水利工程概预算课件第七章.ppt
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水工模型船闸1.概述概述2.水轮机水轮机3.水轮发电机水轮发电机4.进水阀进水阀5.水利机械辅助设备水利机械辅助设备6.电气设备电气设备7.起重设备起重设备8.闸门安装闸门安装9.压力钢管制作及安装压力钢管制作及安装一、机电和金属结构专业知识一、机电和金属结构专业知识二、概（估）算编制n1.项目划分项目划分n
（1）机电设备及安装工程机电设备及安装工程n
（2）金属结构设备及安装工程金属结构设备及安装工程n2.设备及安装工程概设备及安装工程概（估估）算编制依据及其他算编制依据及其他n
（1）编制依据编制依据n
（2）编制的准备工作编制的准备工作n3.设备及安装工程概设备及安装工程概（估估）算编制算编制n
（1）设备费概设备费概（估估）算编制算编制n
（2）运杂费运杂费n（3）运输保险运输保险n（4）采购及保管费采购及保管费n（5）安装费编制安装费编制n（6）举例举例一、概述n设备及安装工程可分为三部份：
机、电、金属结构。
n1机械部份n指水轮机、水轮发电机、调速器及其辅助设备及安装。
n2电气部份n指一次设备、二次设备及其他电气设备及安装。
n
（1）一次设备n是指直接输送、分配电能的设备。
它所承受的电压较高。
n1）按电压等级分。
n变电站电压：
11kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。
n包括的设备：
主变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、电抗器、组合电器、高压电缆及其终端、阻波器及一次拉线等。
n发电机电压：
6.3kV、10.5kV、13.8kV、15.75kV、18kV、20kV。
n包括的设备：
断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、消弧线卷、母线、电缆等。
n高压开关柜：
6.3kV、10.5kV。
n包括的设备：
高压开关柜、母线桥等。
n厂用电设备：
380V/220V、10.5kV。
n包括的设备：
厂用变压器、低压开关柜、低压配电盘、动力柜、动力配电箱、低压电器（磁力启动器、自动空气开关、补偿器、闸刀、熔断器等）。
n2）按设备所处的位置分。
n屋内设备。
指配电部分的设备。
n屋外设备。
指变电部分的设备。
n
（2）二次设备n是指对一次设备的工作进行测量、监测、控制、保护、操作的辅助设备。
n包括的设备：
各类继电器、保护元件、测量元件、各种保护屏、盘、柜、箱、台、控制电缆等。
n（3）公用电气设备n1）直流系统n提供直流电源的设备。
主要用于控制保护系统、操作系统、特殊部位的照明电源。
n2）通信系统n包括的范围：
电力系统通信、梯级调度通信、电站内部通信、电站对外通信、水情自动测报系统通信、河道预警系统通信等。
n包括的通信方式：
高频电力线路载波通信、数字微波通信、地线复合光缆通信、卫星通信、程控电话通信、无线电移动通信、有线广播等。
n3）计算机监控系统n一般的监控系统分为：
全厂计算机控制管理系统、站级监控系统和现地控制单元。
n4）电气试验设备n5）电缆n6）母线n3金属结构部分n指起重设备、闸门、压力钢管制作及安装。
n
（1）起重设备及安装n水电站的起重设备是安装、运行和检修电站各种设备的起吊工具。
包括的设备如下：
n1）桥式起重机n2）门式起重机n3）油压启闭机n4）卷扬式启闭机n5）螺捍式启闭机n6）电梯n7）轨道n8）滑触线n
（2）闸门及安装n闭塞孔口，而又能开放孔口的堵水装置叫闸门。
n包括平板门、弧形门、船闸闸门、闸门埋件、闸门压重物、拦污栅、小型金属结构等的安装。
n（3）压力钢管制作及安装水轮机是将水能转换为机械能的一种动力机械。
按其水流作用原理和结构特征，水轮机分为两大类：
反击式水轮机和冲击式水轮机。
1.水轮机的分类和型号
（1）反击式水轮机的水力特性水轮机的转轮在工作时全部浸没在有压的水流中，水流流经轮叶流道时，受叶片的作用，流速的大小和方向都发生了变化；水流对转轮有个反作用力，使转轮旋转，因此称为反击式水轮机。
此类水轮机同时利用了水流的动能和势能。
由于结构型式和适用条件不同，该类型水轮又分为若干型式。
（一）概述n1）混流式（辐向轴流式、法兰西式、旧称.F）n水流沿辐向进入转轮，逐渐变为沿轴向而离开转轮。
所以叫辐向轴流式水轮机，或称混流式水轮机。
n主要特征：
应用普遍、性能稳定、效率高，最高可达94%。
三峡工程左厂水轮机效率为98.77%。
n适用水头范围：
从10米左右600700米（一般应用于中水头20m450m）。
n单机容量：
20千瓦60万千瓦。
三峡左厂为71.4万千瓦。
n适用范围：
大、中、小型水电站。
n单机重量：
每台水轮机重几十公斤3000t多。
n2）轴流式（包括轴流转浆式（又叫卡普兰式）、轴流定桨式、轴流调桨式）n水流特征：
水流进出转轮都是轴向（或称垂直方向）。
n轴流转浆式：
性能稳定，高效率区宽广，适用水头3米80米，单机容量：
20千瓦20万千瓦，或更大。
适用于低水头大流量的大中型电站。
单机重量：
几十公斤3600t。
n轴流定浆式：
运行稳定性差，低负荷运行时效率低。
适用水头3米50米。
单机容量：
几个千瓦数百千瓦。
适用于低水头大流量的中、小型水电站。
单机重量：
几十公斤数百吨。
n轴流调浆式：
同轴流定浆式参数一致。
不同的是：
根据每年的季节不同，来水量不同，可以停机后，人为地调整轮毂上轮叶的角度，使运行性能有所改善。
n3）斜流式n水流介于辐向轴向之间，斜向流进转轮。
它适用水头较宽广，范围20米200米。
它性能稳定，高效率区宽广。
亦可适用于抽水蓄能电站。
安装定额中缺此型式，目前应用较少。
n4）贯流式n水流沿轴向（或沿水平方向）从进口到尾水管出口。
它过水能力大，水头损失小，效率高，结构紧凑，适用水头2米30米之间，单机容量从几个千瓦到几万千瓦。
适用于低水头大流量的电站或潮汐电站。
n
（2）冲击式水轮机的水力特性n水流在大气压力下以高速射流冲击转轮使它旋转，因此，称为冲击式水轮机。
在同一时间内水流只冲击转轮部分斗叶，而不是全部斗叶。
此类水轮机仅利用了水流的动能。
它不用尾水管，蜗壳和导水机构。
它构造简单，便于维护和管理。
冲击式水轮机，可分为水斗式、斜击式和双击式。
一般适用于100米以上的水头。
n1）水斗式。
由喷咀喷射的水柱沿转轮圆周相切方向冲击到装在转轮四周的水斗上，使转轮旋转。
它适用于高水头电站，水头最高可达1760米。
单机容量从十多个千瓦到二十万千瓦。
运行性能稳定。
效率较反击式水轮机低些，但其结构较简单。
n2）斜击式。
喷咀呈斜向布置。
水头适应范围从二十多米到三百米，转轮结构较水斗式简单，制造容易，过水能力较水斗式大些。
n3）双击式。
水流两次沿转轮叶片流动，即两次冲动转轮，所以称为双击式。
一般用于小型电站。
n（3）可逆式水轮机n随着可逆式水轮机的发展，出现了蓄能电站。
可逆式水轮机概算定额中称水泵/水轮机。
在发电时作水轮机使用，抽水时作水泵运行。
n它可利用系统电力过剩时来抽水蓄能；在系统缺电时它可发电，把电力送往系统中去。
n水泵/水轮机的分类和反击式水轮机相同，它可分为轴流式、斜流式、混流式。
轴流式水泵/水轮机分转浆式与定浆式两种。
应用于低水头的是斜流式可逆水泵/水轮机，应用于高水头的是混流式可逆水泵/水轮机。
n（4）水轮机的型号n各类各型水轮机及其代号详见表721。
n水轮机的型号的排列顺序为：
n第一部分第二部分第三部分nn转轮标称直径D1（cm）nCm不表示出来引水室特征n主轴布置型式n转轮型号（比转速代号）nn水轮机型号（代号）n表344水轮机类别与型号类别型号第一部分第二部分第三部分水轮机型号转轮型号主轴布置型式引水室特征转轮标称直径D1代号含义比转速代号：
数字代号含义代号含义数字表示；单位cm不表示反击式HL混流式L立轴J金属蜗壳ZZ轴流转浆式W卧轴H砼蜗壳ZD轴流定浆式M明槽式引水XL斜流式P灯泡式GZ贯流转浆式G罐式GD贯流定浆式Z轴伸式冲击式CJ冲击（水斗）式XJ斜击式SJ双击式注：
1.可逆式水轮机，在机型代号后加“N”。
2.水斗式水轮机，用加在机型代号前的阿拉伯数字表示转轮数目。
n转轮型号：
采用统一规定的比转速代号，用阿拉伯数字表示。
比转速（ns）的物理意义是：
当有效水头H=1米，出力N=1马力时模型水轮机所具有的转速，称为水轮机的比转速ns。
n水轮机比转速ns和比速系数K是衡量水轮机能量特性、经济性和先进性的综合指标。
大容量机组为缩小机组及厂房的尺寸，节省投资，提高电站的经济效益，在可能的条件下，倾向于选择较高的比转速ns和比速系数K。
因此，随着水轮机设计制造水平的提高，水轮机比转速和比速系数有所提高。
但是ns的提高受到水轮机的强度、效率、气蚀、稳定性等因素的制约。
n转轮标称直径D1，用阿拉伯数字表示，单位是厘米。
n混流式：
D1是指转轮叶片进水边的最大直径。
n轴流式：
D1是指与转轮叶片轴心线相交处的转轮室内径。
n斜流式：
D1同轴流式。
n举例nHL110LJ-140：
表示混流式水轮机，转轮型号为110；立轴，金属蜗壳；转轮标称直径D1为140厘米。
nZZ560LH800：
表示轴流转浆式水轮机，转轮型号为560；立轴，砼蜗壳；转轮标称直径D1为800厘米。
nXLN195-LJ-250：
表示斜流可逆式水轮机，转轮型号为195；立轴，金属蜗壳；转轮标称直径为250厘米。
n2CJ30W-120/2*10：
表示一根轴上有2个转轮的水斗式水轮机，转轮型号为30；卧式；转轮标称直径（节园直径）为120厘米，每个转轮有2个喷咀，设计射流直径为10厘米。
nGD600WP-250：
表示贯流定浆式水轮机，转轮型号为600；卧式，灯泡式引水；转轮标称直径为250厘米。
2.水轮机的主要部件
（1）引水机构（引水室）引水机构是水流进入水轮机所经过的第一个部件，通过它将水引向导水机构，然后进入转轮。
反击式水轮机引水机构的主要功能为：
1）以较少的能量损失把水引向导水机构，从而提高水轮机的效率。
2）将足够的水量平稳，对称地引入转轮。
3）在进入导水机构以前，使水流具有一定的旋转。
4）保证转轮在工作时，始终浸没在水中，不会有大量的空气进入。
大中型水轮机，多数都采用蜗壳式引水室。
它的进口端与压力管道相连。
由进口端向末端断面面积逐渐减小，并将导水机构包在里面。
由于水轮机的应用水头不同，水流作用在蜗壳上的水压力也不同。
水头高时水压力大，一般用金属蜗壳；水头低时水压力小，一般用钢筋砼蜗壳。
n
（2）导水机构（导水叶）n导水机构的作用是引导来自引水机构的水流沿有利的方向进入转轮；当外界负荷变化时，调节进入转轮的流量，使它与外界负荷相适应；正常与事故停机时，关闭导水机构，截住水流，使机组停止转动。
n大中型水轮机一般都采用多导叶式导水机构，每个导叶都可以绕其自身轴旋转。
借以调节进入转轮的流量。
（3）转动机构（转轮）转动机构指的就是转轮，它是水轮机的核心部件。
一般所指水轮机的型式，实际就是指该水轮机转轮的型式。
1）轴流式转轮：
由轮毂、轮叶和泄水锥等部件组成。
轴流转桨式转轮的轮叶可以随着外界负荷的变化与导水机构导叶协同动作，始终保持有利的组合关系，因此对负荷变化的适应较好，运行区域广，平均效率高。
轮叶数目38片，不少于3片。
水头高时，轮叶多。
轴流定桨式转轮的叶片固定在轮毂周围，不随外界负荷的变化而改变轮叶的角度。
运行稳定性较差，运行区域窄，低负荷运行时效率低。
2）混流式转轮：
由上冠、叶片和下环组成，三者联成整体。
上冠通常装有减少漏水的止漏环，它的上法兰面与主轴螺栓连接，它的下部中心装有泄水锥，用来引导水流以免水流从轮叶流道流出后相互撞击，以保证水轮机的效率。
叶片按圆周均匀分布固定于上冠和下环，叶片呈三向扭曲形上部扭曲较缓，下部扭曲较剧，叶片的断面为机翼型，叶片数目约1020片，通常为1415片。
下环也设有止漏装置。
n（4）泄水机构（尾水管）n尾水管的主要作用是：
利用转轮出口处水流的大部分能量。
从而提高水轮机的效率。
若转轮装置在下游水位以上时，也可以通过尾水管利用这部分的水头。
n尾不管的型式基本上可以分为两类：
即直锥形和弯肘形。
见图722。
大中型竖轴装置的水轮机多采用弯肘形尾水管，它是由进口直锥段、弯头（肘管）以及出口扩散段三部分组成。
n
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