水電站廠房的設計畢業(yè)設計蘭州交大樣本

1、緒論水電站廠房是水電站主要建筑物之一，是將水能轉換為電能的 綜合工程設施。廠房中安裝水輪機、發(fā)電機和各種輔助設備。經(jīng)過 能量轉換，水輪發(fā)電機發(fā)出的電能，經(jīng)變壓器、開關站等輸入電網(wǎng) 送往用戶。因此說水電站廠房是水、機、電的綜合體，又是運行人 員進行生產(chǎn)活動的場所。其任務是滿足主、輔設備及其聯(lián)絡的線、纜 和管道布置的要求與安裝、運行、維修的需要；為運行人員創(chuàng)造良 好的工作條件；以美觀的建筑造型協(xié)調與美化自然環(huán)境。水電站廠區(qū)包括：主廠房。布置著水電站的主要動力設備(水輪發(fā)電機組)和各 種輔助設備的主機室(主機間)，及組裝、檢修設備的裝配場(安 裝間)，是水電站廠房的主要組成部分。副廠房。布置著控制設

2、備、電氣設備和輔助設備，是水電站的 運行、控制、監(jiān)視、通訊、試驗、管理和運行人員工作的房間。主變壓器場。裝設主變壓器的地方。電能經(jīng)過主變壓器升高到 規(guī)定的電壓后引到開關站。開關站(戶外高壓配電裝置)。裝設高壓開關、高壓母線和保 護措施等高壓電氣設備的場所，高壓輸電線由此將電能輸往用戶， 要求占地面積較大。由于水電站的開發(fā)方式、樞紐布置、水頭、流量、裝機容量、 水輪發(fā)電機組形式等因素，及水文、地質、地形等條件的不同，加 上政治、經(jīng)濟、生態(tài)及國防等因素的影響，廠房的布置方式也各不 相同，因此廠房的類型有各種不同的劃分，例如按機組工作特點可 分為立式機組廠房、臥式機組廠房。根據(jù)廠房在水電站樞紐中的位

3、 置及其結構特征，水電站廠房可分為以下三種基本類型：壩后式廠房。廠房位于攔河壩下游壩趾處，廠房與壩直接相 連，發(fā)電用水直接穿過壩體引人廠房。河床式廠房。廠房位于河床中，本身也起擋水作用，如廣 西西津水電站廠房。若廠房機組段內還布置有泄水道，則成為泄水式 廠房(或稱混合式廠房)，。引水式廠房。廠房與壩不直接相接，發(fā)電用水由引水建筑 物引人廠房。當廠房設在河岸處時稱為引水式地面廠房。水電站廠房是專門的水工建筑物，它具有一般水工建筑物的共性, 故其設計有以下的特點：廠房內安裝水輪機發(fā)電機組和輔助設備,以及控制操作和進行量 測的設備，主要任務是發(fā)電，因此廠房設計必須保證機電設備的安全運行 和提供良好的

4、維護條件。水電站廠房是水工、機械和電機以及自動控制、電子設備的 綜合體，在設計、施工和運行中，必須把幾個方面配合好，使綜合體優(yōu)化。水電站廠房設計應力求緊湊和簡單，使建筑上美觀，運行方便，而 不求豪華。廠房內運行管理人員應力求精簡,應保證她們有良好工作條件和 衛(wèi)生環(huán)境。水電站廠房多建在偏僻地區(qū)，而機電設備一般既大又重，因此必 須有較好的對外交通運輸條件。設計水電站廠房時,要根據(jù)當?shù)氐牡匦巍⒌刭|和水文條件，既考 慮安排好壓力輸水管的進水和尾水管的出水條件，又要考慮到廠房與變 壓器和開關站在布置上的配合要求。由上述特點可見，水電站廠房設計是比較復雜的，其中最關鍵的是要 選擇好水輪發(fā)電機組，即要盡可能

5、選用轉速高、尺寸小、重量輕的機組, 因為廠房尺寸和起重設備的規(guī)模等都是隨著機組的尺寸而定的。對于一 般的地面式廠房，選擇合適的吸出高度也是非常重要的。而且，全廠的機 組臺數(shù)不宜太多?？傊?，在設計中要做多個比較布置方案，進行技術經(jīng)濟、 運行管理綜合比較，以選擇確定最優(yōu)設計方案。第一章 水電站廠房的位置及形式選定第一節(jié) 水電站廠房的選擇根據(jù)報告審查會決定采用鋼筋混凝土面板堆石壩為壩型，選中壩址 建壩。左岸河岸式溢洪道，右岸長隧洞引水，在桐子營大橋以下420米 處河道右側建岸邊廠房的樞紐總體布置方案。經(jīng)過工程所在地區(qū)水文、 地質、地形、地貌構造，初步擬定在桐子營大橋以下420米處，靠近 貢水河的右岸

6、桔園處建設廠房，采用引水式廠房布置形式，經(jīng)過有壓隧 洞引水。選此處是因為該地區(qū)位于角礫巖、粉砂巖巖基上，地基比較好, 地勢平坦、開闊，廠房容易布置，從而工程開挖量小，交通便利，可節(jié) 省材料和費用，便于工程的施工，另外，該地區(qū)靠近汞水河，從而比較 容易泄水。第二節(jié)廠房布置方岸的選定方岸一：主廠房位于桔園平坦處，副廠房位于主廠房上游一側，升 壓站緊接副廠房，尾水渠布置在主廠房下游，斜對河岸。這個方岸的優(yōu) 點是（1）基礎開挖幾劈坡工程量小。（2）尾水出口與河道斜交，免受 下泄洪水的頂托。（3）升壓站緊接副廠房，縮短了引出線的長度。方岸二：副廠房位于主廠房的兩側，位于進廠公路的一側，升壓站 位于主廠房

7、的左側，尾水渠布置在主廠房的下游。這個方岸的優(yōu)點是（1） 靠近公路，交通便利。（2）升壓站遠離副廠房，延長了引出線的長度。對于上述兩個方岸的比較，能夠得出結論：方岸一，工程量小，主 副廠房布置緊湊，廠區(qū)布置合理，雖有一些不足之處，但較方案二是利多弊少，故采用方案一。第二章下部結構的設計與布置第一節(jié)水輪機的計算一、水輪機型號及主要參數(shù)選擇：水電站最大水頭h =65.89m,設計水頭h =50.4m,加權平均水 頭 H = H =50.4m,最小水頭h . =35.7m,裝機容量為24MV,初步布置2臺機組，則單機容 量為12MV。水輪機型號選擇根據(jù)該水電站的水頭變化范圍35.7m65.89m,在

8、水輪機系列型譜表 3-4,查出合適的機型有HL230和HL220,現(xiàn)將這兩種水輪機作為初選方 案，分別求出其有關系數(shù)，并進行分析。水輪機HL230型水輪機方案的主要參數(shù)選擇(1)轉輪直徑d計算1查表3-6可得HL230型水輪機在限制工況下的單位流量g=1110L/S=1.11 m 3/s,效率門=85.2%,由此可初步假定原型水輪機在該工況下的單位流量Q = Q =1.11 m 工況下的單位流量Q = Q =1.11 m 3/s,效率門=86.0%,1m 1設門=97%gr水輪機的額定出力NrNgr門gr=12000 =12371KW, 0.97上述的Q;、門和=12371KW、=12371K

9、W、H =50.4mr1237112371=1.85m9.81x1.11x50.4 x * 50.4 x 86%(2.1) 選用與之接近而偏大的標稱直徑d =2.0m1(2)轉速n的計算查表3-4可得HL230水輪機在最有工況下單位轉速n =71.0r/min,初步假定n = n =71.0r/min,將已知的附和h =50.4m, d =2.0m代入式 10m 1010 av1n= H = 71S50.4 =252.0r/min,選用與之接近而偏大的同步轉速1n=300r/min. (2.2)效率及單位參數(shù)修正HL230型水輪機在最優(yōu)工況下的模型最高效率為門肱二90.7%,模型轉輪直徑為d

10、=0.404,根據(jù)式3-14可得原型效率：門 =1-(1一門)=1-(10.907X :0404=93.2%maxM maxD 2.01(2.3)則效率修正值為門=93.2%-90.7%=2.5%.考慮到模型與原型水輪機在 制造工藝質量上的差異，常在已求得的制值中再減去一個修正值&。先取& =1.7%,則可得效率修正值為An =1.7%,由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為n =n+An = 90.7%+0.8% = 91.5%max M max叩=叩 +An= 85.2% + 0.8% = 86.0% 的制值中再減去一個修正值&。先取& =1.7%,則可得效率修正值為An =1.

11、7%,由此可得原型水輪機在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為n =n+An = 90.7%+0.8% = 91.5%max M max叩=叩 +An= 85.2% + 0.8% = 86.0% (與上述假定值相同)M單位轉速的修正值按下式計算：An= n110 mmax/ n-1)(2.4)n10m一/n-1)= 0.915/ 0.907 -1 = 0.44%max M max由于叫/An;。v3.0%,按規(guī)定單位轉速可不加修正，同時單位流量Q1也可10m不加修正。由上可見原假定的n=86%、 q1 =g、 n10 = n；0是正確的，那么上述計算及選用的結果D1 = 2.0m, n = 300r/min是正確的。4.工作范圍的檢驗在選定D1 = 2.0m , n = 300r/min后，水輪機的Q 及各特征水頭相對1max應的七即可計算出來。水輪機在H ,N下工作時,其Q即為Q，故Q1maxNr123719.81D;