水电站建筑物课程设计

水电站课程设计某坝后式电站专 业：水利水电工程姓 名： 学 号： 指导老师： 郑 丹课程设计基本资料(一)、流域概况该水电站位于S河流的上游，电站坝址以上的流域面积为20,300km2，本电站属于该河流梯级电站中的一个。(二)、水利动能本电站的主要任务是发电。结合水库特性、地区要求可发挥养鱼等综合利用效益。本电站水库特征水位及电站动能指标见表1表1 H水电站工程特性表名 称单位数量备注一、水库特性 1、水库特征水位 保坝洪水位m297.10 校核洪水位(P=0.1%)m293.90 设计洪水位(P=1%)m290.90 正常蓄水位m290.00 死水位m289.00 2、正常蓄水位时水库面积km215.17二、下泄流量及相应下游水位包括机组过流量 1、设计洪水最大下泄量m3.s-18 200.00 相应下游水位m273.20 2、校核洪水最大下泄量m3.s-111 700.00相应下游水位m274.90 3、保坝洪水最大下泄量m3.s-115 600.00 相应下游水位m277.40三、电站电能指标 装机容量MW200.00 保证出力MW35.00 多年平均发电量108kW.h4.35 年利用小时数h2255四、主要建筑物及设备 1、挡水坝 型式混凝土重力坝 坝顶高程m298.00 最大坝高m46.00 坝顶长度m438.00 2、泄水建筑物（略） 3、开关站 型式露天式 面积(长宽)10 665.60 4、水轮机工作参数 最大工作水头m25.60 最小工作水头m22.80 设计水头m23.30图1 下游水位流量关系曲线目录第一章 引水系统设计 第一节 进水口设计 第二节 引水管道设计 第三节 引水道水力计算第二章 水轮发电机组设计 第一节 水轮机的台数、单机容量与型号选择 第二节 水轮机主要参数确定 第三节 蜗壳设计 第四节 尾水管设计 第五节 水轮发电机及辅助设备选择第三章 水电站厂房设计 第一节 厂区枢纽布置 第二节 主厂房尺寸确定 第三节 桥吊选择 第四节 主厂房布置设计 第五节 副厂房设计第四章 结论摘要水电站是以发电为主的项目。本次设计主要包括：水轮发电机选择、电站厂房布置、引水系统设计。根据课程设计资料和水电站建筑物设计参考资料确定了相应设计过程，对坝后式水电站设计进行了详细的介绍。关键词 坝后式水电站；水轮机；电站厂房；引水系统一、引水系统设计由于本电站为坝后式水电站，故进水口的型式为坝式进水口最大引用流量：式中 -最大引用流量，取为1.4（经选型之后得出） D1-转轮直径 Hr-设计水头 视为对称水流取0.55淹没深度： 式中 C-经验系数0.55.73，对称进口取小值，侧向进水口取大值。选取0.55 V-经济流速，经济流速为57m,选择6m/s 考虑冰冻影响为1m，故淹没深度为：11.4m，取11.5m由水电站工程特性表查得：死水位为289m故进水口底部高程为：压力管道直径确定：可用经济流速法确定即 v为经济流速所以： 进水喇叭口设计：由水利设计参考规范： 进水喇叭口为椭圆： a-取(11.5)D,常用1.1D b-取(1/31/2)D,取0.5D 故椭圆方程：（平底，三面收缩形式） 闸门段设计： 选取宽：7.8m, 高:10m渐变段： s渐变中断面宽度； a渐变中断面高度；r渐变中角隅园弧半径； L渐变段长度；B矩形断面起始宽度 H矩形断面起始长度；D 圆形断面终端直径； x 长度变化参数。注：采用直线收缩，相应各参数含义位置如右图所示。渐变段长度：坝式进水口的渐变段长度一般选取为引水道直径的（11.5）倍，因此L=1.1D=8.6m渐变中间段各参数： ， ， 渐变段偏转角： 满足渐变段的要求。通气孔：，（按规范选取） 故： 通气孔设置在工作闸门之后，校核洪水位为293.9,出口高程为295m，保证不被淹没。拦污栅：采用半圆弧形拦污栅 直径取16m 高度： 高度取14.5m 间距：水轮机型号HL310压力钢管： 斜直钢管，与下游坝坡平行，即基本上与坝体最大主压力的方向一致，这样也可以减小坝体荷载在孔口边缘的应力。本设计中将钢管直接埋置在坝体混泥土中，两者为整体，共同承担内水压力 二、水轮发电机组的选择（1）本次课程设计统一选用4台HL310型机组，转轮直径，转速（2）计算允许吸出高度，并确定水电站安装高程 由水轮机转轮直径，转速查表得： , , , ，由公式得： 由公式得 ： 一台机组的引用流量：由Q=查下游水位流量关系曲线读得：下游水位为=263.5m吸出高度： 安装高程： （3）选择蜗壳的型式、包角、进口尺寸 本次课程设计蜗壳尺寸为，（4）选择尾水管形势及尺寸 水轮机转轮直径，转速 比转速：水轮机比转速分类 水轮机型式比转速低中高冲击式41516303170混流式60150151250251400轴流式3004504517007011100经查表知水轮机为高比转速混流式水轮机；对高比转速混流式水轮机（）取标准混泥土肘管（）尺寸：肘管型式2.64.52.7201.351.350.6751.821.22标准混泥土肘管水轮机转轮直径时肘管尺寸：肘管型式16.929.2517.6808.7758.7754.387511.837.93混泥土肘管（5）选择相应发电机型号和尺寸由参数： 查水电站建筑物设计参考资料选出发电机的型号为：SF60-96/1350 三、厂区枢纽及电站厂房的布置设计（1）厂房枢纽的布置 厂房枢纽的布置见图纸（2）主厂房尺寸的确定a、主厂房长度 由发电机层考虑： 机组段长度： 装配场长度：边机组段加长： 由蜗壳层考虑：蜗壳外的混泥土结构厚度：，机组段长度： 边机组段加长： 由尾水管层考虑：长度满足要求综合上述，主厂房长度取：117mb、主厂房宽度由发电机层考虑：发电机风罩外径，主要通道取3m，次要通道取2m,机旁盘前留1m宽工作地，盘后留1m检修场地，由于辅助设备的需要，上下游各加2m由此得：主厂房宽度B=18.1+3+2+1+1+2+2=29.1m, 取31m 由水轮机层考虑： 该层布置的水轮机辅助设备、发电机辅助设备和交通通道在31m主厂房宽度内满足要求，不受影响 从蜗壳层考虑： 检查廊道、进人孔、蜗壳以及尾水管在31m的主厂房宽度内满足要求不受影响 吊车标准宽度的验证： 选用的发电机转子为伞式发电机转子，重量为382T，查表选用，在主厂房宽度为31m内满足要求C、主厂房的高度 安装高程： 尾水管底板高程： 取246.24m 开挖高程： 水轮机地板高程： 取264.53m发电机层地板高程：定子外壳高度h=3150mm 水轮机层的高度：满足要求注：由于发电机层楼板高程为270.68小于设计洪水位，因此必须在厂房大门和对外的交通口，设置临时插板以挡洪水。轨道高程：由发电机中的各个参数可求H=11.74m 天花板高程： 查表知吊车尺寸为5m 屋顶高程：屋顶大梁高度和屋面板厚度根据上部结构形式决定，我们选1.5m 四、结论： 本次水电站建筑物课程设计,在设计过程中遇到了如下主要问题，第一，在计算出单机最大引用流量，结合下游水位流量关系曲线读出的下游水位高程存在偏差；第二，水轮机效率未修正，引用的最大流量直接是考虑的限制工况时的单位流量计算，结果有偏差；第三，设计初期对发电机的选型遇到了困难，没有设计参考资料，进度被拉缓；第四，对发电机层的平面具体布置了解的不透彻，不清楚主、次要通道与辅助设备的位置关系；第五，根据安装高程计算出发电机层的高程低于设计洪水位，此情况下我们采取临时插板，但是具体的工序，如何施工我们并不清楚，而且从工程上讲并不经济，减少工程投资并不是我们考虑的主要因素；第六，吊车副钩的极限距离资料上差不出来；第七，用引用流量和经济流速计算出来的压力管道直径7.8m，而蜗壳尺寸和，两者之间不太合适；第八，压力管道的沿程水头损失和局部水头损失没有考虑； 上面的问题有些从参考资料得到了解决，有些问题的需要到工地上实地考察感受才能够解决。尽管如此，但是相信以后遇到此类问题应该能够轻松解决。参考书1 水利电力部，水电站厂房设计规范(SL2662001)，中国水利电力出版社，2001。2) 中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL 5077-1997)，中国电力出版社，1998。3) 中华人民共和国行业标准，水利水电工程等级划分及洪