《水电站建筑物》课程设计——吉达水电站厂房设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流水电站建筑物课程设计吉达水电站厂房设计.精品文档.目录一、 摘要.1二、 引言.2三、基本资料.31 工程基本情况.32 工程特性表.5四、厂房设计说明书.81 绘制蜗壳单线图.8 1.1 蜗壳形式.8 1.2 选择蜗壳主要参数.8 1.3 蜗壳水力计算.92 尾水管单线图的绘制.103 设计转轮流道尺寸.124 厂房起重设备设计.135 主厂房轮廓尺寸设计.14 5.1 厂房总长度的确定.14 5.2 主厂房宽度的确定.14 5.3 厂房各层高程确定.18 5.4 安装间设计.216 厂区布置.217 副厂房设计.238 主变压器、开关站和
2、输电线路.249 主厂房内部布置.2410 结构设计.2511 厂房混凝土分期浇筑.2512 总结.26一、 摘要本次课程设计是在已知吉达水电站相关数据的基础上,对其厂房进行设计,具体设计内容如下:1、首先由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书确有关机组和设备的尺寸;2、根据已知数据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,并摘录该设备相关参数,以供后续计算时取用;5、根据已知数据,结合工程经验及导师意见,设计厂房轮廓尺寸;6、进行厂区布置,按要求设计两种布置方案,并结合各种工程、经济因素进行必选后最终确定一种布置方案;7、进行厂房布置:对厂房的结构布置的考虑,包
3、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 e上部结构布置厂房机电设备的布置,主要包括以下五个方面的布置:a.电站主要线路系统设计b水轮机调速系统及相应的操作柜和机旁盘布置c. 主厂房内各层设备布置d. 厂内起重设备布置 e. 厂内交通安排副厂房的布置及参考面积二、 引言水电站厂房是水电站主要建筑物之一,是将水能转化为电能的综合工程设施。厂房中安装水轮机、水轮发电机和各种各种辅助设备。通过能量转换,水能发电机发出电能,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(水工)、机(机械)、电(电气)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
4、、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;保证发电的质量;为运行人员提供良好的工作条件;以良好的造型与自然景观协调。三、基本资料1 工程基本情况 1.1 工程概况 吉达电站位于乐山市马边彝族自治县白家湾乡暴风坪村境内,属马边河右岸支流高卓营河下游左岸哈罗罗依打河阶梯开发的最上游一级电站,电站装机容量为441.7MW。取水枢纽位于哈罗罗依打河支流郭色拉打河1323.50m处,引水隧洞沿左岸布置长2534m,厂区位于郭色拉打河与戈皆拉打河汇合口右岸滩地,距色拉电站取水口150m。本电站所处流域内植被良好,森林覆盖率达80%,河流流量稳定,水量丰沛,河床坡度大,特别是本电站开
5、发河段坡降达80%左右,加之电站厂房枢纽下游500m左右即有公路通往马边县城,下游色拉电站、稀泥沟电站等已发电上网,故吉达电站对外交通方便,电站施工用电、上网条件成熟,已具备开发条件。 吉达电站为径流式电站,取水口位于哈罗罗依达河上游郭色拉打河1323.50m处,采用底栏栅坝取水,引水道沿左岸布置,为全隧洞。压力前池布置于郭色拉打河及戈皆拉打河汇合处山脊,为半洞内式前池,管道顺山脊而下跨郭色拉打河至右岸主厂房。电站设计引用流量为17.3m3/s,设计水头255m,装机容量166.8MW,年平均发电量10241.52万kwh,年利用小时6140h,保证出力1.63MW。工程建设总工期15个月,工
6、程静态总投资2636.15万元,总投资2722.10万元,静态单位千瓦投资5272元/kw,单位千瓦投资5444元/kw,静态单位电能投资0.859元/kwh,单位电能投资0.887元/kwh,贷款偿还年限8年,财务内部收益率16.5%(税后),经济内部收益率15.5%,财务净现值685万元(税后)。1.2 工程总体布置 底栏栅坝建于哈罗罗依打河主流郭色拉打河1323.50m高程处,坝轴线长28m,坝顶高程1325.00m。坝下游35m左岸布置有沉沙池,引水道沿左岸布置,为城门洞型无压隧洞,长2534m。压力前池位于郭色拉打河与戈皆拉打河汇合口山脊,为半洞内式前池。压力管道顺山脊而下跨河进入主
7、厂房。主副厂房、升压站、综合楼沿汇合口右岸滩地布置。进厂公路沿河而上进入厂区。1.3 取水建筑物 经比较,底栏栅坝投资低于滚水坝,同时底栏栅坝方案具有施工简单,运行管理方便等优点,适合山区性河流,故以底栏栅坝作为推荐方案。1.4 引水暗涵 栏栅廊道末端接引水暗涵,总长38.6m,为了保证暗涵有较大流速,避免泥沙淤积采用渠底比降1/100。通过设计流量69.78 m3/s时,水深1.0m,流速2.5m/s,采用钢筋砼箱涵结构、断面尺寸(宽高)1.21.3m,壁厚0.3m。1.5 沉沙池 沉沙池布置于底栏栅坝下游35m的左岸滩地,沉沙池设计沉沙最小粒径0.25mm,池厢设计平均流速v=0.3m/s
8、。池厢工作流量为发电流量与冲沙流量之和,即Q=69.78m3/s,采用单厢连续式冲沙结构。池厢工作深度Hp=3.5m,池厢宽度B=4.0m,沉沙池总长40m,其中渐变段长10m,池内正常水位1323.314m,池顶高程1324.014m,根据地基条件,沉沙池采用钢筋混凝土结构。1.6 进水口 进水口布置于沉沙池末端,由露顶式平面闸门、启闭平台组成,底板高程1321.814m,闸孔尺寸(bh)1.52.0m,设计进水流量69.2m3/s。采用螺杆式启闭机,启闭平台高程1326.514m。1.7 引水隧洞 根据本电站的引水流量及长度拟定三个方案进行经济比较,断面为直墙圆拱型,经计算比较,底坡降1/
9、1000时动能指标较优,故予以选定,相应断面尺寸(bh)1.52.15m2。 主引水道水力计算按明渠均匀流计算,设计流量69.2 m3/s,洞长2534m,底坡i=1/1000,糙率n=0.017,洞宽1.5m,设计水深1.4m,设计流速1.15m/s。隧洞进口水位1323.214m,隧洞末端设计水位1320.455m,水头损失2.759m。主隧洞断面为直墙圆拱形,根据围岩性质的不同,采用砼、钢筋混凝土衬砌,厚度25cm。1.8 压力前池 压力前池受地形限制,采用半洞内式前池,渐变段及部分池身段置于洞内,围岩为寒武系灰岩及白云岩,具备成洞条件。池宽4.4m ,顶拱为半圆形。采用钢筋砼衬砌,厚度
10、0.4m。 压力前池全长40m,其中渐变段长10m,洞外部分长23.5m,侧墙及底板C20钢筋砼结构,侧墙顶宽0.5m,底宽0.8m,底板厚0.4m,前池左侧布置有溢流堰,宽4.1m,弃水经泄水槽排入戈皆拉打河。 前池末端布置有进水室,进水室长7.5m,宽3.9m,山前往后设有拦污栅、检修闸门、工作闸门以及通气孔等,进水室前设一冲沙孔,尺寸为0.60.6cm2。各闸门均为平板闸门,采用螺杆式启闭机。 压力前池正常水位1320.455m,溢流堰顶高程1320.555m,最高水位1320.955m,最低水位1319.255m,前池顶高程1321.455m,前池底板高程1315.905m,进水室底板
11、高程1316.405m。1.9 压力管道 压力管道连接前池和主厂房,受地形地质条件限制,管道只能沿山脊布置,长526m,其中支敦长22m,布置有8个镇敦,43个支敦。其中1#6#镇敦布于左岸,置于基岩上。6#7#镇敦之间设管桥跨郭色拉打河进入主厂房。为满足温度变化,在1#7#镇敦下游侧设置有伸缩节。同时为检修方便,在6#镇墩上游侧设有进人孔。 在选定管线后,对主管管径拟定0.8m、0.9m、1.0m三种方案进行比较,推荐管径0.9m。经水力计算,管道水头损失为12.20m。1.10 厂区建筑物布置厂区建筑物布置于郭色拉打河与戈皆拉打河汇合口右岸滩地,主厂房位于汇合口下游约20m,紧接主厂房上侧
12、布置副厂房、上游侧布置升压站,下游布置综合楼及生活楼等,进厂公路顺河而上进入厂房,外侧布置有约170m长的防洪墙。2 工程特性表 2.1 枢纽水文特征序号名称单位数量备注1流域面积平方公里1204000坝址以上平方公里3930002利用水文系列年限年363多年平均径流量亿立方米2.484代表性流量设计洪水流量P=0.1%立方米/秒967校核洪水流量P=0.01%立方米/秒1250实测最大流量立方米/秒5310调查历史最大流量立方米/秒8400 2.2 枢纽流量及相应下游水位 序号频率P90总泄量(立方米/秒)厂房下游尾水位10.0210101064.521.08501059.232035010
13、54.74正常491052.55最低201050.4 2.3电站水头及装机容量序号名称单位数量备注1最大水头米3182最小水头米2603设计水头米2704装机容量万千瓦1665装机台数台42.4水轮机及发电机水轮机型号HL100-LJ-210转轮带轴重(吨)5.5t发电机型号SF40-12/425转子带轴重(吨)88.8t尾水管标准4H型2.5 主变及开关站:主变型号SSPL-150000/220主变钟罩吊装高度(m)8.114.2387.160变压器外形尺寸(m)8.114.2387.160开关站面积1000平方米输电线电压220千伏 2.6 辅助设备调速器型号 T-100调速器尺寸1200
14、15001900mm油压装置型号MHY-1.7油压装置尺寸1000mm,高2412mm机旁盘数量每台机组2块机旁盘每块尺寸长宽高=8004002400mm励磁盘数量每台机组3块励磁盘每块尺寸长宽高=8009001900mm二、 厂房设计说明书1 绘制蜗壳单线图 1.1蜗壳的型式: 在资料中已经给出水轮机的型号为HL100-LJ-210,而且电站设计水头HP=270m40m,根据水力机械第二版P96页书中蜗壳分类,则蜗壳的型式应为金属蜗壳。 1.2选择蜗壳的主要参数(1)金属蜗壳的断面形状为圆形,为了良好的水力性能一般蜗壳的包角取,根据已知资料可知=17.3ms(2)根据水力机械第二版P99中图
15、430查得,蜗壳的进口断面的平均流速=10.2。(3)因为已知水轮机的型号HL100LJ210,则由水力机械第二版P162的附表5查得此时蜗壳的座环内径=3250mm,外径=4000mm,所以有蜗壳座环的内、外半径分别为:= =1625mm=1.625m,= =2000mm=2m。座环尺寸(单位:mm) 1.3蜗壳的水力计算(1)对于蜗壳进口断面:断面的面积: 断面的半径:从轴中心线到蜗壳外缘的半径:(2)对于蜗壳任意断面的计算设为从蜗壳鼻端起算至计算面处的包角,则该计算断面处的,。其中:,。计算结果见下表:0 0.000 0.000 0.000 2.000 15 0.752 0.074 0.
16、153 2.306 30 1.504 0.147 0.217 2.433 45 2.256 0.221 0.265 2.531 60 3.008 0.295 0.306 2.613 75 3.760 0.369 0.343 2.685 90 4.513 0.442 0.375 2.751 105 5.265 0.516 0.405 2.811 120 6.017 0.590 0.433 2.867 135 6.769 0.664 0.460 2.919 150 7.521 0.737 0.485 2.969 165 8.273 0.811 0.508 3.016 180 9.025 0.885
17、 0.531 3.062 195 9.777 0.959 0.553 3.105 210 10.529 1.032 0.573 3.147 225 11.281 1.106 0.593 3.187 240 12.033 1.180 0.613 3.226 255 12.785 1.253 0.632 3.264 270 13.538 1.327 0.650 3.300 285 14.290 1.401 0.668 3.336 300 15.042 1.475 0.685 3.371 315 15.794 1.548 0.702 3.404 330 16.546 1.622 0.719 3.43
18、8 345 17.298 1.696 0.735 3.470 蜗壳单线图(单位mm)2 尾水管单线图的绘制因为选用的水轮机型号为HL100-LJ-210,说明水轮机的标准直径=210cm=2.1m。由资料中的图可有下表:型式参数1.002.21.10.5741.300.71.000.944.51.808尺寸2.14.622.311.212.731.472.11.9749.453.8对于大中型水轮机,为了减小尾水管的开挖深度,都采用弯肘形尾水管,它由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。(1)进口直锥段:进口直锥管是一个垂直的圆锥形扩散观,为直锥管的进口直径;对混流式水轮机由于直锥管与基础环相
19、连接,可取和出口直径相等;对于混流式水轮机,其锥管的单边扩散角可取;为直锥管的高度,增大可减小肘管的入口流速,减小水流对管壁的冲刷。查电站机电设计手册水力机械分册,进口锥管上、下直径:,(2)肘管:肘管是一变截面弯管,其进口为圆断面,出口为矩形断面,水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用,使得压力和流速的分布很不均匀,而在转弯后流向水平段时又形成了扩散,因而在肘管中产生了较大的水力损失。影响这种损失的最主要的因素是转弯的曲率半径和肘管的断面变化规率,曲率半径越小则产生的离心率越大,一般推荐使用的合理半径,外壁用上限,内壁用下限,则有, (3)出口扩散段:出口扩散段是一水平放置断面为矩形的扩散段,
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