水电站厂房设计毕业设计.docx

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水电站厂房设计毕业设计

摘要1

Abstract1

前言2

1沙溪航电枢纽工程资料4

1.1工程概况4

1.2流域概况4

1.2.1自然地理概况4

1.2.2气象5

1.2.3工程泥沙6

1.3工程地质7

1.3.1地形地貌8

1.3.2地层岩性8

1.3.3地质构造9

1.4水库特性及动能指标9

1.5枢纽布置10

2厂房布置方案比选11

2.1厂房类型的选择11

2.2主厂房位置的选定11

3水轮机选型12

3.1水轮机容量及台数的选择12

3.2水轮机型号选择13

摘要

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理气候进行设计，主要内容有：

水电站站址选择，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，水电站厂房尺寸的确定，附属设备的布置等，并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。

沙溪航电工程设计引用流量938.4m3/s，设计水头10.0m，总装机容量87MW，具有日调节能力。

电站枯期平均出力24.8MW/34.4MW（近期/亭子口建成，下同），多年平均年发电量3.81亿kW·h/3.99亿kW·h，年利用小时4379h/4586h。

船闸设计通航船舶吨级2×500t，单向年通过能力319万t。

关键词：

单机容量、装机容量、发电机、水轮机。

Abstract

Thisgraduationthesisundertakespartsofworkinthedesignofpowerhouseofhydropowerstationinhydropowerconstruction.Thedesignisbasedontheoriginalinformationandthelocalweather.Themaincontentsareasfollowing:

theplaceofthehydropowerstation,theentirelayout,thechoiceofthehydraulicturbinetype,thesizeofthevolute,thesizeofthedrafttube,theDimensionofthepowerhouseofhydropowerstation,thearrangementofaccessoryequipment,anddrawingtheplanandsectiondrawn.

Shaxiavionicsengineeringdesignreferenceflowrateof938.4m3/s,10.0mdesignhead,withatotalinstalledcapacityof87mw,withdailyregulationability.Plantdryperiodtheaverageoutputof24.8MW/34.4MW（/pavilionbuiltrecently,similarlyhereinafter）,yearsofaverageannualgeneratingcapacityof381millionkW,399millionkW/h,h,using4379h/4379h.Navigationofshiplockdesignt2x500t,singleyearwithcapacityof3.19milliont.

Keywords:

single-machinecapacity,installedcapacity,generator,hydraulicturbine.

前言

水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。

厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。

通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。

所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。

其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。

水电站厂区包括：

（1）主厂房。

布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。

（2）副厂房。

布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。

（3）主变压器场。

装设主变压器的地方。

电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。

（4）开关站（户外高压配电装置）。

装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。

由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不相同，所以厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。

根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：

1.坝后式厂房。

厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。

2.河床式厂房。

厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如广西西津水电站厂房。

若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），。

3.引水式厂房。

厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。

当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。

水电站厂房是专门的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其设计有以

下的特点:

（1）厂房内安装水轮机发电机组和辅助设备,以及控制操作和进行量测的设备,主要任务是发电,所以厂房设计必须保证机电设备的安全运行和提供良好的维护条件。

（2）水电站厂房是水工、机械和电机以及自动控制、电子设备的综合体,在设计、施工和运行中,必须把几个方面配合好,使综合体优化。

（3）水电站厂房设计应力求紧凑和简单,使建筑上美观,运行方便,而不求豪华。

（4）厂房内运行管理人员应力求精简,应保证他们有良好工作条件和卫生环境。

（5）水电站厂房多建在偏僻地区,而机电设备一般既大又重,所以必须有较好的对外交通运输条件。

（6）设计水电站厂房时,要根据当地的地形、地质和水文条件,既考虑安排好压力输水管的进水和尾水管的出水条件,又要考虑到厂房与变压器和开关站在布置上的配合要求。

由上述特点可见,水电站厂房设计是比较复杂的,其中最关键的是要选择好水轮发电机组,即要尽可能选用转速高、尺寸小、重量轻的机组,因为厂房尺寸和起重设备的规模等都是随着机组的尺寸而定的。

对于一般的地面式厂房,选择合适的吸出高度也是非常重要的。

而且,全厂的机组台数不宜太多。

总之,在设计中要做多个比较布置方案,进行技术经济、运行管理综合比较,以选择确定最优设计方案。

1沙溪航电枢纽工程资料

1.1工程概况

沙溪航电枢纽工程系《嘉陵江渠化开发规划报告》中规划的第四个梯级，位于四川省阆中市沙溪场境内，距阆中市城区约5km，上游接苍溪梯级，下与金银台梯级相连。

嘉陵江系长江支流，发源于陕西省秦岭南麓，流经甘肃省境，在陕西略阳与西源汉

水汇合，经阳平关进入四川省，流经广元、昭化、苍溪、阆中、南部等县，先后接纳白龙江、东河和西河，在合川与渠江、涪江相汇，于重庆注入长江。

全长1119km，流域面积159812km2，其中沙溪航电工程控制流域面积61569km2。

沙溪航电工程设计引用流量938.4m3/s，设计水头10.0m，总装机容量87MW，具有日调节能力。

电站枯期平均出力24.8MW/34.4MW（近期/亭子口建成，下同），多年平均年发电量3.81亿kW·h/3.99亿kW·h，年利用小时4379h/4586h。

船闸设计通航船舶吨级2×500t，单向年通过能力319万t。

沙溪航电工程枢纽由发电厂房、4孔泄洪冲砂闸、翻板坝、船闸、挡水坝组成。

坝顶高程372.50m，坝顶总长度830m。

1.2流域概况

1.2.1自然地理概况

嘉陵江发源于陕西省凤县秦岭南麓黄牛铺，向南流经甘肃省，于陕西两河附近与西源汉水汇合，再向南流经略阳，经阳平关入川，至旧昭化县城附近与源于岷山南麓的白龙江汇合后，再折向东南流经苍溪，至阆中的金银台有源于米仓山南麓的东河从左岸汇入，于南部县接纳源于剑门山区的西河，过蓬安、南充、武胜至合川附近先后与渠江、涪江两江相汇，至重庆市注入长江。

干流河道全长1119km，全流域面积159812km2。

嘉陵江流域位于四川盆地中、东部，地理位置界于东经102°30′～109°00′、北纬29°20′～34°30′之间。

流域呈扇形，地势北高南低，尤以西北分水岭海拔最高；流域四面环山，东南以华蓥山与长江分界，东北以米仓山、大巴山与汉水流域接壤，北以秦岭山脉与黄河分水，西北以岷山与岷江相隔，西为缓平山丘与沱江为邻。

流域内北川、青川一带为龙门山地，龙门山、米仓山以南为盆地，以北为山区。

嘉陵江干流广元以上为上游，河流穿行于秦岭大巴山地区，山高坡陡，谷深水急，

少台地，多急流险滩。

广元至合川为中游，河道长645km，天然落差达284m，平均比降0.44‰，河流自北向南纵贯川中盆地。

广元至苍溪河段山势逐渐变缓，属深丘区，河谷逐渐开阔，河道更为弯曲。

两岸漫滩与阶地发育，多方山台地，植被较差，农垦发达。

合川至重庆为下游，河道又复入浅山区地带，河谷束窄，河流横切华蓥山背斜流入长江，河道长95km，落差27.5m，平均比降0.29‰。

沙溪航电工程位于阆中市上游约5km处，控制集水面积为61569km2。

上、下游分别与苍溪航电工程和金银台航电工程相衔接。

1.2.2气象

本流域位于秦岭山脉以南西南季风区，属亚热带季风气候。

按地形和气候特点可分为北部山区和南部丘陵盆地两类。

因地形和纬度差异，气温由南向北递减。

北部山区地势较高，属高山峡谷，受西北寒流影响较为显著，气温低、雨量少、湿度小，属春温、夏凉、秋冷、冬寒型气候，多年平均气温15℃左右，历年极端最高气温26℃～36℃，历年极端最低气温-12℃左右，历年最小相对湿度为1%～2%。

南部丘陵盆地由于受秦岭、龙门山、米仓山、大巴山的屏障作用，西北寒流不易侵入，气候温暖，雨量丰沛，属春暖、夏热、秋霖、冬干型气候。

多年平均气温17℃，历年极端最高气温37℃～42℃，历年极端最低气温-2.4℃～-8.5℃左右，多年平均相对湿度为75%左右，历年最小相对湿度为10%。

本流域最小湿度大多发生在冬季，但由于干流和渠江在7月下旬和8月份常有不同程度的伏夏发生，以致干燥之甚有可能超过了冬季。

流域水汽主要来源于孟加拉湾和南海的暖湿气流，除北部山区外，水汽充沛。

由于盆地边缘的地形抬升影响，盆地边缘降水量最为充沛，其中大巴山区多年平均年降水量为1200～1400mm，龙门山一带多年平均年降水量为1200mm左右。

盆地丘陵区为1000mm左右，嘉陵江干流以西为800～1000mm。

北部山地因气流穿越盆地边缘山区后水汽减少，嘉陵江上游略阳以北多年平均年降水量在800mm以下，流域降水由南向北呈现递减趋势，一般为600～700mm，甘肃文县、武都一带仅450mm左右，为半干旱区。

降雨受地理位置和季风的影响，东部地区春雨早，秋雨多，但8月份雨水较少。

西部地区雨季一般较东部地区开始晚，7、8月降水集中，9～10月多阴雨天气。

流域内降雨集中在5～10月，约占全年降水量的80%左右，其中7～9月约占45%。

嘉陵江干流阆中以上多年平均年蒸发量为1250～1500mm，（直径20cm蒸发器皿观测，下同）；南部以下1100～1250mm，大致呈由北向南递减趋势。

流域内有两个低值

区，一为北川、平武、青川一带，多年平均年蒸发量为1050mm；一为合川一带，在1000mm以下。

高值区在白龙江的文县、武都一带，高达1500～2150mm。

沙溪航电工程区无气象站，在其下游5km左右设有阆中气象站。

根据阆中气象站1958～1991年的资料统计，多年平均气温为17℃，极端最高气温为39℃，极端最低气温为—4.1℃；多年平均相对湿度为76%，历年最小相对湿度为9%；多年平均年蒸发量为1259.6mm；多年平均年降水量1028.3mm，历年一日最大降水量为235.5mm。

历年最大风速（定时观测）20m/s，相应风向为NNW。

1.2.3工程泥沙

嘉陵江沙溪水电站位于阆中市沙溪乡，上距苍溪县城约21.5km。

电站上游衔接梯级为苍溪电站，下游与已建的金银台电站衔接。

沙溪水电站库区天然河道比降0.44‰，正常蓄水位364.0m时，闸前最大水深约19.6m，水库回水长度约26.7km，库区水面宽104～1160m，平均宽度约480m。

正常蓄水位以下库容0.68亿m3。

平面形态呈条带状，系河道型水库。

初步设计时，考虑到支流白龙江宝珠寺水电站于1996年