水电站厂房设计.doc
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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文(设计)模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文(设 计) 题 目: 西江河水电站厂房设计 学习中心: 奥鹏远程教育福州学习中心 层 次: 专科起点本科 专 业: 水利水电工程 年 级: 2011 年 秋季 学 号: 111024401101 学 生: 黄 培 东 指导教师: 李 明 理 完成日期: 2013年 9月 3日 I西江河水电站厂房设计内容摘要在中国南方大河珠江干流西江河上,水力资源丰富,可供修建大中型水库和电站,西江河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老
2、灌河水力资源,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,农田灌溉及水产等进行综合利用,因此本毕业设计承担水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分工作。根据已有的原始资料和该处地形图进行设计,主要内容有:水电站站址的选择,总体布置,水轮机型号的选择,蜗壳尺寸的确定,尾水管尺寸的确定,调速器和蝶阀的型号选择,水电站厂房尺寸的确定,尾水渠渠道布置、形式选择、开挖方量等,并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。关键词:水电站;枢纽布置;厂房布置目 录内容摘要I引 言11 设计资料31.1 某水电站自然条件概况31。2 某水电站建筑物规划概况31。3 设计依据42 水电站总体布置及厂区布置
3、52.1 水电站枢纽布置52.2 主厂房位置布置62.3 主变压器场及开关站选择62.4 副厂房位置选择72.5 安装间布置93 水电站厂房设计103.1 主厂房轮廓尺寸确定103.1.1 主厂房各层高度和主要高程的确定103.1。2 主厂房长度的确定123.1。3 主厂房宽度确定133。2 厂房内机电设备布置及交通运输143.2.1 主厂房内机电设备的布置143。2.2 厂内交通及起重设备的布置163。3 主厂房结构布置173.4 副厂房结构布置18结 论20参考文献21引 言目前全世界的灯泡贯流式水电站总装机容量己超过60OOWM。己投产的电站装机容量最大的为美国石岛电站,总装机为432W
4、M,共8台机组,其主要参数为:单机容量P=54WM,水头H=12.ml,转轮直径Dl=7.4m;单机容量最大的为日本只见电站,达P=65WM,最大水头H=20。0m,转轮直径D1=6.7m,转轮直径最大的为悉尼墨累电站,D1达8.2m.在我国,从60年代开始研制灯泡贯流式机组,并在引进了国外灯泡贯流式机以后,开始了较大规模的仿制、消化吸收和研制工作,到1980年的广东白垢电站10姗级机组投产,标志着我国已基本掌握了灯泡贯流式机组的制造技术,使我国的研制工作产生了个新的飞跃,为研制更大型的机组打下了基础。在珠江水系,低水头灯泡贯流式水电站的开发近年进入了个高潮期,据不完全统计,珠江委设计院在九十
5、年代中至今,在广东境内的北江、东江、梅江等河流,先后设计了大小灯泡贯流式水电站十多座,成为水电站设计任务的主力军。也说明灯泡贯流式水电站特别适合在低水头、大流量的平原河流中建设13.本文在第一章设计资料:主要介绍了要设计水电站的基本资料,如该处自然条件,选择建站的理由等基本资料;第二章水电站总体布置及厂区布置:主要是论证了水电站内的各种厂房的布置规划的具体方案。第三章水电站厂房设计:主要是基于一、二章的基础上推导计算厂房里面的各项数据,以及厂房内部一些关键区域的布置规划方式。本文整体设计思路如下流程图所示.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
6、进行生产和活动的场所。其任务是通过-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4-5。1 设计资料1.1 西江河水电站自然条件概况本水电站位于西江河中游,是西江河最后个峡谷地段,再往下为开阔的大平原。本水电站在A城东北100km,铁路、公路干线离电站仅10km,可修筑支线通向工地。本水电站控制的流域面积为
7、,上游大部分为草原半干旱地区,因而多年平均流量仅.坝区河谷宽约1km,河床中为砂卵石覆盖层,最大厚度达40m.两岸为震旦纪白色石英岩、石灰岩.岩石很破碎。本地区多年平均降水量750mm,雨量多集中于69月,冬季最低温度可达,夏季最高温度可达。最大风速可达25m/s。地震设防烈度为7度。1.2 西江河水电站建筑物规划概况1、水库任务及电站运行方式该水库是以防洪及工农业供水为主要任务的综合利用水库。总库容为43.75亿。工农业及城市用水28.1,灌溉农田26。67万。本水电站是该水库的主要发电建筑物。根据水库的综合利用规划,本电站主要是利用水库供给的工农业用水发电。装机台数为6台,单机容量为1。5
8、万kW。总装机9。0万kW。本电站在系统中担任峰荷,不发电时作调相运行6.2、坝型及发电引水隧洞该水库坝型为壤土斜墙砂石坝体的土坝.最大坝高66.39m,长960。2m,坝顶高程160m,坝顶宽8m.本水电站设有条泄水支洞,洞身前半部分兼用发电引水隧洞,后半部分则由条施工支洞改建而成,泄水支洞与泄水渠相连,然后与尾水渠汇合,当万年遇洪水时,泄水支洞配合其他泄洪建筑物共同宣泄洪水,以确保主坝安全;紧急降低水库水位时,泄水支洞需投入运行;水电站运行初期,安装机组台数较少时,利用泄水支洞泄水以满足下游灌溉用水要求,电站正常工作时,泄水支洞对电站尾水无影响。发电引水隧洞布置在右岸,采用斜墙式进水口,洞
9、长510m,设有调压井。3、其他设备主要有以下设备:蜗壳及尾水管:由厂家提供,型号为HL220-LJ225。机旁盘:每台机组3块,每块尺寸为0.8m0。55m2。10m(长宽高)。励磁室:其尺寸为5.20m1.50m蝴蝶阀:蝶阀布置在主厂房内,尺寸为3.4m1.2m。桥式吊车:桥式起重机最大起重量为发电机转子带轴重100t,型号为100/20t。1。3 设计依据1、依据发电量及装机容量,厂房按2级建筑物设计2、水库水位(高程)校核洪水位(万年遇)159。50m;设计洪水位(千年遇)157.50m;正常蓄水位(最高发电水位)156。50m;汛前限制水位:126。00m。3、电站尾水位:最低尾水位
10、(全部机组停机):91。50m;设计尾水位(单台机组满负荷工作)91。84m;正常尾水位(全部机组满负荷工作)93.50m;最高尾水位()94.60m.4、电站工作水头:设计水头51。20m;最大工作水头61.10m;最小工作水头37。80m。2 水电站总体布置及厂区布置2。1 水电站枢纽布置水电站枢纽的布置本文通从地形、地质、施工条件及运行管理等几个方面进行方案比较。本水电站枢纽位置共有两个待选方案,见下图。方案比较如下:方案:水电站枢纽放在右岸,这样会使厂区位于山丘上,是的施工工程量加大。在交通不是非常便利,如果加宽路面就会使得其他厂房使用面积减少。方案二:水电站枢纽放在左岸.由于河流地形
11、开阔,船运和水运很方便,厂房前缘长度相对较小,般可供布置建筑物的余地较多,此时应根据地形、地质条件,因地制宜作出多方总体布置方案。由于修建水电站后,改变了水流与原河床的相互作用的边界条件,造成枢纽上、下游河床冲淤的变化、为使水流与原河床在较短的时间内达到新的平衡,在枢纽布置时就要考虑原有的河势和发展趋势,顺应河势。最终从技术上、经济上全面综合论证,选择最优方案二。2。2 主厂房位置布置主厂房位置共有两个待选方案,见图。方案比较如下:方岸:厂房位于离开坝脚的辉绿岩地带主厂房位于桔园平坦处,尾水渠布置在主厂房下游,斜对河岸.这个方岸的优点是(1)基础开挖几劈坡工程量小.(2)尾水出口与河道斜交,免
12、受下泄洪水的顶托。(3)升压站紧接副厂房,缩短了引出线的长度。 方岸二:厂房位于靠近坝脚的白色石英岩陡壁下,位于进厂公路的侧,升压站位于厂房的后方,尾水渠布置在主厂房的下游。这个方岸的优点是(1)靠近公路,交通便利。(2)升压站远离副厂房,延长了引出线的长度。 对于上述两个方岸的比较,可以得出结论:方岸-,工程量小,厂房布置紧凑,厂区布置合理,虽有些不足之处,但较方案二是利多弊少,故采用方案。2.3 主变压器场及开关站选择本电站主变压器场设40500kVA及150000kVA升压变压器各台,该电站设开关站各座.变电站设计包括主变场和开关站设计:(1)主变场设计 灯泡贯流式水电站主变压器的容量、
13、重量和体积都较大.为了提高运行的可靠性,并缩短发电机母线的长度,主变压器应尽量靠近水轮发电机组,且在高压侧有方便的出线条件.为了便于使用厂房内吊车进行检修,主变压器般布置在安装间的上、下游侧或进厂大门附近.主变场地面高程与安装间楼面高程致,主变压器设有运输轨道进入安装间。 由于主变压器重量大,宜直接放在基岩上或置于混凝土墩墙结构上。主变压器应有良好的通风条件和可靠的防火措施。按规程规定,当主变压器用油量在25kN以上时,主变压器之间防火净距应不小于10m,与露天绝缘油罐的净距应不小于15m。如面积小,达不到此要求时,则需用钢筋混凝土防爆墙隔开。主变压器底部设有集油坑,坑内铺卵石,并铺设排油管,
14、将主变发生事故时漏出的油排走。若为厂外变压站则周围应设置防护墙或遮栏,高度不低于2.5m。(2)开关站设计开关站的布置形式分为户外开敞式开关站和全封闭组合电器(G工S)开关站两种.户外开敞式开关站的位置,要有足够的面积,并尽可能靠近主厂房,以缩短电缆的长度,开关站的位置还要便于高压输电线的出线;若条件许可,开关站也可放在厂区填高的河(滩)地上,设备和构架的基础做在基岩上。建在山坡上或山脚下的开关站要避开断层、滑坡、危岩、滚石等不利地质地段,防止遭受山洪和泥石流的冲击而破坏。布置在岸边的开关站须避开泄洪水雾的侵袭和水流的冲击。选择开关站位置,还需考虑出线门构与高压输电线关站,也可将开关站布置在厂
15、房顶或尾水平台上。近年来,国内外多采用种全封闭式六氟化硫(SF6)组合电器(GIS),可以大大缩小开关站的面积和图。25尾水平台开关站高度,更适用于地形受限制的电站。与通常设计的22OkV开关站相比,采用全封闭组合电器开关站的面积大大节省,仅为户外双母线低型布置的5。但GIS室的布置要求较高,除室内清洁度有定要求外,还要避开机组运行带来的震动。开关站的布置还要注意主要电气设备进行检修(维修)的方便。2.4 副厂房位置选择副厂房的位置有三个待选方案。方案,将副厂房布置在主厂房上游侧压力岔管明管段的镇墩上;方案二,将副厂房布置在主厂房下游侧的尾水平台上;方案三,将副厂房分成两部分:中控室、低压配电
16、装置及蓄电池室等布置在安装场下游侧,而办公室及其他生产专用房间布置在主厂房左端。方案比较如下:综上所述,由于国产机组调速器、油压装置等设备的要求,增设管道电缆层即主厂房分三层是合理的,但该布置形式的运行层楼板开孔较多,有发电机、水轮机的吊物孔,有调速器、油压装置的管道接口,且孔洞尺寸大,需在孔洞边布置梁,这样梁格纵横交错,比较复杂,结构设计较为麻烦。因此选择方案三。2.5 安装间布置常用安装间布置形式有河床式、半河床式(单向挡水)、地面式.河床式多用大体积墙体结构、半河床式多为混合型结构,地面式多为框、排架结构。安装间位置、面积与结构布置考虑的因素有:1)安装间位置:宜布置于厂房端,且应大件进
17、场与机组安装、检修均方便;2)当电站要求几台机组同时安装时,可适当加大安装间的面积或利用主厂房机组段作临时安装场或另设副安装场;3)安装场高程般与主机段运行层高程相同;可视结构布置情况作多层或单层布置;4)安装间长度考虑台机组五大件(发电机定子、转子、外配水环、水轮机转轮、大轴与轴承)布置确定,般取2倍的机组间距;5)当利用安装场下部作副厂房用则安装间为多层布置,不利用为单层布置(直接座于地基上);6)根据大件入场尺寸、考虑大件入场的方式、空间尺寸,确定进场大门的高度和宽度;7)考虑主变压器入场、检修方式,确定变压器运输轨道布置;8)考虑行车运行和检修的交通,结合厂内交通,考虑安装间副厂房人行
18、交通;安装场基础般需落在基岩上,以满足地基承载力要求,减少不均匀沉降。安装场至基岩面常采用箱型基础或实体混凝土结构,当安装场下还附设副厂房时,可采用密肋板梁结构,为增加底板抗弯能力,需在底板中部设中隔墙.当安装间也作为挡水建筑物的-部分时,应复核安装间的整体稳定(包括抗浮稳定计算),必要时可采取些如空箱抛填块石、灌注桩等工程措施来满足设计要求。安装间功能是按安装或大修时放置机组六大件考虑,其荷载主要有:结构自重、土压力、水压力、扬压力、楼面活载、吊车荷载、施工荷载(水平进厂时,还应考虑汽车荷载)等;安装间地面活荷载很大,般按实际受力情况取用.3 水电站厂房设计3.1 主厂房轮廓尺寸确定3.1。
19、1 主厂房各层高度和主要高程的确定(1) 水轮机安装高程T: (31)式中: W-水电站正常运行时可能出现的最低下游水位,般取台机组的过流量相应的尾水位。Hs水轮机允许吸出高 (3-2)导叶高度b0=0。511m水轮机实际允许吸出高:-气蚀系数,由水轮机特性曲线决定气蚀系数修正值,由水轮机厂家提供H计算水头水电站厂房所在地点的海拔高程,初步设计时可采用下游平均水位高程X水轮机压力最低点与安装高程之间的差值,对于混流式水轮机X = b0 / 2 在尾水渠设计时已算得下游平均水位为247。65m,开台机时,下游水深为247.12m。(2) 尾水管底板高程尾 (3-3) 式中: h-尾水管高度(3)
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