(完整版)西华大学水电站厂房毕业设计说明书(厂房+引水系统).doc

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1、 西华大学毕业设计说明书 目 录摘 要.1前 言.31 基本资料.41.1 工程概况.41.2 工程地质.41.3 工程水文、气象.51.4 工程特性值.51.5 工程主要建筑物.61.6 工程主要机电设备.71.7 起重设备的选择.82 枢纽布置.92.1 厂房类型确定.92.2 厂房各部分尺寸计算.102.2.1 蜗壳单线图的绘制.102.2.2 尾水管单线图的绘制.122.2.3 主厂房尺寸计算.142.3 厂区枢纽布置.22 2.3.1 主厂房位置的选择.22 2.3.2 变压器场及开关站位置的选择.24 2.3.3 尾水平台及尾水闸室的布置.24 2.3.4 安装间的布置.24 2.

2、3.5 副厂房的布置.24 2.3.6 厂区交通.253 引水系统的设计.253.1 进水口的类型.253.2 供水方式的选择.253.3 引水道直径.253.4 进水口尺寸.263.4.1 进口段尺寸.263.4.2 渐变段尺寸.263.4.3 闸门段尺寸.273.4.4 通气孔和进人孔.273.5 进水口高程.283.6 压力管道内径计算.273.7 引水道线路.283.8 调压室设计.293.9 调节保证计算.303.9.1 计算标准和计算条件.303.9.2 调节保证计算过程.313.9.3 水头损失计算.364 结构设计.384.1 工作闸门结构设计.384.1.1 闸门基本资料.3

3、84.1.2 闸门的结构形式及布置.384.1.3 面板设计.394.1.4 水平次梁、顶梁和底梁设计.404.1.5 主梁设计.454.1.6 横隔板设计.514.1.7 纵向连接系设计.534.1.8 边梁设计.544.2 闸门附属结构设计.584.2.1 行走支承设计.584.2.2 轨道设计.594.2.3 闸门启闭力及吊座计算.594.2.4 拦污栅设计.615 结论.64总结与体会.65谢 辞.66参 考 文 献.6766摘 要本次毕业设计主要完成了以电站厂房为主的玉溪水电站发电枢纽工程设计，设计内容主要包括了玉溪河水电站的厂房设计、枢纽布置、引水系统设计和相应的结构设计。设计中根

4、据实际情况采用了引水式厂房，厂址设在坝址左岸下游800m处，引水设计采用了岸边式进水口，并通过有压隧洞引水，隧洞长约300m。将副厂房布置在主厂房下游侧，主变场及其他设施均布置在厂房靠进场公路一侧。本工程为大（二）型，采用起重机型号为100T/20T单小车桥式起重机。厂房长度为71m，宽度为19.8m，进水口尺寸为7.58.8m。闸门尺寸为7.89.0m，采用潜孔式平面钢闸门，5根主梁均匀布置，并通过计算验证了其稳定性。关键词：厂房设计；枢纽布置；引水系统；结构设计AbstractThis graduation design is mainly completed by power plant

5、 power hub of yuxi hydropower station engineering design,design content mainly includes the yuxi river power station factory building design, general layout, water diversion system design and the corresponding structure design。According to the actual situation adopted in the design of water diversio

6、n type workshop, 800 m downstream of the site is located in the left bank of dam site, the design adopted the shore type inlet, water diversion free-flow tunnel diversion, and through the tunnel is about 300 m long.Will vice workshop layout in the downstream side of main building, main transformer a

7、nd other facilities are arranged at the side of the workshop on approach roads。This engineering is of model, adopts the single hoist crane model for 100 t / 20 t gantry crane.Plant length of 71 m, width 19.8 m, inlet size is 7.5 8.8 m.Gate size is 7.8 9.0 m, use of plane steel gate of DTH, five main

8、 girder uniform arrangement, and its stability is verified by calculation。Keywords: plant design, layout design, water diversion system, structural design 前 言本次毕业设计是对我们四年来所学所见的一次综合考评，也是对我们这四年来所见所闻的知识的一次集中展示。在本次设计当中，我遇到了许多的问题，这也是对我个人能力的一次考验。虽然面临了许多困难，但迎难而上，克服困难解决问题才是我们大学毕业生应有的态度。设计中包含了枢纽布置、厂房设计、引水设计等

9、一系列问题。首先要解决的便是厂房类型的问题，在综合考虑玉溪河地形地质及施工、造价等各方面因素后，初选了坝后式、引水式、地下式等三种厂房，综合比较几种厂房的优缺点后决定采用引水式厂房。在决定了厂房类型后，初步设计了厂房尺寸及各个细部构件的尺寸。同时，联系前面已有的数据，将厂房位置选定并进行了相应的厂区枢纽布置设计。在初步进行了厂房各个部件设计后，考虑厂房位置与引水道的关系，进行了相应的进水口、进水道的设计。因本次设计重点为厂房部分，故对引水系统部分只进行了粗略的计算，对调压室、水锤损失等细节部分没有进一步涉及。1 基本资料1.1 工程概况玉溪河是某江下游右岸的一条支流，全长190km，流域面积3

10、582，按自然特性划分，上游河道长81km，海拔高程一般为10002000m，河道比降2030，河源至河口总落差1890m，平均比降9.8，控制流域面积3162，占流域面积的88.3。规划河段约长135km，天然落差262m，水能蕴藏量为377MW，占全河的70左右。本工程为玉溪河梯级电站的其中一级，距玉溪河口46km，距某市106km，距下游某电站17km。本电站主要任务是发电，总装机容量为60MW，保证出力为8.8MW，年平均发电量1.15亿KWh，年利用小时数4.80h，总库容2.02亿，具有季节调节性能。水库建成后淹没耕地2795亩，迁移人口3786人，淹没库区房屋10.90万，淹没库

11、区公路长度约30km，工程永久占地120亩。电站建成后接入四川省南部地区电网，并在电力系统中担任主调峰，调频及事故备载等任务。1.2 工程地质工程所处位置河道两岸峡谷较为陡峭，地质构造较为复杂，两岸山体较为破碎，裂隙较多，节理发育较为严重，地震基本烈度为，山体滑坡、岩石剥落现象时有发生。河道两岸地表浮土层较厚，且主要由砂质泥岩、泥质粉砂岩构成，其抗冲刷能力和抗腐蚀、风化能力较差，因表层泥土被水流等因素冲刷至河道中形成的泥沙是河道中悬移质的主要组成部分。经过统计，坝址多年平均悬移质年输沙量159万吨，平均多年含沙量0.426，实测最大含沙量21.9。最大年输沙量398万吨，是多年平均输沙量的2.

12、5倍，最小年输沙量为26.1万吨。输沙量主要集中在汛期510月，占全年的97.5，其中78月占全年的75.3。悬移质最大粒径0.88mm，中粒径0.048mm，平均粒径0.068mm。 1.3 工程水文、气象玉溪河全流域面积为3582，多年平均降雨量20.4亿m3，多年平均流量65m3/s，实测最大流量3830m3/s，实测最小流量12.1m3/s ，调查历史最大流量4090m3/s，正常运用（设计）洪水标准P=1，流量4260m3/s，设计洪水量2.7亿m3(3d)，非常运用（校核）洪水标准P=0.1，流量6000m3/s，校核洪水洪量3053亿m3(3d)，施工导流标准P=33.3，流量1

13、50m3/s。玉溪河流域地处盆地与高山过渡地带，属于亚热带季风气候.由于域内高差悬殊，气候直接变化显著，上游河源地区为高山气候,较为寒冷潮湿，中下游特点是冬暖夏热，湿润多雨。玉溪河流域地形有利水汽输入和抬升，降雨量较为丰沛，但由于地形变化复杂，降雨量各地相差较大.降雨量丰沛有两个地区，一为营河一带,年平均降雨量在1700mm以上，另一地区是玉溪河中上游，年平均降雨量在1500mm以上。河源及河谷地带降雨量较少，年平均降雨量在10003000mm。该地区无气象观测资料，根据龙门和溪口（与坝轴线距离分别为28km和24km）两个气象站资料统计，年平均气温分别为17.5和17.3,历年极端最高气温为

14、38.2和37.9,极端最低气温为-2.6和-3.9，年平均相对湿度为81和84，历年最小相对湿度为18，年平均蒸发量为1096.5mm和958.6mm。该地区多年平均降雨量为1270.4mm，一日最大降雨量为147.5mm，多年平均降雨天数为192天。1.4 工程特性值表11 工程特性值表水库水位校核洪水位433.00m设计洪水位428.30m正常蓄水位429.00m汛期限制水位423.00m死水位412.00m正常发电死水位414.00m水库容积总库容（校核洪水位以下）2.02亿m3正常蓄水位以下库容1.62亿m3调节库容1.137亿m3死库容0.483亿m3水量利用系数为93.9设计洪水

15、位时最大下泄流量3100m3/s（泄洪洞下泄1160m3/s）相应下游水位386.20m校核洪水位时最大泄流量4840m3/s（泄洪洞下泄1160）相应下游水位387.44m调节流量80.0m3/s（电站满载发电流量）相应下游水位377.90m最小流量45.0m3/s（单台机组发电流量）相应下游水位376.20m正常蓄水位时水库面积为9.26km2 ，回水长度25.5km1.5 工程主要建筑物挡水坝为碾压混凝土重力坝，地基特性为砂岩和泥岩，地震基本烈度为7，坝顶高程为435m，最大坝高65 m，顶部长度90 m，左岸挡水坝54m，右岸挡水坝36m。溢流坝为混凝土重力坝，地基特性为砂岩，堰顶高4

16、13.00m，溢流坝长度82m，共5孔，每孔宽水深为1216m，单宽流量180.7m3/s，消能方式为底流消能，闸门为弧形闸门，共5扇，尺寸为1216.5m，液压起闭机5台。其地基特性为泥岩，断面为直墙圆拱形，尺寸为810m，泄洪流量（设计，校核）为1160m3/s，最大流速15.59m/s。地面开关站：地基为砂岩，总面积（长宽）为4050m（其中110kv开关站3040m，35kv开关室2040m）。砂岩的天然容重为2.22.8g/cm3，变形模量为400500/cm3，允许承载力为1025/cm3。1.6 工程主要机电设备表12 工程机电设备参数表水轮机4台，型号HL211LJ225额定出

17、力15000KW额定转速125r/min气蚀系数0.165气蚀修正系数0.027最大工作水头50.8m最小工作水头29.9m额定水头35m额定流量45.5m3/s导叶高度675mm转轮重量8.8吨转轮轴重6.0吨调速器型号T100调速器重量1.7吨油压装置型号MHY17油压装置重量（包括油重）7.3吨发电机4台，型号TS550/7928转子带轴重量98吨定子外壳直径6500mm定子外壳高度2100mm转子外径4900mm转子轴长5020mm发电机转子GD21579Tm2发电机功率因数0.85额定电压10.5KV主变压器2台，容量及型号SFL40500/121铁芯重41吨总重88吨外形尺寸长宽高

18、=696049766350mm箱身长宽高=400020004180mm轨距长度方向1435mm宽度方向2000mm发电机机旁盘每台5块机盘尺寸长宽高=12004001900mm进水蝶阀4台，直径3400mm1.7 起重设备的选择考虑发电机设备中最重的部件，转子带轴重量为98吨40m，查相关资料水利机械中蜗壳分类，蜗壳型式为金属。2.2.1.2蜗壳主要参数根据水利机械中规范，金属蜗壳进口断面包角。同时，已知蜗壳进口断面流量=80，设计水头=35m。查水利机械第二版第99页中蜗壳进口断面平均流速曲线可知，蜗壳进口断面平均流速为=4.3。已知水轮机型号为HL211LJ225，查相关资料中规范可知，蜗

19、壳座环内半径=1.625m，外半径=1.925m。图2-1 蜗壳尺寸示意图（单位：mm）2.2.1.3蜗壳水力计算对于任一蜗壳断面有 其中： 为任一蜗壳断面流量， 为水轮机最大流量为进口断面平均流速， 为断面半径，为断面外半径对于进口断面有，断面流量为 断面面积为 断面半径为 从轴中心线到蜗壳外径的半径 2.2.1.4蜗壳单线图对蜗壳由鼻端起，每隔15取一个断面计算，便可绘制出蜗壳单线图，计算结果如下：表2-1 蜗壳单线图表00001.925153.330.770.492.91306.671.550.703.3245102.320.863.646013.33.100.993.917516.67

20、3.871.114.1490204.651.214.3610523.335.421.314.5512026.676.201.404.73135306.971.494.9015033.337.751.575.0616536.678.521.645.22180409.301.725.3619543.3310.071.795.5021046.6710.851.855.642255011.621.925.7724053.3312.401.985.8925556.6713.172.046.022706013.952.106.1328563.3314.722.166.2530066.6715.502.22

21、6.363157016.272.276.4733073.3317.052.326.5834576.6717.822.386.68图2-2 蜗壳单线图2.2.2尾水管单线图的绘制已知选定的水轮机型号为HL211LJ225，查相关资料可知：当水轮机直径且水轮机出口直径时，由水利机械可查得表2-2 尾水管各部位参数表型式参数2.64.52.721.351.350.6751.821.22尺寸5.8510.136.123.043.041.524.102.75为减小尾水管开挖的深度，决定采用弯肘形尾水管，由进口直锥段、肘管、出口扩散段组成，其计算过程在下面给出。2.2.2.1进口直锥段计算由相关资料，可知

22、 进口锥管的高度为 锥管的单边扩散角 进口锥管上下直径 由相关资料，对混流式水轮机，锥管的单边扩散角可取79，出口直径=3.04m。2.2.2.2肘管计算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。 2.2.2.3出口扩散段计算出口扩散段是一个水平放置断面为矩形的扩散段，其出口宽度一般与肘管出口宽度相等，其顶

23、板仰角，顶板长度。2.2.2.4尾水管高度尾水管总高度是由导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度，对于混流式水轮机可取，且属于高比转速混流式水轮机，取。2.2.2.5尾水管单线图根据以上数据，可绘制出尾水管单线图，如下图2-3 尾水管单线图（单位：m）2.2.3主厂房尺寸计算2.2.3.1主厂房长度计算厂房总长度主要由机组段长、端机组段的长度和安装间的长度组成。总长 ，其中n为机组台数，为机组段长度，为装配场长度，为左机组段长，为右机组段长，为便于安装，厂房左端加长L。图2-4 厂房长度示意图2.2.3.1.1机组段长度机组段长度主要由蜗壳、尾水管、发电机风罩在纵向的尺寸来决定。其长度按来计算，其

24、中，为机组段+x方向的最大长度，为机组段-x方向的最大长度。按蜗壳层计算时 其中，为时的，即=6.689m为当时的，即=5.221m分别为蜗壳左右外围混凝土的厚度，取1.5m则，=6.689+5.221+1.5+1.5=14.91m按尾水管层计算时 其中，为尾水管的出口宽度，即=6.12m为尾水管混凝土边墩厚度（大型取57m,中型取34m,小型取12m），取1.8m则 ， =6.12+21.8=9.72m 按发电机层计算时 其中 ，为发电机风壁厚，一般取0.30.4m,取0.4m 为相邻两风罩外壁净距，一般取1.52m,取1.8m 为发电机风罩内径，查相关资料，=8.4m则，=8.4+1.8+20.4=11.0m尺寸调整：为保证三个层面计算长度一致，必须对尺寸进行调整，具体如下分别为蜗壳左右外围混凝土的厚度，取1.5m为尾水管混凝土边墩厚度，取4.395m为发电机风壁厚，取1.355m为相邻两风罩外壁净距，取3.0m综上所述，机组段长度取为14.91m。2.2.3.1.2安装间长度安装间又称为装配厂，其宽度与主机间相同，长度一般为机组段长的1.01.5。对于混流式和悬式水轮机取偏小值，其长度取为即，=1.114.91=16.40m结合工程实际地形考虑，经过后期调整，安装间长度为19.8m，宽度为10.0m，具体布置见相关枢纽布置图。2.2.3.1.3端机组段加长左端机组段附加长度