水电站厂房设计毕业设计.docx

1、水电站厂房设计毕业设计摘要 1Abs t r ac t 1前言 21 沙溪航电枢纽工程资料 41. 1 工程概况 41. 2 流域概况 41. 2. 1 自然地理概况 41. 2. 2 气象 51. 2. 3 工程泥沙 61. 3 工程地质 71. 3. 1 地形地貌 81. 3. 2 地层岩性 81. 3. 3 地质构造 91. 4 水库特性及动能指标 91. 5 枢纽布置 102 厂房布置方案比选 112. 1 厂房类型的选择 112.2 主厂房位置的选定 113 水轮机选型 123. 1 水轮机容量及台数的选择 123.2 水轮机型号选择 13摘要本 毕 业 设 计 承 担 水 利 水

2、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 9 3 8 .4 m 3 /s ， 设 计 水 头 1

3、0 .0 m ， 总 装 机 容 量 8 7 M W ， 具 有 日 调 节 能 力 。 电 站 枯 期 平 均 出 力 2 4 .8 M W /3 4 .4 M W （ 近 期 /亭 子 口 建 成 ， 下 同 ）， 多 年 平 均 年 发 电 量 3 .8 1 亿 k W h /3 .9 9 亿 k W h， 年 利 用 小 时 4 3 7 9 h /4 5 8 6 h。 船 闸 设 计 通 航 船 舶 吨 级 2 5 0 0 t， 单 向 年 通 过 能 力 3 1 9 万 t。关键词： 单 机 容 量 、 装 机 容 量 、 发 电 机 、 水 轮 机 。Abs t r a c tT

4、his g ra du a tion the si s u nd erta k e s pa rts of w ork i n the d e si g n of pow erhou se of hy dropow er s ta ti on i n hy dropow er c onstru cti on. T he d e si g n i s ba se d on the ori g i na l in form a ti on a nd the l oca l w ea ther. T he m a i n conte nts a re a s fo l l o w i ng : th

5、e pla c e of the hy dropow er sta ti on, the entire l a y ou t, the c hoic e of the hy d ra u l i c tu rbine ty pe, the s i z e of the v o lu te , the si z e of th e dra ft tu b e, the Di m e nsi on of the p ow erhou se of h y drop ow er s ta tio n, th e a rra ng e m e nt of a c c e s sory equ i pm

6、ent, a nd d ra w ing the pla n a nd se ction dra w n.S ha x i a v i onic s eng i nee ring d e si g n re ferenc e flow ra te of 9 3 8 .4 m 3 / s , 1 0 . 0 m d e si g n hea d, w i th a tota l insta l l ed ca pa city o f 8 7 m w , w i th da i l y re g u l a ti on a bi l i ty . Pla nt dry p eriod the a

7、v era g e ou tpu t of 2 4 .8 M W / 3 4 .4 M W (/ pa v i l ion bu i l t re ce ntl y , si m i l a rly herei na fter) , y ea r s of a v era g e a nnu a l g e nera ti n g ca pa c i ty of 3 8 1 m i l l i on k W , 3 9 9 m i l l i on k W /h, h, u si ng 4 3 7 9 h / 4 3 7 9 h. Na v ig a tion of shi p lock d

8、e sig n t 2 x 5 0 0 t, si ng l e y ea r w i th ca pa ci ty of 3 .1 9 m i l l i on t.K e y w ord s : si ng l e - m a c hi ne ca pa city , insta l l ed ca pa c i ty , g e nera tor, hy dra u l i c tu rbi n e.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

9、 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

10、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

11、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

12、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

13、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 ,

14、 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

15、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

16、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

17、 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 5 k m ， 上 游 接 苍 溪 梯 级 ， 下 与 金 银 台 梯 级 相 连 。

18、 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 11 1 9 k m ， 流 域 面 积 1 5 9 8 1 2 k m 2 ， 其 中 沙 溪 航 电 工 程 控 制 流 域 面 积 6 1 5 6 9 k m 2 。沙 溪

19、航 电 工 程 设 计 引 用 流 量 9 3 8 .4 m 3 /s， 设 计 水 头 1 0 .0 m ， 总 装 机 容 量 8 7 M W ， 具 有 日 调 节 能 力 。 电 站 枯 期 平 均 出 力 2 4 .8 M W /3 4 .4 M W （ 近 期 /亭 子 口 建 成 ， 下 同 ）， 多 年 平 均 年 发 电 量 3 .8 1 亿 k W h /3 .9 9 亿 k W h， 年 利 用 小 时 4 3 7 9 h /4 5 8 6 h。 船闸 设 计 通 航 船 舶 吨 级 2 5 0 0 t， 单 向 年 通 过 能 力 3 1 9 万 t。沙 溪 航 电 工

20、 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 3 7 2 .5 0 m ， 坝 顶 总 长 度 8 3 0 m 。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

21、 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 1 11 9 k m ， 全 流 域 面 积 1 5 9 8 1 2 k m 2 。嘉 陵 江 流 域 位 于 四 川 盆 地 中 、东 部 ，地 理 位 置 界 于 东 经 1 0 2 3 0 1 0 9 0 0 、 北 纬 2 9 2 0 3

22、 4 3 0 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

23、， 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 6 4 5 k m ， 天 然 落 差 达 2 8 4 m ， 平 均 比 降 0 .4 4 ， 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

24、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 9 5 k m ， 落 差 2 7 .5 m ， 平 均 比 降 0 .2 9 。沙 溪 航 电 工 程 位 于 阆 中 市 上 游 约 5 k m 处 ， 控 制 集 水 面 积 为 6 1 5 6 9 k m 2 。 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

25、 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 1 5 左 右 ， 历 年 极 端 最 高 气 温 2 6 3 6 ， 历 年 极 端 最 低 气 温 -1 2 左 右 ，历 年 最 小 相 对 湿 度 为 1 % 2 % 。南 部 丘 陵 盆 地 由 于 受

26、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 1 7 ， 历 年 极 端 最 高 气 温 3 7 4 2 ， 历 年 极 端 最 低 气 温 -2 .4 -8 .5 左 右 ，多 年 平 均 相 对 湿 度 为 7 5 % 左 右 ，历 年 最 小 相 对 湿 度 为 1 0 % 。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

27、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 1 2 0 0 1 4 0 0 m m ， 龙 门 山 一 带 多 年 平 均 年 降 水 量 为 1 2 0 0 m m 左 右 。 盆 地 丘 陵 区 为 1 0 0 0 m m 左

28、 右 ，嘉 陵 江 干 流 以 西 为 8 0 0 1 0 0 0 m m 。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 8 0 0 m m 以 下 ， 流 域 降 水 由 南 向 北 呈 现 递 减 趋 势 ， 一 般 为 6 0 0 7 0 0 m m ， 甘 肃 文 县 、 武 都 一 带 仅 4 5 0 m m 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

29、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 1 0 月 多 阴 雨 天 气 。 流 域 内 降 雨 集 中 在 5 1 0 月 ， 约 占 全 年 降 水 量 的 8 0 % 左 右 ， 其 中 7 9 月 约 占 4 5 % 。嘉 陵 江 干 流 阆 中 以 上 多 年 平 均 年 蒸 发 量 为 1 2 5 0 1 5 0 0 m m ，（直 径 2 0 c m 蒸 发 器 皿 观 测 ， 下 同 ）； 南 部 以 下 11 0 0 1 2 5 0 m m ， 大 致 呈 由 北 向 南 递 减 趋 势 。 流 域 内

30、 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 1 0 5 0 m m ；一 为 合 川 一 带 ，在 1 0 0 0 m m 以 下 。 高 值 区 在 白 龙 江 的 文 县 、 武 都 一 带 ， 高 达 1 5 0 0 2 1 5 0 m m 。沙 溪 航 电 工 程 区 无 气 象 站 ， 在 其 下 游 5 k m 左 右 设 有 阆 中 气 象 站 。 根 据 阆 中 气 象 站 1 9 5 8 19 9 1 年 的 资 料 统 计 ， 多 年 平 均 气 温 为 1 7 ， 极 端 最 高 气 温 为 3 9 ， 极

31、端 最 低 气 温 为 4 .1 ； 多 年 平 均 相 对 湿 度 为 7 6 % ， 历 年 最 小 相 对 湿 度 为 9 % ； 多 年 平 均 年 蒸 发 量 为 1 2 5 9 .6 m m ； 多 年 平 均 年 降 水 量 1 0 2 8 .3 m m ，历 年 一 日 最 大 降 水 量 为 2 3 5 .5 m m 。 历 年 最 大 风 速 （ 定 时 观 测 ） 2 0 m /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 2 1 .5 k m 。 电

32、 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 .4 4 ， 正 常 蓄 水 位 3 6 4 .0 m 时 ， 闸 前 最 大 水 深 约 1 9 .6 m ， 水 库 回 水 长 度 约 2 6 .7 k m ， 库 区 水 面 宽 1 0 4 1 1 6 0 m ， 平 均 宽 度 约 4 8 0 m 。 正 常 蓄 水 位 以 下 库 容 0 .6 8 亿 m 3 。 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 1 9 9 6 年