【正文】 ，本設(shè)計水輪機的額定轉(zhuǎn)速 n=,已知懸式的轉(zhuǎn)速在 150r／min 以上，故采用傘式水輪發(fā)電機。傘式水輪發(fā)電機的優(yōu)點是上機架輕便，可降低機組高程及廠房高度，節(jié)省鋼材，檢修發(fā)電機時可拆除推力軸承，從而縮短檢修時間。其缺點是推力軸承直徑較大，易磨損，設(shè)計制華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計22造復(fù)雜。 水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)尺寸已知水輪機額定轉(zhuǎn)速 107r／min，飛逸轉(zhuǎn)速為 235r／min，套用機組選擇水輪發(fā)電機。同時需要滿足額定容量 40000kW。則本設(shè)計中水輪發(fā)電機的型號采用推薦型號為 SF4556/900，即：立式空冷水輪發(fā)電機，額定容量為 45MW，磁極個數(shù)為 56 個，定子鐵芯外徑9000mm ， SF4556/900 型水輪發(fā)電機有關(guān)資料如下（查《水電站機電設(shè)計手冊》水力機械卷）：定子外徑： Da=900 mm定子內(nèi)徑： Di=842 mm定子長度： Lt=135 mm定子機座高度： h1=2590 mm上機架高度： h2=838 mm推力軸承高度： h3=870 mm勵磁機高度： h4=2070 mm永磁機及轉(zhuǎn)速繼電器高度： h6=455 mm定子支撐面至下機架支撐面距離： h8=785mm轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度： h10=1980mm發(fā)電機主軸高度： h11=2035mm（副） h11=7020mm（主）定子水平中心線至法蘭底面距離： h12= 6120mm法蘭盤地面至發(fā)電機層地板高度： H=9055mm定子支承至發(fā)電機層地板高度： h=3428mm機座外徑： D1=10170mm風(fēng)罩內(nèi)經(jīng)： D2=12800mm轉(zhuǎn)子外徑： D3=8390mm水輪機機坑直徑： D5=6000mm下機架最大跨度： D4=7760mm推力軸承裝置外徑： D6=3200mm勵磁機外徑： D7=2640/3000mm華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計23布置特點說明：上機架埋入地板內(nèi)、勵磁機及其機架在其上露出地面，推力軸承在下機架之上。 見下圖 21 發(fā)電機外形尺寸圖。 發(fā) 電 機 外 形 尺 寸 示 意 圖圖 21 發(fā)電機外形尺寸圖 調(diào)速器設(shè)計 調(diào)速設(shè)備的選擇水輪機調(diào)速系統(tǒng)的基本任務(wù)是：使水輪發(fā)電機組穩(wěn)定地以額定轉(zhuǎn)速運行，在機組負(fù)荷變化或其他外擾作用下，保證機組的轉(zhuǎn)速變化不超過一定的范圍，并能迅速地穩(wěn)定與新的工況，從而保證發(fā)電機輸出的交流電頻率滿足用電設(shè)備的要求。水輪機調(diào)節(jié)是通過調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)機組轉(zhuǎn)速的不斷地改變水輪機過流量來實現(xiàn)的。查知《水力機械》 調(diào)速功 （式 2—1)250(HDQA??華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2418）式中：H——水輪機的最大水頭 Hmax=Q——最大水頭下發(fā)出額定出力時的流量（由 得最大水頭下發(fā)出額定出??力的流量， 由繪制的運轉(zhuǎn)特性曲線圖上查得 =%）??D1——轉(zhuǎn)輪直徑本設(shè)計為 則 )20( ????A=360579Nm3000 Nm選屬大型調(diào)速器則接力器,調(diào)速柜和油壓裝置應(yīng)分別為計算和選擇。 接力器的選擇（1）接力器直徑的選擇采用兩個接力器來操作水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)選用額定油壓為 每個接力器直徑按下式計算，查 水力機械〉 〉 （式 21max01DHbds??19）式中：D 1——位于 之間，取 Z0——采用標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉，取 24m——查《水力機械》表 53 得 =??——導(dǎo)葉高度為 則 = =??（2） 接力器最大行程的計算應(yīng)用《水力機械》 （58）式接力器最大行程 為：maxS （式 2????華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計2520）式中：導(dǎo)葉最大開度 可由模型的 求得。0max0max （式 20ax0MxDZ?21）式中： ——原形和模型水輪機導(dǎo)葉軸心圓的直徑。0,MD——原形和模型水輪機導(dǎo)葉數(shù)目Z （式 2s/ 3/2/339。max1 ??????rHN22）則 s/4... 322139。maxaxrD由（ 《水電站》圖 44 查得 =27mm)s/4Qin,/r73339。ax39。1??r Max000max0ZMmax= =242mm 245379?計算系數(shù)取 ，則 smax=242=434mm=（3） 接力器容積的計算查《水力機械》 （式 223）32max2 ????Sdss 調(diào)速器的選擇大型調(diào)速器的型號是以主配壓閥的直徑來選擇的，主配壓閥直徑 d 可由《水力機械》（515 ）式計算：d= （式 24）式中：T s——導(dǎo)葉從全開到全關(guān)的直線關(guān)閉時間，設(shè)計選用 Ts =4s華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計26Vm——管內(nèi)油的流速取 Vm = m/s則 ???查《水力機械》表 51 選擇與之接近的 DT100 電氣液壓型調(diào)速器 油壓裝置的選擇油壓裝置是向水輪發(fā)電機的調(diào)速系數(shù)供給壓力油能源設(shè)備，設(shè)調(diào)速系統(tǒng)的重要組成設(shè)備。同時也作為進水閥，調(diào)壓閥以及液壓操作原件的壓力油源。油壓裝置的工作能力由壓力油罐的額定油壓及總?cè)萘縼順?biāo)志，在不考慮轉(zhuǎn)輪漿液接力器和水輪機進水閥門接力器容量時，可用《水力機械》 （516）式估算： （式 2??0182sVV??25）式中：V 0——壓力油罐總體積（m 3）Vs——導(dǎo)葉接力器的總體積（ m3）則 3s0 )2()21( ???????= m=查《水力機械》表 52 選與之接近且偏大的 YZ4 型分離式油壓裝置，綜上所述總結(jié)如下，型水輪機調(diào)速器設(shè)備方案：240HL接力器直徑 d5=500mm調(diào)速器主配壓閥直徑 d=100mm調(diào)速器型號 型電器液壓調(diào)速器10DT?油壓裝置型號 型分離式油壓裝置4YZ華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計27第 3 章 電站樞紐布置有壓引水式電站的組成建筑物包括進水口、引水道、調(diào)壓室、高壓管道、主廠房、副廠房、變壓器場、對外交通等。進水口、引水道、調(diào)壓室、高壓管道是水電站的引水系統(tǒng)，均為正向引水。進行廠區(qū)布置時，要綜合考慮水電站樞紐總布置、廠區(qū)地形地質(zhì)、施工檢修、運行管理、農(nóng)田占用、環(huán)境保護等各方面因素。在已知主壩位置的前提下，可以把進水口的位置選在水庫靠近廠房的一岸，地質(zhì)條件較好的的地方。廠房即引水系統(tǒng)的出口選在靠近公路，以便于運輸大件設(shè)備，且便于布置主變場地的開闊場地。將進水口與廠房之間一連線，就是輸水線路。為改善水流條件，隧洞的洞線應(yīng)盡量平直，在距進水口約 574m 處山體有一較大坡降，需設(shè)調(diào)壓室，調(diào)壓室與廠房之間由鋼襯的地下埋管連接。因采用單機供水方式，埋管的首部需設(shè)閘門，每個調(diào)壓室引兩條直徑為 6m 的管道，閘門尺寸 6m6m，采用 280t 的門式起重機啟閉。由于此引水式電站屬于小水頭，大流量，尾水管出水時震動噪音較大，不宜把副廠房布置在主廠房的下游側(cè)，初步考慮布置在上游側(cè)，因副廠房尺寸較大，一部分布置在主廠房左華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計28側(cè)。變壓器場盡量靠近主廠房，且遠(yuǎn)離尾水渠。高壓開關(guān)站要注意安全的方便運輸。對外交通路面要滿足高于下游尾水位的要求。 壩軸線的選擇 壩址工程的地質(zhì)條件 曾選兩條壩線（上壩線與下壩線）進行比較。上、下壩線相距200～300米，地質(zhì)條件基本相同，但下壩線右岸地形更單薄，左岸巖石完整性較差，呈片狀破碎，風(fēng)化也較深，而上壩線左岸則比較完整。河谷部分，下壩線巖石普遍風(fēng)化較深，而上壩線只有個別地段風(fēng)化較深。從上述分析中確定選用上壩線。而上壩線不論修建土壩或混凝土重力壩，地質(zhì)上都是可能的。 樞紐布置樞紐布置應(yīng)確定各種建筑物的相對位置，引水系統(tǒng)的布置應(yīng)充分考慮地質(zhì)、地形條件以及施工和水力條件，應(yīng)盡量使水流平順，水頭損失小。1. 進水口渾江在中下游地段，側(cè)向侵蝕作用十分強烈，形成迂回曲折的蛇曲地貌，為修建引水式水電站提供了有利的地形條件。根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚刭|(zhì)條件，電站進水口布置在某分水嶺一側(cè)，此處分水嶺寬約 800m ，兩端河水位差 13m 。進水口根據(jù)其工程地質(zhì)條件采用墻式有壓進水口，共兩個進水口，后接引水隧洞，引水隧洞要保證洞內(nèi)不出現(xiàn)負(fù)壓，引水隧洞共兩條。2. 調(diào)壓室由于隧洞較長約800m ，根據(jù)引水式電站調(diào)壓室設(shè)置判別條件，須在廠房上游設(shè)置調(diào)壓室，以減小水擊壓力。調(diào)壓室的位置應(yīng)盡量靠近廠房，縮短高壓管道的長度，減小水擊壓力。3. 壓力水管每個調(diào)壓室后接兩條壓力管道，共四條。1 引水隧洞的壓力管道長度125m,2 引水隧洞的壓力管道長度為175m。其洞徑都為6m。壓力水管向水輪機供水的方式分為單獨供水、聯(lián)合供水、分組供水三種。因為本電站水頭不高、流量較大，故選用分組供水方式，即多管多華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計29機供水。這種供水方式結(jié)構(gòu)簡單，水流順暢，水頭損失小，運行靈活可靠，每條隧洞后各分兩條壓力管道，每管供一臺機組，發(fā)生故障需要檢修時不影響其他機組運行。4. 供水方式供水方式選擇了一條隧洞和兩條隧洞供水的方案，結(jié)果表明，一條隧洞方案供應(yīng)四臺機組時將使隧洞洞徑超過12m ，對屬于中小型的本電站來講施工技術(shù)條件有困難，且增加了岔管布置、制造、安裝、施工等困難，分岔管將使壓力管道變得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也須在機組前布置閥門，以保證某機組發(fā)生事故不影響其它機組。若在調(diào)壓室內(nèi)分岔，布置4臺機組的壓力管道進水口、閘門等，困難較大。兩條隧洞方案是一條隧洞供應(yīng)2臺機組，洞徑相對較小，施工難度不大，在調(diào)壓室內(nèi)分岔容易布置，在壓力管道進口布置兩個平板閘門可代替機組前的閥門，既減少了一條隧洞的分岔管，又減少了機組前閥門，節(jié)省了投資，調(diào)壓室也起到了發(fā)射水擊波的作用，又起到了布置分岔管和閘門的作用，因此選用兩條隧洞方案。 廠區(qū)布置廠區(qū)布置是指水電站主廠房、副廠房、變壓器場、高壓開關(guān)站、引水道、尾水道及交通線等相互位置的安排。水電站廠房形式采用引水式廠房，安裝 臺混流式水輪機組。安裝間4在廠房的右端部，副廠房在廠房上游，主變壓器位于廠房右端上游側(cè)，高壓開關(guān)站位于主變壓器的上方，即變電站布置在主廠房端部(安裝間一端)靠近山體的位置，便于變壓器進廠檢修，也便于對外交通。進行廠區(qū)布置時，要綜合考慮水電站樞紐總體布置、廠區(qū)地形地質(zhì)、施工檢修、運行管理、農(nóng)田占用、環(huán)境保護等各方面的因素，分析具體條件，擬定出合理的方案。見圖31廠區(qū)布置可能方案示意圖。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計30圖 31 廠區(qū)布置可能方案示意圖 主廠房主廠房是廠房樞紐的核心，對廠區(qū)布置起決定性的作用。主廣房位置的選擇主要在水利樞紐總體布置中進行，此時除了要注意廠區(qū)各組成部分的協(xié)調(diào)配合外，還應(yīng)考慮下列條件：(1) 地形地質(zhì)條件：它常是決定引水式地面廠房位置的主要因素。主廠房建在良好的基巖上，新鮮基巖面的高程與廠房底高程相接近，以減少挖方。為避開沖溝口和容易發(fā)生泥石流的地段，要特別注意廠房后坡的穩(wěn)定問題。(2) 施工和對外交通條件：廠房位置應(yīng)選擇在對外交通聯(lián)系方便、容易修建進廠公的地方，廠房附近有足夠的施工場地。(3) 水流條件：主廠房的位置要與壓力管道和尾水渠布置統(tǒng)一考慮，盡可能保證進出水流平順。華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計31 副廠房水電站副廠房室設(shè)置機電設(shè)備運行、控制、試驗、管理和運行人員工作和生活的空間。副廠房的組成按性質(zhì)可分為三類:直接身長副廠房、直接輔助生產(chǎn)副廠房和間接輔助生產(chǎn)副廠房。太平哨水電站因為采用的是引水式電站，所以副廠房設(shè)在主廠房的上游側(cè)。副廠房布置在主廠房上游側(cè),其優(yōu)點是布置緊湊、電纜段、監(jiān)視機組方便,主廠房下游側(cè)采光通風(fēng)好,給工作人員創(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)電等特點,運行與機電設(shè)備安裝干擾較小,能減輕記住振動與噪聲對中控室的影響。 主變壓器廠因為采用的是引水式電站，采用廠區(qū)布置第一種方案，即主變壓器場布置在廠房右岸上游側(cè)。主變壓器盡量靠近主廠房，可以縮短發(fā)電機電壓母線長度，主變壓器與安裝間在同一個高程，并鋪設(shè)運輸變壓器的軌道，以便于主變壓器的運輸、安裝和利用軌道推進廠房的安裝間進行檢修。變壓器之間要留有必要的空間，以便于維護、巡查和排除故障。 高壓開關(guān)站高壓開關(guān)站為露天布置。應(yīng)盡量靠近主變壓器場和中控室，且在同一高程上，但由于地形限制，往往有一地形差，通常布置在附近山坡上。第 4 章 水電站引水系統(tǒng)設(shè)計渾江在中下游地段側(cè)向侵蝕作用十分強烈，形成迂回曲折的蛇形地貌，為修建引水式水電站提供了有利的地形條件。太平哨水