镇巴县小河水电站部分动力选型设计.doc
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1、 三峡电力职业学院 毕业设计(论文)题目 镇巴县小河水电站部分动力选型设计 学生姓名 刘旸 学 号 专 业 水电站动力设备与管理 班 级 指导教师 王兴芳 评阅教师 王兴芳 完成日期 2012 年5月13日 论文/设计/报告原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文/设计/报告是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了论文/设计/报告中特别加以标注引用的内容外,本论文/设计/报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。(宋体小4号)作者签名:必须本人签字 年 月 日 论文/设计/报告版权使用授权书 本论文/设计/报告作者完全了解学校有关
2、保障、使用学位论文/设计/报告的规定,同意学校保留并向有关论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告的复印件和电子版,允许论文/设计/报告被查阅和借阅。本人授权省级优秀论文/设计/报告评选机构将本论文/设计/报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。(宋体小4号)本论文/设计/报告属于1、 保密 ,在_年解密后适用本授权书。2、 不保密 。(请在以上相应方框内打“”)作者签名:_ 年 月 日 导师签名:_ 年 月 日 毕业设计(论文)课题任务书( 2011-2012学年)学院名称:三峡电力职业学院课题名称镇巴县小河水电站
3、动力部分选型设计学生姓名刘旸专业水电站动力设备与管理学号指导教师王兴芳指导人数课题概述:一、设计任务1.根据基本资料进行水能计算,确定水电站基本参数2.对机组装机容量进行确定3.对机组进行选型,并通过比较确定最优方案二、设计目的 能够选择机组型号,通过比较选择最优方案。三、完成成果 混流式水轮机机组最优方案的选择。要求阅读或检索的参考资料及文献:1 水轮机 刘大凯主编 (第三版)2 水轮机设计手册 哈尔滨机电研究所主编3 水电站机电设计手册 水利机械 水力电力出版社4 水轮机 郑源 鞠小明 程云山 中国水力电力出版社设计(论文)成果要求:1、开题报告: 2 页 1000 字2、说 明 书: 3
4、 页 6000 字3、图 纸: 0 页 0 张4、其 它:按要求提供图纸及论文全文电子文档其它要求:进度及要求起止日期要求完成的内容及质量2011年秋季学期:第一周第三周第八周第九周第十二周接受毕业设计任务书,学习毕业设计(论文)要求及有关规定。阅读指定的参考资料及文献,完成开题报告。上交开题报告,指导教师批阅。完成设计书,指导教师批阅。完成毕业设计,全部成果交指导教师批阅。毕业答辩审核(学科主任)批准(分管院长)毕业设计(论文)开题报告题 目:镇巴县小河水电站主接线方案的确定学生姓名:刘旸专 业:发电厂及电力系统指导教师:王兴芳一、课题来源根据老师所给材料从而确定的课题二、研究的目的及意义
5、我国水电资源蕴藏丰富,可经济开发的水电资源达3.7亿kW,装机容量小于300MW的中小水电约占到可经济开发资源量的50%。改革开放以来,随着经济和社会的发展对电力日益增长的需求,我国电力工业获得快速发展,水电建设如火如荼。一些地方中小水电特别是农村水电甚至成为当地经济可持续发展的支柱,一电代燃料成为维持生态环境良性循环的保障。目前,我国对在含沙水流中工作的水轮机的抗磨蚀研究及技术已比较成熟,对机组运行稳定性的研究也已取得相当的进展。对中小型水电站的动力部分选型设计,有利于提高中小水电站的经济效益。中小型水电站机组的选择和优化时,还应考虑这一特点。水电站动力部分选型设计新技术对水力发电的技术进步
6、具有深远的意义。三、研究的内容1.水能计算2.净水头的确定3.水流出力、年发电量及装机年利用小时数计算4.保证出力与保证电能5.装机容量的确定6.水轮机型号的选择7.水轮机主要参数的计算8.水轮机方案的分析比较,最后确定最优方案四、发展趋势电力工业是国民经济的重要部门之一,它是负责把自然界提供的能源转化为人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业现代农业现代科学技术和现代国防提供不可少的动力。电力是工业的先行,电力工业的发展必须优先于其他部门的发展,整个国民经济才能不断前进。但是随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长,电力工业的发展仍不能满足整个国家发展的需要,未能起到先行的作
7、用。甚至很多地区都先后出现过拉闸限电的现象。另外,由于我国人口众多,平均用电量很少,远远落后于一些发达国家,因而要实现21世纪初全民建设小康社会的要求,我国的电力工业必须持续稳步的大力发展。一方面是要大力加强电源的建设,另一方面要继续深化动力体制的改革,实施厂网分开,竟价上网,并建立起符合社会主义市场经济法则、规范的电力市场。展望未来,我们坚信在新世纪中,中国的电力工业将持续快速地发展,取得更好的辉煌成就。五、工作进度进度计划安排起止日期要求完成的内容及质量1、2010.9.12010.9.7 2、2010.9.82010.10.8 3、2010.10.92010.10 .184、2010.1
8、0.192010.10.255、2010.10.262010.11.21, 完成开题报告。2, 完成毕业设计(论文)初稿,指导老师审核。3, 完成毕业设计(论文),装订成册,连同电子文档一并上交指导老师。4, 指导老师完成毕业设计(论文)的批阅,评阅小组完成毕业设计(论文)的评阅。5, 毕业答辩。目 录摘要 8前言 8第一章 概述8第二章 水文气象92.1工程流域概况92.2年径流分析于计算102.2.1红椿水文站年径流分析与计算102.2.2 小河水电站坝址年径流102.2.3日平均流量分析112.3 暴雨与洪水 112.3.1暴雨 112.3.2洪水 11第三章 水能计算143.1 水能计
9、算143.2 净水头的确定 163.2.1 水流出力、年发电量及装机年利用小时数计算 163.2.2 保证出力与保证电能163.2.3 装机容量的确定 18第四章 机组选型及方案比较184.1 机组选型184.1.1 水轮机型号的选择194.1.2 水轮机主要参数的计算204.2 水轮机方案的分析比较22致谢 24参考文献 25镇巴县小河水电站动力部分选型设计学 生:刘 旸指导老师:王兴芳(三峡电力职业学院)摘要: 小河水电站工程位于陕西省镇巴县境内,建于江汉二级支流褚河上,是一座低坝日调节引水式水电站,控制流域面积为472km,装机容量32000kw,多年平均发电量为3200万kwh。本文简
10、述了小河水电站工程的基本情况,根据基本资料进行水能计算,确定水电站基本参数,对机组装机容量进行确定,对机组进行选型,最后并通过比较确定最优方案设计目的的选择机组型号。关键词:小河水电站 机组装机的确定 机组选型 确定最优方案前言我国水电资源蕴藏丰富,可经济开发的水电资源达3.7亿kW,装机容量小于300MW的中小水电约占到可经济开发资源量的50%。改革开放以来,随着经济和社会的发展对电力日益增长的需求,我国电力工业获得快速发展,水电建设如火如荼。一些地方中小水电特别是农村水电甚至成为当地经济可持续发展的支柱,以电代燃料成为维持生态环境良性循环的保障。水轮机是水力发电的关键设备之一。水轮机特性的
11、优劣是影响水电站经济性的重要因素。水轮机的选型是根据电站的水文、水能等基础资料,结合工程总体布置和水轮机的水力特性、结构、材料及制造工艺等问题,按照技术先进、经济合理的原则,选择和确定水轮机的技术参数。参数优化的目的是通过技术方案的比较,对设备和工程建设的投资、运行费用,设备预期的可用性、可靠性、使用寿命,预期的收益等工程生命周期内的技术与经济因素,及其相互间的影响,进行综合比较和评判,寻求资源利用充分、投资省、收益高的最优方案。为了经济地开发水电资源,合理选择水轮机技术经济参数并进行优化,是水电资源开发、咨询和设计阶段的主要任务,也是水轮机设备采购招标投标的重要工作。本文主要研究了水电站水能
12、计算、净水头的确定、水流出力、年发电量及装机年利用小时数计算、装机容量的确定以及保证出力与保证电能,最后通过水轮机主要参数的计算,对水轮机的型号进行了比较确定了最优方案。第一章 概述 镇巴县位于陕西省南部,属汉中市,东与紫阳、汉阴县接界,北于西乡县相连,西、南和四川省通江、万源毗邻。县城南北长78公里,东西宽80公里。总面积3384平方公里。地貌以山地为主,海拔多在1000至2000米之间。地质岩层主要为沉积岩,以石灰岩、沙岩、页岩为主。镇巴县四周受群山所隔,属凉亚热带湿润气候区。由于地形复杂、气候的地区差异和垂直变化比较明显。全县平均气温13.8,受大气环流和地形影响,降雨表现为雨量充沛但年
13、际变化大。年平均降雨量1250.5,折合总水量42.3亿立方米。春、夏、秋、冬季降雨量占全年降雨总量分别为21.8%、41.6%、34.3%和2.3%。降雨多集中在七、八、九三个月,平均降雨量为655。全县河流以大巴山为分水岭,北属汉江水系,南属嘉陵江水系。其中汉江流域占全县总面积的47%,包含泾洋河、褚河、腊溪河、双河、白河、麻池河等支流,流域特征是土薄坡陡,县内河流大部属河源流域,特征是上游河谷较下游宽阔山势平缓,下游河道狭窄、两岸陡峻,河道比降大,水流湍急。洪水暴涨暴落,历时短,洪峰出现一般只需数小时,最长也不过十余小时。另外就是镇巴县雨量充足,植被较好,所以平时河流清澈见底,而遇洪水时
14、含沙量较多,特别是推移质多,全县平均输沙量为350万吨。小河水电站工程位于镇巴东部的褚河上,电站引水坝位于田坝乡汪家河坝处,电站厂房位于巴庙乡小河口,输水工程沿褚河左岸布置,从引水枢纽沿褚河至电站所在的小河口距离约12km,其间为狭谷、山势陡峻,只有人行小道联系两地。镇巴县水能资源丰富,境内六条主要河流年径流量为21.94亿立米,水能理论蕴藏量16.4万千瓦,全县已建成小水电站26处,装机容量1645千瓦,仅占水能理论蕴藏量的1%。小河水电站所在褚河,在镇巴县境内总长95.8km,流域面积705.4km2,河床平均比降7.67%。总落差735.2m,水能理论蕴藏量4.08万千瓦(50%)。已建
15、成的小水电站装机仅为370千瓦。褚河规划拟建石观音、田坝、小河和葫芦咀电站等四级水电站、小河水电站为该河的第三级电站。电站厂房处和引水枢纽处,县级公路均已到达,交通方便,工程所在地距离观音镇、田坝乡以及巴庙乡的小河口都很近,这些村镇电网都已到达,施工用电可以就近接用。施工条件良好。第二章 水文气象2.1 工程流域概况小河水电站工程地处褚河干流镇巴县境内。褚河发源于米仓山南麓,是汉江支流任河的一条一级支流,全流域面积955.0平方公里,总河长123.4公里,干流平均纵比降7.7。该流域属华中北亚热带湿润季风山地气候,其基本特点是四季分明,夏无酷热,冬无严寒,春季升温迅速,气温垂直差异大,湿害严重
16、,降水有明显的地域差异。年日照时数1349小时,年平均气温13.8,最冷月(1月)平均气温2.6,最热月(7月)平均气温24.6。极端最高气温37.8(1972年8月12日),极端最低气温-10(1963年1月14日),无霜期236天。年平均降水量1250毫米,褚河下游为多雨区,7、8、9月多暴雨,年均暴雨日4、5天,大暴雨1天。暴雨、伏旱、秋林常造成严重灾害。小河水电站坝址控制流域面积471平方公里,河长69公里,站址控制流域面积524平方公里,河长75公里,褚河只有红椿一个水电站,控制流域面积933平方公里,1974年建站,施测至今,流域内设有平安场、西河、观音堂等几个雨量站。2.2年径流
17、分析与计算由于该电站坝址和站址处均无水文站,因此,无法直接推求该水电站的年径流,只有采用水文比拟法,以红椿水文站为参证站来推求。2.2.1 红椿水文站年径流分析与计算收集到红椿站1979年-1998年共20年的流量资料,经分析计算,其年径流平均值=24.8m3/s,变差系数Cv=0.32。经频率分析与适线(如图2-1),得其采用的=24.8m3/s,Cv=0.32,Cs=2.5,Cv=0.80。各种不同频率的年径流量如表2-1。表2-1 红椿水文站年径流分析计算成果表频率P(%)20253050707580859095流量Qp(m3/s)31.229.528.224.620.018.717.8
18、16.815.513.9径流量Wp(亿m3)9.849.308.897.766.315.905.615.304.894.382.2.2小河水电站坝址年径流分析以红椿站为参证站,采用水文比拟法推求坝站年径流,采用公式为 Q小=Q红=0.505Q红计算成果如表2-2.表2-2 小河水电站坝址年径流分析成果多年平均流量(m3/s) Cv Cv/Cs不同频率年径流量Qp(m3/s)20%25%30%50%70%75%80%85%90%95%12.50.322.515.814.914.212.410.19.49.08.57.87.02.2.3日平均流量分析通过对红椿站1979年1998年共20年日平均流
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