1、勘测设计大纲的写法11 机电及金属结构11.1 水力机械11.1.1 设计原则及工作内容（1）水轮发电机组选择1) 进行单机容量和装机台数的比选。根据水能参数、国内制造厂的设计、制造水平，电站在系统中承担负荷的情况，结合工程枢纽布置特点、运输条件、电站开发方式以及充分考虑发电效益，在满足安全稳定运行的前提下对单机容量和机组台数进行不同方案的技术经济比选论证，拟定技术上可行、 经济上合理的单机容量和机组台数。2) 充分考虑厂房开挖对工程造价的影响和水轮机稳定性要求，拟定水轮机过流部件型式和主要控制尺寸（如转轮直径、蜗壳尺寸、尾水管型式和尺寸、机坑尺寸等）。3) 对电站过机泥砂和含量进行初步分析，
2、选取合理的设计尾水位，水轮机装置空化系数和水轮机安装高程。4) 机组大件运输方案的论述。根据拟定的单机容量，分析机组最大及最重件的尺寸和重量，结合公路运输线路，配合施工专业拟定机组设备重大件运输方案。5) 水轮发电机组选择及参数选择（考虑机组稳定性因素） ： 转轮参数比选； 安装高程确定； 水轮机过流部件型式与控制尺寸确定； 机组大件运输方案论述及现场组装方案确定；发电机结构型式选择；发电机冷却方式选择；向主要制造厂就机组参数、主要结构进行咨询。（2）调速系统及调节保证计算证计算1) 调速系统额定工作油压为4.0MPa。2) 根据机组所需调速功选择性能优良的可编程调速器及油压装置。3) 进行各
3、种工况组合的调节保证计算，确定调速器关闭时间及关闭规律，提出发电机必需的 GD2 值。4) 调节保证计算标准（任何工况下甩负荷） ： 蜗壳水锤最大压力上升小于：50%； 机组转速上升小于：50%； 尾水管进口最大真空度：小于 8m 水柱。5) 确定机组防飞逸措施。（3）厂房布置与水工专业及电工一次共同优化厂区枢纽布置。1) 根据水轮机流道尺寸、发电机的结构和尺寸，计算确定厂房尺寸，进一步优化主副厂房尺寸，辅助设备布置。2) 根据水轮发电机组部件尺寸、现场装配情况、工期安排，确定安装间布置。3) 根据桥机型式、起吊重量和起吊高度，确定厂房高度。4) 机械与电气设备应分层布置减小干扰。5) 合理布
4、置吊物孔，适当的地方应设置手动单轨葫芦，用于厂内设备的搬运和吊装。（4）辅助设备及系统1) 技术供水系统 供水方式确定根据本电站水头范围，供水系统采用自流减压供水方式供水。 系统计算对技术供水系统进行计算并确定以下内容：机组技术供水总量、压力确定技术供水总管和各支管的管径确定供水设备型号及技术参数自动化要求各用水单元除设常规的现地压力表外，还应设压力变送器、 带现地显示的流量变送器。2) 渗漏排水系统 排水方式确定渗漏排水采用间接方式，要求自动运行，并监控设备状态与井内水位。排水泵宜选用潜污水泵或深井泵。在不增加厂房尺寸的前提下，尽可能加大渗漏集水井的容积。 系统计算对排水系统进行计算并确定以
5、下内容：排水量排水时间按 20min 考虑，以此确定集水井容积和排水泵型号、参数、水泵台数 自动控制要求排水泵互为主备用，水泵根据集水井的水位进行自动控制。3) 检修排水系统 排水方式确定检修排水采用间接排水方式，排水泵宜选用立式污水泵或深井泵。系统设计时应考虑水泵检修问题，水泵自动操作。 系统计算对排水系统进行复核计算并确定以下内容：排水量排水时间按 46 小时考虑，以此确定排水泵参数。4) 透平油系统透平油系统的服务对象：机组各轴承、调速器油压装置等用油。一台机组总用油量按110%机组用油量考虑，计算选配净油罐和运行油罐、油泵、真空净油机、压力滤油机、中间油箱。5) 绝缘油系统绝缘油系统的
6、服务对象：主变压器及联络变压器。根据一台变压器最大用油量，总用油量按 110%最大用油量考虑，计算选配净油罐和运行油罐、油泵、真空净油机、压力滤油机。此外本电站设置全分析油化验设备一套。6) 高压气系统高压压缩空气系统的供气对象为：调速器油压装置。根据用气设备的要求，计算选择空压机、储气罐并确定设备参数和数量。为了保证空气质量，系统须设置空气干燥装置、气水分离器。管路、阀门宜采用不锈钢。7) 低压气系统低压压缩空气系统的供气对象为：机组停机制动用气、主轴空气围带和检修时风动工具及清扫用气。根据低压压缩空气系统用气设备的要求计算确定空压机、储气罐，确定设备参数和数量。设置专用的制动贮气罐；管路、
7、阀门采用不锈钢。8) 水力监视测量系统测量系统应全面。水头、效率、流量、机组振动摆度等应在线测量，所有测量项目应具有现地显示，并能与电站计算机系统相连。9) 起重设备根据机组安装检修时厂内起吊最重件要求选定桥式起重机型式、数量、容量、起升高度与跨度，供机组安装、检修用。在水轮机机坑内应设环行电动吊车，供水轮机安装检修用。10) 机修及其他机修设备按小-2 类要求内容配置高性能最新型号产品，考虑设置修配厂的可行性。(5)自动化和自动化元件的选择1) 需自动化控制的设备或系统应编制专项自动化控制要求。2) 为提高机组自动化的可靠性，从机组到辅助系统，涉及到自动化元件的部分，应对具体元件的性能提出具
8、体要求。(6)其他1) 本阶段应初选辅助设备的型号同时考虑总管的具体走向。2) 应统计提出辅助设备用电负荷、电压等级、相数和交直流等。11.1.2 主要设计成果(1)计算书1) 水轮机参数选择计算书；2) 流道尺寸计算书；3) 调节保证计算书；4) 透平油、绝缘油系统计算书；5) 高压、低压气系统计算书；6) 技术供水系统计算书；7) 渗漏、检修排水系统计算书；8) 主厂房尺寸计算书。(2)报告及清单1) 水轮发电机组参数选择报告；2) 可行性研究报告第七篇水力机械部分；3) 设备清单。(3) 图纸1) 水轮机模型综合特性曲线运行区域图；2) 水轮机运转特性曲线图；3) 厂房布置图 厂房横剖面
9、图； 厂房纵剖面图； 发电机层平面布置图； 中间层平面布置图； 水轮机层平面布置图； 蜗壳层平面布置图； 尾水管层布置图。(4) 辅助系统图 技术供水系统图； 渗漏排水系统图； 检修排水系统图； 透平油系统图； 绝缘油系统图； 高压气系统图； 低压气系统图； 水力监测系统图。11.2 电气一次10.2.1 设计原则及工作内容设计必须遵守国家法律和法规，符合国家标准、规范和有关规定。根据技术先进、经济合理、安全可靠、运行、维护简单方便的原则，结合工程的具体情况，充分考虑枢纽布置条件，自然环境特点和综合利用要求，合理地确定设计标准和选定设计方案。从实际出发，积极采用新技术、新设备和新材料，以提高综
10、合经济效益和促进技术进步。(1) 电气主接线的拟定根据电站的水力动能特性、建设规模、接入系统方案(或业主提供的系统资料)、电站在系统中的地位、运行方式、是否有穿越功率通过本电站、装机容量、机组台数及分期建设等有关要求，并综合考虑地形条件、枢纽布置型式及设备选型等因素，在对各方案可靠性计算的基础上，考虑事故停电损失、年运行费用等进行全面的技术经济比较，最终选定推荐的电气主接线方案。(2) 厂用电及厂坝区供电 厂用电源应安全可靠， 首先考虑从发电机电压母线或单元分支线接出， 根据 水力发电厂机电设计规范 （DL/T5186-2004）第 5.6.4 条规定： “中型水电厂在全部机组运行时应不少于
11、2个厂用电源；部分机组运行时至少应有2个厂用电源，但允许一个处于备用状态；全厂停机时允许仅 1 个厂用电源供电”，亚让水电站为小（2）型水电站，参照执行。本规定作为亚让水电站厂用电电源的设置准则。 坝区电源应由电站专设的厂坝区变压器或公用厂用变压器供电。且保证有一个独立的电源或设置专用柴油发电机作为保安备用电源。(3) 主变压器的选择搜集、分析国内变压器资料，根据电站接入系统要求、机组容量和电气主接线，结合电站的具体布置条件和大件运输限制条件等因素， 合理选择主变压器的额定容量、结构型式和冷却方式。(4) 高压配电装置的选择结合电站枢纽总布置，对高压配电装置的型式进行综合的技术经济比较，提出设
12、备的型式、规格、数量及主要技术参数。(5) 发电机主要电气参数选择根据本电站的机组容量和系统要求，选定发电机次暂态电抗，发电机额定电压，机组功率因数等主要电气参数。(6) 短路电流计算和主要电气设备选择 短路电流计算对推荐的电气主接线方案进行不同短路点的短路电流计算。 主要电气设备初步选择搜集、分析国内外大容量发电机断路器、大电流离相封闭母线、高压电缆、气管母线等设备的资料，根据短路电流计算成果，结合电站的枢纽布置条件、电站所在地区的地震基本烈度、气候条件、 厂房和开关站布置情况比较选定电站主要电气设备的型式及参数。(7) 大件运输应根据交通运输条件，考虑电力设备大、重件运输问题。(8) 电气
13、设备布置 厂房电气设备布置厂房布置应根据枢纽布置及机组的特点，按照选定的电气主接线和主要电气设备，并考虑机电设备运行维护方便、尽量减少开挖，以及主、副厂房电气设备与主变压器、开关站及中控室位置相对合理等原则进行布置，选定主、副厂房电气设备布置方案。 主变压器布置根据枢纽总布置、厂房周围的地形、地势情况及初选的主变压器型式、容量,初步确定主变压器布置方案。 开关站布置根据推荐的电气主接线和高压配电装置， 结合电站枢纽总布置条件及出线方向,选定开关站布置方案。(9) 过电压保护及接地根据绝缘配合原则，确定过电压保护和中性点接地方案；确定全厂接地设计方案，提出接地计算成果。10.2.2 主要设计成果
14、（1）计算书短路电流计算书。（2）报告可研报告第七篇电气部分。（3）主要设计图纸1) 推荐的电气主接线图；2) 电气主接线方案比较图；3) 厂用电及坝区供电接线图；4) 主厂房电气设备平、剖面布置图；5) 副厂房电气设备平、剖面布置图；6) 主变压器及开关站电气设备平、剖面布置方案图；7) 主要电气设备清单。10.3 电气二次10.3.1 设计原则及工作内容（1）自动控制1) 全站监控系统根据本工程的特点、系统规划要求和确定的调度管理方式， 选定电站计算机监控系统的监控范围，确定电站计算机监控系统的体系结构、主要功能及主要设备配置。确定计算机监控系统与调速励磁设备、辅机和公用控制设备、坝区闸门
15、控制系统、水位测量系统等的数据传输方式。2) 励磁调速系统及自动化元件确定励磁系统调节器及整流桥的型式，确定起励和灭磁方式。配合水机专业确定调速系统构成模式及主要性能要求。研究配置水轮发电机组状态检测系统，由水机专业配合进行自动化元件配置和选型。3) 工业电视监控系统配置工业电视监控系统，初步确定摄像位置和摄像点，初步规划工业电视系统的数据传输方式及通信要求。（2）继电保护1) 主设备的继电保护按 GB14285-93继电保护和安全自动装置技术规程和防止电力生产重大事故的二十五项重点要求及有关标准、规定配置电厂发变组、厂用电系统的继电保护，进行继电保护装置选型。确定发变组故障录波装置的配置方案
16、。2) 系统保护及安全自动装置根据有关规程规定及系统保护要求设置母线、线路保护。根据接入系统要求设置安全自动装置。3) 继电保护设备布置根据电气主设备的布置和主副厂房及开关站的布置情况，布置继电保护设备。（3）二次接线1) 测量根据 DL/T5137-2001电测量及电能计量装置设计技术规程及电网要求，配置和布置全厂电测量装置。2) 同步系统根据一次主接线图确定全厂同期点和同期方式。3) 信号设置计算机中央信号系统，规划计算机信号接口方式，确定现地控制设备信号设置原则。4）电流电压互感器的配置根据继电保护要求，配合电工一次专业配置电气主接线的电流电压互感器，确定电压电流互感器的主要参数。5)
17、控制保护电源根据直流负荷情况，结合主、副厂房及开关站的布置，确定全厂直流电源配置、直流系统的额定电压、直流系统接线方式。选择蓄电池型式、确定蓄电池组数、选择蓄电池容量。（4）电工试验室根据电站规模，初步配置电厂试验设备类别。10.3.2 主要设计成果(1) 可行性研究报告第七篇控制保护部分；(2) 计算机监控系统结构配置图；(3) 全厂电气测量配置图；(4) 保护系统配置图；(5) 直流系统图。10.4 金属结构10.4.1 主要任务及要求(1) 闸门设计参数及运行条件根据上序专业提供的资料确定，启闭机械设计参数根据闸门的运行、启闭要求确定。(2) 平面闸门 闸门分节，每节高不宜大于 3.2m
18、。 平面检修闸门均采用尼龙滑块支承；平面事故检修闸门均采用滚动轴承式定轮支承。 平面潜孔闸门门槽主轨段取 2.5 倍孔口高，副轨高度视闸门重要性及水工布置决定。溢洪道、发电进水口及尾水系统采用 型门槽，冲砂及导流系统采用型门槽：宽深比 1.52.0，错距 100mm，斜坡比 1:10。 进水口事故闸门, 采用液压启闭机启闭。其余平面闸门使用卷扬机，多孔共门，则设门机启闭。(3) 弧形闸门 表孔弧门半径取 1.01.5 倍孔口高， 支铰高程取0.51 倍孔口高,主梁与支臂刚度比取 3.07.0；潜孔弧门半径取 1.12.2 倍（可圆整）孔口高，支铰高程取大于1.1 倍孔口高,主梁与支臂刚度比取
19、4.011.0。 设计水头大于等于 80m，采用一道常规水封，一道充压水封，充压水封为山型断面，独立设一套充压系统；设计水头小于80m，采用一道常规水封；潜孔弧门门楣应有防射水装置；弧门支铰均采用自润滑轴承；弧门启闭采用液压启闭机。 设计水头大于等于 80m，弧门采用突扩突跌门槽，突括突跌值取根据门槽水力学试验及闸门结构布置确定。(4) 导流系统堵水闸门门槽设计时应考虑门槽保护装置及试探门的启闭及固定要求。(5) 进水口拦污栅设计应尽可能减少水头损失，并重点研究拦污栅的防腐标准应达到 20 年以上的措施。拦污栅栅条净距和水机专业共同确定。直栅采用提栅清污，斜栅采用机械清污。(6) 冲砂底孔闸门
20、工作水头高，门槽段的水力学条件恶劣，应通过开展该部分平面闸门及弧形闸门门槽水力学试验、 弧形闸门流激振动试验来确定门槽型式及闸门门叶结构。溢洪道闸门孔口尺寸偏大，闸门结构设计应注意闸门及支臂动力稳定问题。(7) 研究闸门的检修条件及平面闸门的存放场所。(8) 收集、了解高水头闸门的运行及止水研究情况，并吸取成功经验。(9) 潜孔闸门应注意采取相应的通气措施。10.4.2 主要设计原则（1）金属结构设计方案应坚持做到安全、实用、技术先进和经济合理的原则。（2）设计中所采用的材料按以下要求优先选取：序号名称型号备 注1钢板、型钢Q325、Q3452铸钢ZG310-570、ZG340-6403合金铸
21、钢ZG35CrMo、ZG50Mn24碳素钢35#、45#5合金钢40Cr、34CrNi3Mo6不锈钢1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti7铸铁HT15-338轴承滚柱轴承、自润滑轴承9水封氯丁橡胶及其它经评审验证的材料10二期混凝土C20、C30、C40(3) 材料应力及强度控制标准为确保电站的安全可靠，又不造成浪费，计算应力取允许使用应力的0.70.95 倍，其中重要构件（主梁等）按 0.850.9 倍，次要构件按0.850.95 倍，闸门吊耳及相关部件的计算应力取允许使用应力的0.70.85 倍，主轮的计算应力取允许使用应力的0.70.85 倍。(4) 动力系数工作闸门动力系
22、数取 1.2，事故检修闸门取 1.0。(5) 表面处理及防腐钢结构设备的表面应进行处理并分别达到涂料涂装Sa2.5 级，热金属涂装Sa3 级，与混凝土表面接触 Sa2 级。钢结构设备表面防腐按 15年考虑。(6) 闸门及启闭机分节部件尺寸按铁路运输二级超限考虑。闸门的分节及最大部件应考虑公路运输及现场安装的吊运能力限制。10.4.3 主要设计成果(1) 各闸门或系统的计算书、安装总图及设备清单；(2) 可行性研究报告第七篇金属结构部分。10.5 采暖通风10.5.1 设计原则及工作内容(1) 通风空调的设计方案应坚持做到安全、实用、技术先进和经济合理的原则。(2) 收集整理原始气象资料，研究确
23、定室外空气计算参数。根据现阶段所能收集整理到的建设地点的原始气象资料，在参考对比其它相似地理面貌的电站资料后，按相关规范经计算确定用于通风空调所需的气象参数，作为设计依据。(3) 研究确定厂房主要区域及房间的温度、湿度和工作区风速设计标准。根据当地气象条件和规范要求，确定室内拟达到的温度、湿度和工作区风速等参数。(4) 收集、整理和研究电站水库水质与水温，研究水库水作为空调冷源的可能性。根据现阶段所能收集整理到的电站水库水质，包括水的硬度、泥沙含量及水库水沿深度分部的温度梯度，研究水库水作为空调冷源的可能性。同时应做以全机械制冷制取空调冷源水的可行性研究。并将两种方式进行经济、术的比较。(5)
24、 根据厂区枢纽布置和本设计阶段选定的机电设备，计算机电设备和水工建筑的冷、湿负荷。在初步确定室内外的设计气象参数和现阶段厂区枢纽布置及选定的机电设备后，进行通风空调的负荷计算，包括冷（热）负荷、散湿量等。(6) 研究自然通风、机械通风与空调相结合的方案，选定通风空调系统的设计方案，确定主、副厂房的通风方案。根据厂房结构，室内外气象条件和空调负荷计算结果及分配，分析研究用自然通风、机械通风与空调相结合的可能性，进一步优化系统设计。最后较确定整个通风空调系统选择的方案。(7) 根据厂区枢纽布置确定厂房的事故排烟方案。根据相关规范，与电气、水工专业配合，确定有效简便的厂房事故防排烟方案。(8) 与电
25、气专业配合确定通风空调监控系统方案。与电气一次、二次专业配合，确定可靠的通风空调系统控制方式。分析定主要受控区域和设备。(9) 与水工、水机及电气等专业配合确定主要气流通道及位置、机房位置。(10)计算主要设备参数，确定主要设备布置方案。根据空调负荷和拟定的通风空调方案，计算选择合理设备的主要参数，选型。对电工一次和水工专业提出相应的配合参数。10.5.2 主要设计成果(1) 可研报告通风空调部分；(2) 厂房通风空调系统图；(3) 主要设备清单。10.6 通信10.6.1 主要任务和要求 (1) 厂内通信 选定厂内生产调度通信方案； 选定生产管理通信方案； 选定主要设备及容量； 研究主要技术
26、指标和功能； 确定与其它通信设备的连接和中继方式。(2) 系统通信 根据接入系统通信设计的要求确定系统通信方式； 配置相应的接口设备； 设备及系统技术参数的复核。(3) 通信电源系统 通信设备对电源的要求； 供电设备的选择； 供电方式和负荷统计； 通信电源设备选型。10.6.2 主要技术问题（1）大型水电工程的通信网络组成、功能、主要技术参数；（2）输电线路电力线载波设备、通道组织，主要系统参数调查研究等。根据接入系统规划资料要求， 研究如何建立电站内部与系统及对外通信沟通的技术问题。10.6.3 主要设计成果(1) 主要通信设备材料表；(2) 全厂通信系统简图；(3) 可研报告第七篇通信部分
27、。11 消防设计11.1 主要任务和要求(1) 确定消防设计方案和设计原则。(2) 确定主要机电设备的和建筑消防设计方案。除发电机、主变压器、油库采用水喷雾灭火外，其他设备按规范要求配置相应的消防设施。(3) 选定消防水源、供水设施、消防给水量和水压力。(4) 选定消防主要设备及其布置。(5) 选定消防用电源。(6) 确定各主要生产场所火灾事故照明、疏散标志的配置方案。(7) 确定火灾自动控制和报警系统配置方案并初选主要设备。(8) 确定事故排烟设计方案。11.2 主要设计成果(1) 消防供水和喷淋系统图；(2) 通风、排烟系统图；(3) 火灾监测和自动控制、报警系统框图；(4) 主要消防设备
28、清单；(5) 可行性研究报告第八篇消防设计。12 施工组织设计可研阶段的设计工作按坝址、 坝型及枢纽布置格局比选和推荐枢纽布置方案的设计研究二个阶段来安排。施工组织设计应配合水工、地质等专业进行各阶段的设计工作，按规程、规范进行施工组织设计。在坝址、坝型及枢纽布置格局比选阶段，先对每个坝址拟定的坝型及枢纽布置方案进行施工组织设计，对各个坝址及相应枢纽布置进行技术、经济综合比较，最终选定本程坝址、相应的坝型和枢纽布置格局。工作过程中配合水工、地质等，对三个坝址的代表方案进行施工组织设计，提出推荐的坝址、坝型及枢纽布置格局方案。在推荐枢纽布置方案设计研究阶段，需对推荐枢纽布置进行详细的施工组织设计，并对主要技术问题分别进行专项研究。以下设计大纲的工作内容和深度主要针对推荐枢纽布置方案设计研究阶段来写，坝址、坝型及枢纽布置格局比选阶段在设计深度和内容上可简化一些。各阶段的工作以能满足各设计阶段的要求为准。12.1 施工条件
