引水式电站设计33.doc
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1、二马营引水式电站设计摘要二马营引水式水电站位于山西省宁武县境内,位于汾河支流上,水力资源丰富。流域下游为该县的主要产粮区和工业发展区。由于受电力不足的影响,严重制约了该地区的经济发展,为了解决该地区的用电紧张问题和合理开发汾河水力资源,拟定修建水利水电枢纽工程,以发电为主,结合防洪,城市供水,农田灌溉等进行综合利用。 根据已有的原始资料和该处地形图进行设计,主要内容有:引水隧洞及调压室的水力计算、水电站站址的选择、总体布置及机电设备的选择和厂房设计。本电站的引用流量为103.2m/s,设计水头为87.67米,单机容量为25000kW。 经方案比较最终选择绕沟谷而行的有压隧洞,其断面形状为圆形,
2、经济洞径为6.6米,总长度为3770米;调压室的型式为简单圆筒式,总高度为42米;水轮机型号为HL200,总装机容量为72900kW;选用金属蜗壳,长9.0米,高5.2米的弯肘形尾水管;选用名义起重量为250吨的双小车桥式起重机;油压装置的型号为HYZ-0.6;主厂房长39.484米,宽11.98米,高34.197米。关键词: 引水式电站;有压隧洞;调压室;水轮机。Diversion type hydropower station design of Er mayingAbstractEr maying hydropower station located at Shanxi Province
3、 NingWuXian China, located in Fenhe branches, water resources. Basin for the countys main granaries downstream and industrial development zone. Due to the influence of the power shortage by, which seriously restrict the development of the local economy, in order to solve the problems of shortage of
4、electricity in the area and reasonable development Fenhe hydraulic resources, draws up the building water conservancy and hydropower project engineering, mainly in power generation, combined with the flood control, urban water supply, irrigation and comprehensive utilization. According to the existi
5、ng of the original material and the topographic map design, the main content included: the water tunnel and the surge chamber of the hydraulic calculation, the choice of hail hydropower station, overall layout and electrical and mechanical equipment selection and plant design. The power station for
6、reference flow 103.2 m / s, design head of 87.67 m, single capacity of25000 kW. The final choice plans is around the valleys and done water diversion tunnel type, and the cross-section shape is circular and economic hole diameter of 6.6 m, with a total length of 3770 meters; Surge chamber type for s
7、imple cylinder type, total height of 42meters; Turbine model for HL200, all total installed capacity of 72900 kW; Choose the scroll, 9.0 meters long, 5.2 meters high bend ancon form tail pipe; Choose name up for 2 x 50 tons of weight of double car bridge cranes; Hydraulic device model for HYZ-0.6; M
8、ain building 39.484meters long, 11.98 meters wide, 34.197 meters.Key words: diversion type hydropower station; pressure tunnel; surge tank;turbine. 3 目录摘要iAbstractii前言1 工程概述11.1工程简述11.2工程任务及效益11.3水利枢纽工程特性11.4其它32 工程设计基本资料42.1流域概况及水文资料42.2工程地形地质条件42.3工程设计要求43 引水枢纽布置53.1水工枢纽布置53.2引水方式及建筑物组53.2.1引水方式53
9、.2.1建筑物组成63.2.3隧洞线路选择64 水电站进水、引水、平水建筑物设计74.1引水道进水口设计74.1.1有压进水口高程74.1.2进口段尺寸设计84.1.3拦污栅设计94.1.4闸门段设计104.1.5渐变段设计104.1.6通气孔及充气阀设计104.2引水隧洞设计114.2.1引水隧洞断面型式选择114.2.2隧洞尺寸及衬砌厚度确定114.3平水建筑物设计124.3.1判断是否需要设置调压室124.3.2调压室型式的选择124.3.3隧洞-调压室系统水力计算124.3.4调压室主要尺寸计算144.4压力钢管设计154.4.1供水方式的选择154.4.2压力钢管尺寸设计155 引水
10、系统水头损失计算165.1进口段水头损失计算165.1.1进水口水头损失h1165.1.2拦污栅水头损失h2165.1.3进口段沿程磨阻水头损失h3175.1.4进口段沿程磨阻水头损失h4175.1.5渐变段局部水头损失h5185.2有压隧洞水头损失计算185.2.1沿程水头损失hf1185.2.2局部水头损失hj1195.3压力钢管水头损失计算195.3.1沿程水头损失hf2195.4调压室水头损失计算205.4.1局部水头损失hj2206 水电站机电设备选择216.1水轮机选型设计216.1.1基本参数(特征水头)216.1.2水轮机型号及台数、装置方式选择226.1.3水轮机有关参数选择
11、226.1.4蜗壳断面设计286.1.5尾水管尺寸设计296.2发电机选型设计316.2.1发电机选型主要依据316.2.2发电机选型326.2.3发电机重量估算346.3起重设备选择356.3.1起重机型式及台数选择356.3.2起重量356.3.3起重机选择356.4调速器及油压装置的选择366.4.1调速器的选择366.4.2油压装置选择386.5进水阀选择387 厂房枢纽布置407.1水电站电气设备总体布置407.2厂房主要尺寸设计407.2.1机组距离及主厂房长度计算407.2.2水轮机安装高程和厂房高度、厂房各层高程计算417.2.3厂房宽度计算44总结45参考文献46致谢47外文
12、文献翻译48附录 设计图纸目录表57前言水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体,是水能转化为电能的生产场所,也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施,将水流平顺的引入水轮机,使水能转换成为可供用户使用的电能,并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置,创造良好的安装、检修及运行条件,为运行人员提供良好的工作环境。水电站厂房设计的发展随着生产力的发展而不断发展,且随着人们生活水平的提高有新的发展趋向,近年向以人为本的方向发展,厂房设计的方法随着计算机的发展有很大的发展和改善。毕业设计是我们在校期间的最后一门必修课,也是一次全面性总结性的实践环节,对我们走向工作岗位起着承上
13、启下的作用。它是在老师指导下,综合运用四年来所学知识和科学研究的基本内容和基本工作程序,树立较强的工作概念、工程概念、经济概念,培养分析问题和解决问题的能力,完成作为一个工程师的基本训练,是为将来顺利走向工作岗位提供业务知识和能力的保证。这次设计是我们走向工作岗位前的一次“实战演习”,它可以巩固、联系、充实、加深、扩大我们所学的基础知识和专业知识,提高运用所学知识,解决实际问题的能力,培养我们敢于创新的精神,并能正确地将独创精神和科学的态度相结合,使我们初步掌握专业设计的流程和方法,熟练运用计算机等工具,以提高其工作效率。重要的是让我们养成了严肃认真,刻苦钻研、实事求是的工作作风和良好的工作、
14、学习习惯。通过同学们在一起的交流与协作,培养大家的协同合作的工作作风。毕业设计对于我们来说,是一个独立设计、创作的过程,其中的每一步和每一个环节都是对我们的考验和锻炼,它将成为我们今后的学习和工作做铺垫,提高我们多方面的能力。水电站设计是水利水电工程建设设计工作的重要组成部分,其中站址的选择是个很复杂的问题,这主要是因为方案选择要考虑多方面的因素。此外,厂房中各设备的布置也要考虑众多因素。我们就是要针对设计中所遇到的具体问题,运用所学知识,参考相应的书籍、规范以及一些实际工程资料,找到其解决方法。在对设计图的处理上,运用了AutoCAD的基本知识,使得绘图更加方便,快捷,从而避免了手工绘图得种
15、种不便,提高了工作效率。同时,也运用了Word知识,使得我们对计算机知识更加巩固。在邢述彦老师的悉心指导下,在同学苏龙、张蓉等同学的帮助下,经过两个月的努力,毕业设计才得以顺利完成,在此谨表衷心的感谢!限于本人水平,也限于时间,涉及中难免存在疏漏和不妥之处,敬请老师和同学们批评指正。编者:李天宏2012年6月1 工程概述1.1工程简述二马营引水式电站是以洞经6.6m长隧洞引水兼顾输水和发电为一体的综合利用水利工程,该电站是一项为带动地区经济发展的重要工程,工程符合汾河流域整体规划开发要求,建设条件十分优越。1.2工程任务及效益本水利枢纽是以输水为主,其次为发电的综合利用水利枢纽,经规划拟建的一
16、引水式电站,大坝建在店儿上,厂房建在二马营,设计等级三级,本电站建成后并入电网运行。主要运行方式:担任峰荷,日发电运行6小时。1.3水利枢纽工程特性设计洪水位1620米,坝顶高程1623米。水库库容曲线:高程(m) 1594 1600 1605 1610 1615 1620 1625 1630 1635 库容(104m3) 0 9.5 51.0 140.5 280.5 465.5 701.0 999.0 1382.5图1-1 水库水位-高程关系曲线厂区水位-流量关系水位(m) 1525 1525.5 1526 1527 1528流量(m/s) 0 55.24 248 1254 3391图1-2
17、 厂区水位-流量关系曲线1.4其它出线方式及回路数:110 kV,一回对外交通:公路计算风速:24 m/s吹程:1km2 工程设计基本资料2.1流域概况及水文资料水电站引用流量103.2m/s.(8、9月洪水期引用流量为0)2.2工程地形地质条件河床覆盖层深约1416米,表层为亚砂土,厚约3米,下为砂卵石层,基岩主要为三叠系刘家沟组砂页岩互层,下部为二叠系石千峰组砂页岩互层,石千峰组在右岸出露较高,岩层走向NE30,倾向南东,倾角22,倾向左岸。在右岸基岩上,有610米的第四系Q3黄土风积层。河床覆盖层级配差松散、透水性较大。隧洞所经过的地层为三叠系中统铜川组、二马营组、和尚沟组与刘家沟组的砂
18、岩、页岩和泥岩。岩层向南东方向倾斜,倾角约25。电站附近为铜川组长石石英砂岩,厂房上游有较厚山体,便于布置调压井,地质条件较好。2.3工程设计要求本水利枢纽是以输水为主,其次为发电的综合利用水利工程,经规划拟建一引水式水电站,大坝建在店儿上,厂房建在二马营,设计等级为三级,本电站建成后并入电网运行。主要运行方式:担任峰荷。3 引水枢纽布置3.1水工枢纽布置引水系统布置主要考虑进水口和引水隧洞的布置方式。对于进水口的布置根据水电站因充分考虑进水口是否满足下列要求:(1) 要有足够的进水能力,在任何工作水位下,进水口都必须引进所需的流量。(2) 水质要符合要求,进水口应能拦截有害的泥沙,冰块及各种
19、污物。(3) 水头损失要求,进水口应该位置合适,流道平顺,断面尺寸足够。(4) 可控制流量,进水口必须设置必要的闸门。(5) 满足水工建筑物的一般要求,进水口要有足够的强度,刚度和稳定性,结构简单,便于施工,便于运行、维护和检修。对于引水隧洞布置同样根据水电站因充分考虑以下要求:(1) 采用较短的路线,避开沿线不利的地形、地质条件。(2) 长隧洞施工时,应能利用地形每隔一定距离开一条施工支洞,配合相应的道路和附属设备,加快施工进度。(3) 选择的洞线尽可能直,少转弯。以此为依据,结合实际条件选择最为合适的布置方式,具体布置方式详见水工枢纽布置图。3.2引水方式及建筑物组3.2.1引水方式采用有
20、压进水方式,在左岸死水位以下开挖塔式进水口。3.2.1建筑物组成有压进水口由进口段闸门段渐变段操作平台交通桥组成。操作平台设在最高水位以上,是放置闸门启闭机和开启闸门的工作场所。3.2.3隧洞线路选择详见水工枢纽布置图。4 水电站进水、引水、平水建筑物设计4.1引水道进水口设计4.1.1有压进水口高程水电站进水口在枢纽中的位置,应尽量使水流平顺对称,不发生回流和漩涡,不出现淤积,不聚集污物,泄流时仍能正常进水。有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位,并有一定的淹没深度,以避免进水口出现漏斗状吸气漩涡并防止有压引水道内出现负压。(一)不出现吸气漩涡的临界淹没深度公式:Scr=CVd式中:d为闸
21、门孔口高度,6.6m V为闸门断面的水流流速,2.37m/s C为经验系数,C=0.55-0.73取0.6Scr=0.62.376.6=3.65(二)死水位计算由资料知此水库为完全重叠水库,设计洪水位等于正常蓄水位。日调节有效库容:V有效=Q引T=103.263600=222.9104 m3死库容:V死=V总-V有效=465.5104-222.9104=242.6104由水库库容曲线采用拉格朗日插值法求二次差值多项式为:L2x=161045500x-280.5x-435.5-161525900x-140.5x-465.5+162060125x-140.5(x-280.5)代人死库容: V死=x
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