì)量和運行維護情況等因素有關。對球閥，一般取＝；對于蝴蝶閥，采用空氣圍帶密封?。剑捎孟鹉z壓緊式密封?。?；對上、下游采用閘門，可查相關圖表得值。2．排水設備選擇（1）檢修排水泵選擇檢修排水泵總生產(chǎn)率可按下式計算式中，－檢修排水總容積，；－水泵工作時間，一般取4～6h，對于大型電站及長壓力隧洞或長尾水隧洞的電站，可適當延長；－上、下游閘門單位時間漏水量之和。檢修排水泵臺數(shù)選擇不少于兩臺，不設備用泵，均為工作泵。則每臺生產(chǎn)率為為了保證將積水排空后，能由一臺泵來排除上、下閘門的總漏水量，以確保檢修工作安全進行。則每臺水泵的生產(chǎn)率還必須大于總漏水量，即滿足下列要求：由于檢修水泵不經(jīng)常運行，一般不考慮自動控制。但是在排除閘門漏水時，應考慮由限制水位自動控制，以免沒能及時啟動水泵而造成事故。（2）水泵揚程計算 檢修排水泵的揚程按尾水管底板最低點的高程與下游尾水位之差，并考慮管道內(nèi)的總水力損失來確定，可按下式計算式中：—檢修時下游尾水位,； —尾水管底板最低點的高程，；－排水管路的總水力損失，；－管路出口流速水頭損失。根據(jù)、初選IS型臥式離心泵；再對水泵進行校核。根據(jù)電站的實際情況，水泵布置時，可考慮尾水倒灌（水泵安裝高程需低于下游最低水位，并有一定安全裕量），作為水泵的啟動充水。 （二）廠內(nèi)滲漏排水1．廠內(nèi)滲漏水量與集水井有效容積在確定電站廠內(nèi)滲漏水量時，應先由水工專業(yè)提出廠房內(nèi)水工建筑物的滲漏水量估算值，再參考已運行同類型電站的滲漏水量大小，并結合實際電站情況，確定一個滲漏水量值作為滲漏排水系統(tǒng)的設計依據(jù)。2．集水井容積的確定（1）集水井有容積的確定集水井的有效容積為水泵的起動水位與停止水泵水位之間的容積。一般集水井有容積按30～60min的滲漏水量的容積來考慮，可按下式計算式中：－集水井有效容積，；－滲漏水量。（2）集水井其他容積的確定集水井其他容積的確定可按各要求水位來定，主要有：A 停泵水位：取決于底閥的大小，根據(jù)底閥的淹沒深度和防止吸入臟物等對閥底至井底的距離要求?？砂此梦组y與井底距離為（～）倍吸水管徑。B 備用泵起動水位：。C 報警水位：水位至廠房地面應留有一定安全裕量，防止水淹廠房事故?！?．滲漏排水泵參數(shù)選擇（1）水泵生產(chǎn)率計算式中：－集水井有效容積，；－水泵工作時間，按20～30min；－滲漏水量。滲漏排水泵應不少于兩臺，其中一臺工作，一臺備用。（2）水泵揚程計算按集水井最低水位與最高尾水位之差，并考慮管路上的水力損失來計算。 式中：－下游最高水位高程，；－集水井最低水面高程，；－管路水力損失，；－管路出口流速水頭損失。根據(jù)、選擇IS型臥式離心泵或立式深井泵，并列出水泵的技術參數(shù)。（3）滲漏排水泵操作方式由于滲漏排水泵起停頻繁，而且滲漏來水情況又很難預計，稍有不謹，易引水淹廠房事故。因而，滲漏排水泵一般采用自動化操作，由液位信號器控制工作泵和備用泵，并在水位過高時發(fā)出信號。三、繪制排水系統(tǒng)圖檢修排水與滲漏排水系統(tǒng)，對大型水電廠應分開設置；對中型水電廠，宜分開設置；若共用一套排水設備需通過技術論證；當共用一套排水設備時，應考慮安全措施，嚴防尾水倒灌廠房。第八節(jié) 水電廠的水力監(jiān)測系統(tǒng)設計計算對水電站及水輪機進行有關水力參數(shù)監(jiān)測，其目的是為了及時準確地了解水電站及水輪機的運行狀況，保證水電站的安全經(jīng)濟運行，并為科學研究和改進設計提供與積累資料。大中型水電站要求能在中控室或機旁盤應對上、下游位，電站水頭，水輪機工作水頭，水庫水溫，蝸殼進口水壓和流量，尾水管進出口壓力等水力參數(shù)進行監(jiān)測；還需根據(jù)電站的實際情況選擇性測量機組振動，效率和空化等項目，以獲得機組