水电站厂房课程设计西华

1课程设计报告（理工类）课程名称:水电站建筑物课程设计课程代码:8511961学院(直属系):能源与环境学院年级/专业/班:2010级/水利水电工程/2班学生姓名:学号:332010080801003实验总成绩:任课教师:杨耀开课学院:能源与环境学院西华大学课程设计2水电站厂房课程设计任务书西华大学能源与环境学院2012年5月一、课程设计的目的西华大学课程设计3课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算、制图和应用技术资料的技能。二、课程设计的内容与要求设计的内容概括地说，就是在给定工程枢纽布置和厂区位置的前提下，利用现有资料进行厂房布置设计。具体内容包括：1．确定主厂房的轮廓尺寸；确定厂房轮廓尺寸时有关机组和设备的尺寸可由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书。2．绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸；3．选择厂房起重设备；4．进行厂区布置；厂区布置可在地形图上绘出，要求至少拟定两个方案进行比较后，确定一个方案。5．进行厂房布置；厂房布置的具体内容包括主、副厂房的布置和对厂房结构布置的考虑，说明如下：①在布置主、副厂房的同时，对厂房的结构布置一定要有考虑，包括：a．主厂房的分缝b．一、二期混凝土的划分c．止水的设置d．下部块体结构的布置，包括机墩、蜗壳混凝土、尾水管的结构型式、尾水闸墩、上下游墙等的结构布置，在下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。e．上部结构布置，包括主厂房构架、屋顶结构、吊车梁、发电机层板梁柱等。②厂房机电设备的布置，主要包括以下五个方面的布置：a．电站主接线图规定的一次回路系统线路怎么走，发电机引出线，引出后如何经低压配电装置进主变，是否设置母线道？b．水轮机调速系统布置在上游还是下游？相应的操作柜和机旁盘怎么布置？c.主厂房内各层都布置那些设备？d.厂内起重设备如何布置？如机组检修、主变检修，蝶阀吊装等。e.厂内交通如何安排？主机间和主厂房各层的通道，发电机层至水轮机层的楼梯，主副厂房之间如何相通？如何上吊车操作室？下部块体结构的各工作孔道如何与厂内交通相连？③副厂房的布置及参考面积（m2）西华大学课程设计4三、课程设计的具体步骤和时间安排设计步骤具体内容时间分配1布置任务、借参考资料0.5天2拟定蜗壳、尾水管单线图和转轮流道、座环尺寸等0.5天3选择起重设备0.5天4确定厂房轮廓尺寸1.5天5厂区布置0.5天6厂房内部设备布置（包括对厂房结构布置的考虑）0.5天7绘图5天8整理设计说明书并装订成册1天四、对设计成果的要求1．图纸：完成A1图纸两张，要求手工绘制。其中厂房横剖面图一张，比例为1：100，并绘出主要设备技术指标表；厂房发电机层、水轮机层、蜗壳层（包括副厂房各层）平面图一张，比例为1：200。2．说明书：应包括设计基本资料的应用，设计成果和确定各部分布置的理由和布置方式，有关计算部分应包括计算依据，计算公式和计算成果，并应指明本设计的设计计算特点。设计说明书应语言流畅，层次分明，字迹清晰，约4500字。3．厂区布置图：选定方案的厂区布置图绘在地形图上，可与设计说明书装订在一起。说明：除两张大图外，其它计算简图、附图、计算成果图均需与设计说明书一起装订成册。课程设计成绩评定表装订在设计说明书最后。五、参考资料1．顾鹏飞,喻远光.水电站厂房设计.北京：水利电力出版社，19872．水电站机电设计手册.水力机械分册.北京：水利电力出版社，19873．马善定,汪如泽.水电站建筑物.北京：水利水电出版社，19964．华东水利学院主编.水工设计手册（第七卷）水电站建筑物.北京：水利电力出版社，西华大学课程设计519895．水电站厂房设计规范.SL266-20016．王树人,董毓新.水电站建筑物.北京：清华大学出版社，19847．四川联合大学.水电站建筑物设计参考资料8．王世泽.水电站建筑物.北京：水利电力出版社，19879．金钟元,伏义淑.水电站.北京：水利水电出版社，1994目录一部分一课程设计的目的………………………………………………………4二密云枢纽的概况……………………………………………………42.1挡水建筑物……………………………………………………42.2泄水建筑物……………………………………………………4三厂房枢纽位置的选择……………………………………………53.1挡水建筑物的选择……………………………………………53.2压力引水系统和厂房枢纽布置的选择…………………………53.3水电站厂房位置的选择…………………………………………53.4主厂房位置的选择………………………………………………5四电站主接线图………………………………………………………6五其他资料和设计依据………………………………………………6二部分计算西华大学课程设计6一蜗壳的计算以及单线图的绘制……………………………………9二尾水管单线图的绘制………………………………………………92.1进口直锥段………………………………………………………112.2肘管……………………………………………………………122.3进口扩散段……………………………………………………122.4尾水段高度确定…………………………………………………122.5尾水管单线图……………………………………………………12三流道尺寸………………………………………………………12四起重设备的选择……………………………………………………13五主厂房平面设计……………………………………………………14六主厂房剖面设计……………………………………………………17七副厂房的布置………………………………………………………19八电站的输电系统……………………………………………………20九主厂房的内部设计…………………………………………………21十结构布置……………………………………………………………21十一参考文献…………………………………………………………22十二枢纽布置选择草图………………………………………………23西华大学课程设计7第一部分水电站设计任务书§1课程设计的目的课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房。从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算、制图和应用技术资料的技能。§2枢纽的概况密云水库库区跨越潮、白两河，地处密云县城北20公里。两条河在密云县城以南约10公里处汇合成潮白河。潮河和白河的最低分水岭在金沟，高程为130米。潮河水库和白河水库在金沟连通。库水位在130米高程以上合成一个水库即密云水库。河流多年平均流量为350.50/ms。密云水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。水库的特征水位如下：死水位：126.0m；正常高水位：157.5m；设计洪水位：158.2m；校核洪水位：159.5m；坝顶高程：160.0m。主要建筑物包括：一、挡水建筑物有潮河和白河主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为白河主坝66.4m，潮河主坝56m，各副坝15.739m不等。二、泄洪建筑物1、溢洪道：有潮河左岸、第二溢洪道。第一溢洪道为正常溢洪道，底坝高程140m，泄洪超过百年一遇的洪水，为五孔带胸墙式河岸溢洪道。第二溢洪道西华大学课程设计8为非常溢洪道，与第一溢洪道配合宣泄千年一遇洪水，底坝高程为148.5m，为五孔开敞式河岸溢洪道。2、隧洞：(1)白河左岸发电隧洞：用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄万年一遇特大洪水。进水塔进口底板高程为116.0m，洞径6m，洞长416m，底坡1400i。调压室为圆筒式，内径17.14m。调压室后接两根埋藏式压力水管，管径5.5m，管长125m。(2)潮河发电泄水隧洞：任务是施工导流、发电、灌溉、供水和泄洪。(3)走马庄放空隧洞：只在千年一遇洪水时参加泄洪，平时不用，主要任务是紧急放空。其枢纽布置图见图1。3、坝下廊道：为施工期的临时建筑物，施工导流采取潮、白两河分别导流的方式，故设白河导流廊道、潮河导流廊道，可宣泄20年一遇洪水。另有南石骆驼输水廊道，用以泄放3个流量的灌溉带用水。§3厂房枢纽位置的选择3.1挡水建筑物主坝的选择经比较，潮河地面高程高于白河坝址地面高程，故建白河电站比建潮河电站多出10m水头，每年可多发电400万度。所以，电站设在白河，装机容量为4台单机15MW，共60MW，白河电站发电泄水可灌溉密云县以下耕地。3.2压力引水系统和厂房枢纽布置的选择经对左右岸两个方案从地形、地质、施工条件和运行管理等几个方面进行分析和比较后认为，右岸方案洞线较短（427m），有合适布置调压室的位置，出口地形较低，电站尾水渠较短，调压室可布置在白色石英岩上，且接近对外铁路，爆破时附近村庄不受干扰。而左岸方案洞线相对较长，岩石破碎，铁路进厂要跨越河流，且尾水渠、厂房开挖量大，右岸方案优点明显较多，故取右岸方案。3.3电站厂房位置的选择有以下两个方案比较：一是放在右岸下游小山沟上游地；二是放在泄洪支洞口。厂房若布置在泄洪支洞处，优点是引水隧洞和高压输水管道较短，厂房位于白色石英岩基上，有可能取消调压室。缺点是岸壁很陡，平行与河岸的裂缝较发育，岩石削坡后有崩塌的危险。厂房距坝太近，施工干扰大。另外，大约少利用5m的落差，尾水渠亦较长，下游反调节池的修建要做较高的堤坝。厂房若是布置在下游小山沟附近，其缺点是引水道较长（约510m），必须设西华大学课程设计9调压室。优点是小山沟上游坡地地形较为平缓，地质条件好，修建厂房和调压室都是安全的，距坝较远，干扰小。为了保证安全和多利用5m水头，所以最后考虑将厂房建在右岸下游小山沟上游地，此方案中，厂房附近地形开敞，利用厂房枢纽的布置，而施工支洞处改为泄洪支洞，洞口发生过岩石崩塌现象。3.4主厂房位置的选择主厂房左右位置的确定，是考虑到向右移动时，主厂房地基将遇到强烈风化的石灰岩，向左移动削坡工程显著，据此确定了主厂房的左右位置。厂房地区为辉绿岩地带，处于半风化状态，厂房后山头表面岩石风化强烈，在这样的岩体中开挖6根岔管将严重削弱山体。故将岔管放在山体外，做成明的，这样厂房随之外移，据此确定了主厂房的前后位置。§4电站主接线图密云白河水电站的主接线采用扩大单元接线，4台1.5KW万水轮发电机组。用两台主变接成两个扩大单元。发电机出线电压为10.5KV。引出后进低压配电装置，经断路器和隔离开关连成10.5KV发电机电压母线，然后送主变升压，升压后的电流送110KV开关站。110KV高压侧采用单断路器双母线制，进出线为二进二出。西华大学课程设计10110千伏开关站SFL-40500/110SFL-40500/11010.5千伏GN4-10SN4-10厂用4千伏图二:主结线图1＃2＃3＃＃4§5其它基本资料和设计依据1、有关密云水电站工程概况的简要说明如前。2、坝址地形图一张，如前。3、坝型为斜墙土坝，依据发电量和装机容量，厂房按Ⅱ级建筑物设计。4、电站下游尾水位：最高尾水位：94.6m；正常尾水位：93.5m；单机满负荷出力时尾水位：91.84m；最低尾水位：91.5m。5、水电站装机容量6KW万，共四台机，厂房布置在右岸。6、电站设计水头46.2pHm。7、水轮机型号：211HL—LJ—225；西华大学课程设计11转轮重量：14T；轴向水推力：78T；气蚀系数：0.165,0.027。8、蜗壳尾水管尺寸：单位参数见表1，尺寸标注如图三：表1.蜗壳尾水管尺寸图三尾水管单位参数示意图。10.5-6.00LL1H5HLH3-3.1721H2H1H9、发电机型号：550/7928/550TS—28(SF15-)；风道直径：8.4m；定子半径：6.5m；转子直径：4.90m；转子带轴总重：82.6T。查得其尺寸如下图：（单位为：mm）123456785600,1655,2120,900,7258,5020,1350,