【正文】 11 12212 將已知的數(shù)據(jù)代入公式(2—10)，設(shè)平均出力≥的時(shí)段數(shù)為零，即，則，那么公式可以簡(jiǎn)化為 (2—11)計(jì)算出多年平均年發(fā)電量(億kw（具體計(jì)算請(qǐng)見(jiàn)計(jì)算書(shū)） 紅石水電站裝機(jī)容量的確定紅石水電站的裝機(jī)容量是根據(jù)設(shè)計(jì)基本資料附圖4—東北地區(qū)2000年電力系統(tǒng)負(fù)荷圖，同時(shí)綜合東北地區(qū)電網(wǎng)情況共同確定的。參考《水利水能規(guī)劃》（第二版），水電站的裝機(jī)容量等于最大工作容量、備用容量與重復(fù)容量之和，即 (2—12)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)基本資料中給出的電力負(fù)荷圖縱坐標(biāo)的數(shù)值過(guò)大，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出紅石電站的裝機(jī)容量。用已知的多年平均年發(fā)電量除以年利用小時(shí)數(shù)，以確定裝機(jī)容量。由公式(2—13)得出。水輪機(jī)的選擇，在確定水輪機(jī)的型號(hào)和有關(guān)參數(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合樞紐布置，工期安排以及水輪機(jī)的制造，運(yùn)輸，安裝和運(yùn)行維護(hù)等方面的因素，列出可能的水輪機(jī)代選方案之間的動(dòng)能經(jīng)濟(jì)比較和綜合分析，力求選出技術(shù)上先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的水輪機(jī)。 最大水頭Hmax,確定紅石電站最大水頭Hmax, =上游水位Z上— 一臺(tái)機(jī)組發(fā)電時(shí)得下游水位Z下，假定該電站裝機(jī)４臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量N=203322/4=5830kw 根據(jù)公式N=,此時(shí)η=%，此公式中的Q，H均未知，一個(gè)方程不能求解，所以只能用試算法，具體過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)。根據(jù)公式N=, η=%，一個(gè)方程仍然不能求解兩個(gè)未知數(shù)，所以仍然使用試算法，試算過(guò)程見(jiàn)計(jì)算書(shū)，而最小水頭Hmin,=。 水輪機(jī)臺(tái)數(shù)與型號(hào)的選擇 機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇當(dāng)機(jī)組臺(tái)數(shù)不同時(shí)，單機(jī)容量不同，水輪機(jī)的直徑，轉(zhuǎn)速，效率和吸出高度等也就不同，從而引起工程投資，運(yùn)行效益及產(chǎn)品供應(yīng)情況的變化。 水輪機(jī)型號(hào)的選擇水輪機(jī)型號(hào)選擇一般常用下列兩種方法（1） 根據(jù)水輪機(jī)的系列型譜選擇（2） 采用套用機(jī)組在本設(shè)計(jì)中采用第一種方法，在給出的系列型譜表中，每一種型號(hào)的水輪機(jī)都有其使用的水頭范圍，根據(jù)水電站水頭情況，可直接從型譜表中選出適合于該電站的水輪機(jī)型號(hào)，由于紅石水電站為中小型水電站，故選用ZZ440型軸流式水輪機(jī) 計(jì)算水輪機(jī)的特征參數(shù)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　標(biāo)稱直徑7m 水輪機(jī)的蝸殼和尾水管的選擇 蝸殼的選擇對(duì)于大中型反擊試水輪機(jī)，為了使由壓力管道引來(lái)的水流能夠以較小的水頭損失，均勻而呈軸對(duì)稱的引入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，所以在水管末端和座環(huán)之間設(shè)置了蝸殼。蝸殼的主要參數(shù)的選擇和輪廓尺寸的確定，具體過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)。尾水管的形式常用的有直錐形，彎錐形，和彎肘型三種形式，后一種形式適用于大中型水輪機(jī)，所以選擇彎肘型的尾水管，彎肘型尾水管是由進(jìn)口直錐段，肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成。臥式布置通常為高水頭的中小型沖擊水機(jī)組和低水頭的貫流式機(jī)組采用，立式布置為多數(shù)大中型機(jī)組采用，可分為1懸式2傘式在選擇水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式時(shí)，一般可用下列條件作為造型判別，Di/Ltn ，采用懸式Di/Ltn ，采用傘式Di/Ltn 。發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子，定子，機(jī)架，推力軸承，導(dǎo)軸承，冷卻器及制動(dòng)器等部件構(gòu)成。立式水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)就其支承方式可分為懸式和傘式，懸式是推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方，傘式是推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方。水力機(jī)械》P159，發(fā)電機(jī)的主要尺寸包括鐵芯內(nèi)徑及定子鐵芯長(zhǎng)度。（1）極距選擇合理的首先要選擇恰當(dāng)?shù)臉O距，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析，極距與每極的容量關(guān)系如下：(cm) (2—※)式中 ——發(fā)電機(jī)額定容量(KVA)； ——磁極對(duì)數(shù)；——系數(shù)，一般為8～10，容量大、線速度高的取上限。 (2—※)式中 ——飛逸系數(shù)，與水輪機(jī)型式有關(guān)或按機(jī)組的飛逸轉(zhuǎn)速nf與額定轉(zhuǎn)速ne的比值確定；——轉(zhuǎn)子額定線速度，當(dāng)頻率；——飛逸線速度，其允許值與轉(zhuǎn)子磁軛的材料及結(jié)構(gòu)有關(guān)。（2）定子內(nèi)徑 (cm) (2—※)（3）定子鐵芯長(zhǎng)度 (cm) (2—※)式中 ——發(fā)電機(jī)額定容量(KVA)；——額定轉(zhuǎn)速(rpm)；——定子內(nèi)徑(cm)；——系數(shù)，見(jiàn)《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)定子鐵芯長(zhǎng)度主要受發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻核運(yùn)輸條件的限制。（4）定子鐵芯外徑（機(jī)座號(hào)）目前尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定的機(jī)座號(hào)，如容量和轉(zhuǎn)速與已生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)比較接近時(shí)，可套用已生產(chǎn)的機(jī)座號(hào)，相差較大時(shí)可按以下式估算：＜　　在電站初步設(shè)計(jì)階段，水輪發(fā)電機(jī)的外形尺寸可跟據(jù)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速，功率來(lái)初步選定，具體過(guò)程詳見(jiàn)計(jì)算書(shū)。（2） 當(dāng)機(jī)組容量較小，在系統(tǒng)中地為并不重要，經(jīng)常承擔(dān)基荷時(shí)，也可選用機(jī)械液壓調(diào)速器。水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備一般包括調(diào)速柜，主接力器和油壓裝置3部分，中小型調(diào)速器是將三部分組合到一起成為一個(gè)整體設(shè)備，它是以主接力器的工作容量為表征組成標(biāo)準(zhǔn)系列，因此在選擇時(shí)只需要計(jì)算出水輪機(jī)的調(diào)速功即可，對(duì)于大型調(diào)速器三這是分開(kāi)的，而且調(diào)速柜，主接力器和油壓裝置三者并不固定配套，因此要分開(kāi)進(jìn)行選擇，大型調(diào)試器是以主配壓閥直徑來(lái)表征的，因此必須先求得接力器的容積，然后據(jù)此計(jì)算主配壓閥直徑，選擇相應(yīng)的調(diào)速器，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)計(jì)算書(shū)。油壓裝置有分離式和組合式兩種，分離式油壓裝置的壓力油罐與回油箱分開(kāi)，容量范圍較大，適用于大中型水輪機(jī)，組合式油壓裝置的壓力油罐直接裝載回油箱上面的框架上，結(jié)構(gòu)緊湊，但容量較小，僅適用于中小型水輪機(jī)。 繪制水輪機(jī)的綜合運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線率和氣蝕系數(shù)亦隨之變化，反映原型水輪機(jī)在各種工礦下這些參數(shù)之間的輪機(jī)在正常運(yùn)行中，同步轉(zhuǎn)速N是不等的，當(dāng)水頭H和許立變化時(shí)，效關(guān)系曲線稱為水輪機(jī)的特征曲線，最常用的有水輪機(jī)工作特征取線和運(yùn)轉(zhuǎn)特征曲線。機(jī)。廠房中安裝水輪機(jī)，發(fā)電機(jī)和各種輔助設(shè)備。所以說(shuō)水電站廠房是水工，機(jī)械，電氣的綜合體，又是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的場(chǎng)所。保證發(fā)電的質(zhì)量。當(dāng)水頭較低，單機(jī)容量又較大時(shí)，廠房與整個(gè)建筑物聯(lián)成一體。水電站主廠房布置著水電站的主要?jiǎng)恿υO(shè)備（水輪發(fā)電機(jī)組）和各種輔助設(shè)備的主機(jī)室（主機(jī)間），以及組裝，檢修設(shè)備的安裝昌（安裝間），是水電站廠房的主要組成部分。剖面設(shè)計(jì)和立面設(shè)計(jì)，它是水工，機(jī)械，電氣，建筑等專業(yè)技術(shù)人員相互配合，共同進(jìn)行的工作。主廠房的長(zhǎng)度，寬度尺寸，主要取決于水輪發(fā)電機(jī)定子及風(fēng)罩墻，水輪機(jī)蝸殼，尾水管，調(diào)速設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)置，以及主要設(shè)備的裝卸方法和安裝，檢修，運(yùn)行管理的要求，同時(shí)還應(yīng)該考慮到結(jié)構(gòu)布置和立面的藝術(shù)處理問(wèn)題。這些設(shè)備，樓梯，閥孔在平面的位置，首先要滿足運(yùn)行方便，并在不多增加投資的前提下，布置使廠房?jī)?nèi)部整齊，寬敞，明亮，美觀。機(jī)組段長(zhǎng)度L1可以由下面的公式計(jì)算得到：L1=Lx+L+xLx 是機(jī)組段x方向的最大長(zhǎng)度L+x是機(jī)組段+x方向的最大長(zhǎng)度Lx和L+x可以由教材《水電站建筑物》表121計(jì)算得，然后去其中的最大值。8之間。端機(jī)組段長(zhǎng)度 L2確定出了需要考慮上述機(jī)組段的因素外，還要與裝配場(chǎng)位置，廠房是否布置進(jìn)水閥，起重機(jī)吊運(yùn)設(shè)備的要求有關(guān)。（3）主廠房寬度的確定以機(jī)組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側(cè)寬度Bx和下游側(cè)寬度Bs兩部分，B=Bx+Bs主廠方下游側(cè)的寬度，除了滿足上式的要求外，還需要滿足蝸殼在一個(gè)方向的尺寸和蝸殼外混凝土厚度的要求。最后決定廠房總寬度時(shí)，要滿足起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)跨度的要求。目前已經(jīng)很少采用，定子賣如何上機(jī)架埋入時(shí)發(fā)電機(jī)層寬敞，同時(shí)由于提高了發(fā)電機(jī)層高層而增加了水輪機(jī)層高度，可增設(shè)一層作為出線層。（2） 調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備 調(diào)速設(shè)備一般包括調(diào)速柜，主接力器和油壓裝置3部分，調(diào)速柜和 油壓裝置通常均布置在發(fā)電機(jī)層，盡量靠近，避免跨機(jī)組段布置，并應(yīng)與布置在水輪機(jī)層的接力器位置相適應(yīng)。電液調(diào)速器的電氣柜，一般都和機(jī)旁盤布置在一起。一般應(yīng)該布置在發(fā)電機(jī)層并進(jìn)可能靠近調(diào)速器操作柜且在同一側(cè)，以便運(yùn)行人員在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)能觀察到盤上的儀表。如果機(jī)組的測(cè)溫儀表不多，而主機(jī)室地位有限時(shí)，也可以將測(cè)溫儀表布置在發(fā)電機(jī)的上部機(jī)架上，不另設(shè)測(cè)溫盤，當(dāng)發(fā)電機(jī)層空間顯得較擁擠時(shí)，也可以將機(jī)組動(dòng)力盤與其它盤分開(kāi)而另行布置在水輪機(jī)層或其他適當(dāng)位置。勵(lì)磁盤最好布置在發(fā)電機(jī)層，如果太擁擠，也可布置在水輪機(jī)層，但需要用通風(fēng)設(shè)備以保證該層不至于太潮濕。大型水電站廠房的機(jī)組段較長(zhǎng)時(shí)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)一座樓梯。（6） 吊閥孔 進(jìn)水發(fā)設(shè)在主廠房?jī)?nèi)時(shí)，可利用廠內(nèi)其中設(shè)備進(jìn)行進(jìn)水閥的安裝棚檢修，為此發(fā)電機(jī)層樓板要設(shè)吊閥孔，孔一般為矩形。（7）交通道 在水輪發(fā)電機(jī)得上，下游側(cè)應(yīng)留有2—。因此決定了起重機(jī)在廠房?jī)?nèi)的工作范圍，廠房?jī)?nèi)所有需要利用它來(lái)吊運(yùn)的較重設(shè)備和部件，都應(yīng)在工作范圍內(nèi)。裝配廠的位置與對(duì)外交通隨廠房的類型而異，一般位于廠房靠交通道的一端。在地下式廠房，也可以將裝配廠設(shè)在機(jī)組之間。確定裝配廠尺寸主要在于確定長(zhǎng)度，而對(duì)于軸流式水輪機(jī)和傘是水輪發(fā)電機(jī)，貫流式機(jī)組采用偏大值。具體說(shuō)明如下：（1） 。裝配廠樓板留有孔口，轉(zhuǎn)子主軸深入裝配廠的下層的轉(zhuǎn)子主軸支撐臺(tái)，臺(tái)上設(shè)又用以固定主軸的螺栓，螺栓數(shù)與主軸法蘭上孔數(shù)享福；，以便在磁極下放進(jìn)千斤頂和墊板。（2） ，供作通道用。（4） 由于大中型水電站的主變壓器較為高大，要檢修主變壓器，必須沿軌道將主變壓器推進(jìn)裝配廠，要利用主廠房?jī)?nèi)的起重機(jī)將變壓器鐵芯從殼內(nèi)吊出，勢(shì)必使主廠房增加高度。裝配廠就不必設(shè)變壓器檢修坑。大型水電站的主廠房的裝配廠設(shè)有變壓器軌道和鐵路軌道，以便火車和變壓器直接進(jìn)入廠房。這是發(fā)電機(jī)層地面下與蝸殼層頂部混凝土以上的空間，它的布置如下：（1） 發(fā)電機(jī)機(jī)墩是在機(jī)組部位支承水輪發(fā)電機(jī)定子支座的發(fā)電機(jī)機(jī)座定子坑或水輪機(jī)井。機(jī)墩內(nèi)部是空的，便于水輪機(jī)安裝時(shí)吊進(jìn)，檢修時(shí)吊出。運(yùn)行人員經(jīng)常要進(jìn)入內(nèi)腔進(jìn)行巡視和檢修工作，機(jī)墩要留有進(jìn)人孔，機(jī)墩高度不能太矮。（2） 塊式機(jī)墩，又稱矮機(jī)墩 它的剛度和抗震性能都很好，但是混凝土用量大，大型機(jī)組特別式大型傘式水輪發(fā)電機(jī)可考慮使用這種形式。（3） 為了便于蝸殼和尾水管的檢修工作，一般在水輪機(jī)層設(shè)有通向蝸殼和尾水管的進(jìn)入孔。其他通向水泵室及檢修廊道的通道，可布置在主廠房的兩端或其他適當(dāng)?shù)牡胤?。有時(shí)還在這層布置勵(lì)磁盤和能抽出深處機(jī)水的深井水泵。如果是金屬蝸殼，則在+y方向蝸殼尺寸最小，左右簡(jiǎn)可布置在上游側(cè)，回復(fù)機(jī)構(gòu)采用剛性連接，拐不廠，調(diào)速器可在+y軸左右一定范圍內(nèi)布置。 蝸殼層蝸殼層是反擊式水輪機(jī)的引水設(shè)備蝸殼及其周圍的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)塊體和空間部分。河床式廠房水頭較低，小于40m，流量相對(duì)較大，可采用180—270度包角的梯形斷面的鋼筋混凝土蝸殼。 尾水管層反擊式水輪機(jī)的泄水設(shè)備――尾水管的頂部與基礎(chǔ)底板之間的空間是尾水管層。他由直錐段、彎段核擴(kuò)散段幾個(gè)部分組成，為了減小擴(kuò)散段結(jié)構(gòu)跨度，通常設(shè)有1—2個(gè)隔墩。當(dāng)停機(jī)放空尾水管中的水時(shí)，檢修人員從水輪機(jī)層沿著進(jìn)水閥坑的爬梯下去。也有將金屬蓋設(shè)在水平擴(kuò)散段的尾水管頂板上，從尾水管頂板打開(kāi)金屬蓋垂直進(jìn)入。這兩層通常布置油庫(kù)、油化驗(yàn)室、壓氣機(jī)室、機(jī)修間和電工尾修車間等。二滴水頭的水電站廠房，由于流量過(guò)大，為水管長(zhǎng)度較大，為水平臺(tái)相應(yīng)地也較寬，可以在尾水平臺(tái)上布置主變壓器，并留有交通道。 主廠房長(zhǎng)度的確定廠房的長(zhǎng)度取決于機(jī)組段長(zhǎng)度、機(jī)組臺(tái)數(shù)和裝配場(chǎng)長(zhǎng)度，裝配廠長(zhǎng)度一般為機(jī)組段的1—，于是主廠房的總廠度 L可有下式求得：L=nL1+L2+L式中 ：n機(jī)組臺(tái)數(shù) L一端機(jī)組附加長(zhǎng)度 L1 一機(jī)組段長(zhǎng)度 主廠房剖面設(shè)計(jì)主廠房剖面設(shè)計(jì)又稱豎向設(shè)計(jì)，主要是解決垂直方向空間處理上的有關(guān)問(wèn)題。根據(jù)水電站生產(chǎn)電能的需要，合理的確定主、副廠房上、下結(jié)構(gòu)各部分的高程，滿足通風(fēng)、采光需要及發(fā)電、配電的合理安排，全面綜合分析研究做出經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可能的方案，為運(yùn)行人員的操作運(yùn)行管理創(chuàng)造優(yōu)良的工作環(huán)境。大中型水電站建成以后下游的最低和最高水位的正確設(shè)定，對(duì)整座水電站廠房經(jīng)濟(jì)、合理布置具有決定性的影響?？墒沁@兩個(gè)重要水位往往在水電站建成后，隨著水庫(kù)運(yùn)行方式、電廠出力變化范圍，河流要受到不同程度的沖刷或淤積而有所改變，因此在設(shè)機(jī)式必須認(rèn)真研究。此外，對(duì)外交通和地理?xiàng)l件也會(huì)影響剖面設(shè)計(jì)。 水輪機(jī)安裝高程水輪機(jī)的安裝高程是一個(gè)控制性的高程。水輪機(jī)的安裝高程，不僅關(guān)系到水電站投資和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪氣蝕的問(wèn)題，還關(guān)系到水電站的運(yùn)行和發(fā)電質(zhì)量問(wèn)題。 主廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖高程從水輪機(jī)安裝高程向下量取到后尾水管出口頂面的距離加上所選用的尾水管的出口高度及尾水管底板混凝土厚度就得到廠房基礎(chǔ)開(kāi)挖高程?；炷廖仛ろ敯搴穸雀鶕?jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算決定，或根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建電站的經(jīng)驗(yàn)采用，然后再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式進(jìn)行復(fù)核。=+ h4+ h5+ h6其中h5要滿足水輪機(jī)層附屬設(shè)備管道和發(fā)電機(jī)出線布置要求。否則發(fā)電機(jī)出線和油氣水管道布置困難。—上述條件并不是在任何情況下均必須滿足的。這樣不僅會(huì)增加廠房下部結(jié)構(gòu)部分的混凝土工程量，而且機(jī)組主軸增長(zhǎng)，既增加金屬的消耗，又對(duì)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性帶來(lái)不利?；蛘邔⒀b配場(chǎng)樓板面高出發(fā)點(diǎn)基層樓板面并高于洪水尾。所以每臺(tái)起重機(jī)重量＝，根據(jù)《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)水力機(jī)械》取雙小車橋吊。他取決于下列要求：機(jī)組拆卸檢修起吊最大和最廠部件（往往是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子代軸或水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪代軸）時(shí)與固定的機(jī)組、設(shè)備、墻、柱、—（如采用剛性?shī)A具，—），以免由于掛索松弛或吊件擺動(dòng)而破壞設(shè)備或墻柱；另一方面在裝配廠檢修變壓器時(shí)，