岭背水电站建初步设计.doc

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1、 水电08级岭背水电站毕业设计指导书 水利工程系2011年毕业设计安排（供参考）1、 毕业设计动员、任务书下达、布置、资料收集。(1.0周)2、 毕业设计资料阅读分析、任务书分析、完成开题报告。(1.0周)3、水电站厂房枢纽总体布置，引水线路选择。（0.5周）4、选择水电站进水口型式及布置，确定进水口高程和轮廓尺寸。(1.0周)5、确定水电站引水隧洞（压力钢管）的基本结构型式、尺寸和水力计算。(1.0周)6、确定调压室型式、尺寸拟定以及水力计算。(1.0周)7、水电站调节保证计算。(1.0周)8、水电站引水建筑物部分单体结构计算（隧洞、压力钢管、调压室、工作桥等任选之一）(1.0周)。9、电站

2、厂房初步设计水电站机组及主要设备选择、厂区和厂房内部布置、厂房轮廓尺寸确定、各主要高程确定。(2.0周)10、厂房单体建筑物结构设计（吊车梁、尾水管、机座、厂房排架、楼板等任选之一）。(1.0周)11、图纸绘制(1.0周)。12、成果整理(1.5周)。13、答辩（1.5周） 岭背水电站建初步设计1、水电站总体布置及厂区布置1.1基本资料 岭背水利枢纽是乐安河支流长乐水的龙头梯级，以水力发电为主。水库总库容0.115亿立方米，水电站总装机容量为3200千瓦。可比较选用方案：（1）两台HL110WJ71型水轮机，单机容量1720千瓦；（2）三台HL110WJ60型水轮机，单机容量1102千瓦；（3

3、）三台HL110WJ59型水轮机，单机容量1104千瓦；（4）其他方案1.1.1设计洪水流量及水位枢纽各种频率下泄洪流量及相应上、下游水位见表11表11项目频率下泄流量（m3）相应库水位（m）坝址下游水位厂址水位备注设计洪水位50年一遇395376.12322.77258.72校核洪水位300年一遇259.06厂址500年一遇569377.51323.76坝址1000年一遇614377.85坝址水库正常蓄水位375米。水库死水位 350米。1.1.2主要水文气象资料坝址控制流域面积 44.4平方公里多年平均径流深 1240毫米多年平均流量 1.74秒立米设计洪水流量（P=2%） 475秒立米校

4、核洪水流量（P=0.2%） 689秒立米枢纽所在地多年平均气温17.2度，多年平均降水量1853毫米，是全省暴雨中心之一。坝址以上流域内植被良好，径流含沙量低，水库不考虑泥沙淤积影响。1.1.3水电站尾水位最低尾水位（该水位是指全部机组停机，下一级水库的死水位，以此计算水电站的安装高程），不同方案分别如下：（刘超）250米，（张天纯）250.4米，（刘磊）250.8米，（欧阳俊）251.2米，（彭涛）251.6米，（饶绍立）252米，（苏玉本）252.4米，（涂凯）252.8米，（王俊亚）253.2米。正常尾水位（全部机组满出力）：253.7m，与下一级水库死水位有关。最高尾水位：校核洪水流量

5、相应下游水位。1.1.4电站水头 岭背水电站正常蓄水位为375米，死水位为350米。电站水头变化范围：最大水头Hmax=122米，最小水头Hmin=97.1米，平均水头H平均=110.2米根据水轮机型谱，选择HL110WJ60、HL110WJ71和HL110WJ59三种卧式机型比较合适，其基本数据、结构和安装尺寸见表12表12 水轮机基本数据、结构和安装尺寸序号水轮机型号水头（m）设计流量Qpm3/s额定轴功率NTKW保证效率h(%)转速(r/m)最大吸出高度Hs(m)设计Hp最大Hmax最小Hmin额定n飞逸nr12345678910111HL110WJ71113140801.9417208

6、0100015502HL110WJ60100134951.37110282100017943HL110WJ59104138901.3211048210001850序号水轮机型号主轴轴承飞轮制动方式直径(米)蜗壳中心线至联轴器面距离l1(米)型号润滑方式冷却方式轴承座数直径f1*厚B（米）GD2TM2121314171819201HL110WJ710.206.0f20011.60.231.3油压2HL110WJ600.202.947f200与发电机同 轴1.240.201.2油压3HL110WJ590.151.9f15011.380.221.1油压序号水轮机型号导水机构蜗壳高度b0(米)轴心圆D

7、0（米）导叶数Z最大可能开口amax(毫米)进口方向进口直径f2（米）包角j0进口断面至机组中心距离l2(米21222324252627281HL110WJ710.0840.891287垂直0.703600.92HL110WJ600.0720.761274垂直0.503600.853HL110WJ590.岭背0.781267.4水平0.503451.0序号水轮机型号蜗壳尾水管进口中心至机组中心距a1(米)平面控制尺寸（米）钢板最大厚度b（mm）锥管直径（米）垂直方向水平方向进口f3出口f4R上R下R左R右29303132333435361HL110WJ711.0361.2730.9511.39

8、1.145焊接120.61.022HL110WJ600.851.0230.7771.1120.921焊接120.4950.923HL110WJ590.821.0031.070.9930.787焊接80.4560.905序号水轮机型号尾水管机组中心至主机室地面距离h3（米）水轮机附属设备锥管长度h1（米）尾管中心至蜗壳中心距离l3(米)机组中心至尾管出口距离h2（米）调速器型号调速轴方位轴线至水轮机中心距离a2(米)最大转角j0max37383940414243441HL110WJ712.01.22.90.85YT600正右1.5432HL110WJ602.01.0522.70.85YT600正

9、右1.141423HL110WJ592.051.092.90.75YT600正左1.2326序号水轮机型号水轮机附属设备水轮机总重吨进口阀进口阀水轮机补气型式直径（米）操作方式阀中心线至水轮机中心距离（米）补气方式补气管直径（mm）h4a445464748495051521HL110WJ71闸阀0.80手动1.954.936尾水管2010.372HL110WJ60闸阀0.50手动1.451.55尾水管508.103HL110WJ59闸阀0.80手动0.821.70尾水管505.10序号水轮机型号运输最大部件配套发电机备注尺寸 长宽高（米）重量（吨）型号额定功率N（千瓦）53545556571H

10、L110WJ713.451.952.686.3TSW143/49616002HL110WJ602.41.02.22.7TSW118/49610003HL110WJ592.41.92.32.8TSW118/5261000配套水轮发电机技术参数序号发电机型号额定容量额定电压(伏)额定电流(安)功率因素cosj转速r/m保证效率h%冷却方式转动惯量GD2T.M2S千伏安N千瓦额定n飞逸n1234567891011121TSW143/4962000160063001830.81000210094.9管道1.352TSW118/496125010006300114.50.81000185095.9管道0

11、.473TSW118/526125010006300114.50.81000180094.5密闭1.0序号发电机型号重量 T运输最大部件转子连轴定子发电机总重尺寸长宽高 (m)重量T13141516171TSW143/4963.953.811.04.52.42.07.52TSW118/4964.04.010.04.052.41.174.83TSW118/5263.44.713.02.91.11.074.0水轮发电机外形安装尺寸型号容量（kw）主要外形和安装尺寸（毫米）LL1L2L3L4L5L6L7TSW143/4961600336062082510655812192830350TSW118/4

12、9610004325651107010705304603780250TSW118/52610004080425108010806508452845250型号容量（kw）主要外形和安装尺寸（毫米）L8L9L10L11L12L13Bb1b2Hh1TSW143/496160028566259158751065238020651770630300TSW118/496100027046408996501070184014601260630320TSW118/526100085587010801080193016501400630270型号容量（kw）主要外形和安装尺寸（毫米）h2h3h4h5h6h7TS

13、W143/49616005012001501210TSW118/49610001500TSW118/526100090019001.1.5地形资料：见地形图1.1.6地质资料 水电站引水隧洞进水口可在右岸坝址上游选择，厂区位于水库尾右岸，地形坡度约3060度。1.1.7水电站厂房厂址水位流量关系曲线 厂址水位流量关系曲线水位（m）244244.5245245.5246246.5流量m3/s4.211.625.146.779.8126水位（m）247247.5248248.5249249.5流量m3/s181244316396484581水位（m）250250.5251251.5252252.5

14、流量m3/s686801924106012001350水位（m）253253.5254254.5255255.5流量m3/s151016701850204122402450水位（m）256256.5257257.5258258.5流量m3/s2670290031403390365039201.1.8工程等级及建筑物级别该工程以水力发电为主，水电站装机容量3200千瓦，根据水利水电枢纽工程等级划分及设计标准，本工程属三等工程，其主要建筑物拦河大坝为三级建筑物，引水发电系统、隧洞及电站厂房为四级建筑物，临时建筑物为五级。1.1.9设计标准本电站厂房的设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年

15、一遇。2、工程总体布置及建筑物2.1工程总体布置水库正常蓄水位375米；死水位350米；设计洪水位376.12米，相应下泄流量395立方米秒；校核洪水位377.51米，相应下泄流量569立方米秒。引水隧洞布置在大坝右岸上游约120米处。地形坡度约3060度。进水口型式可选洞式进水口或墙式进水口。水电站厂房布置在大坝下游约700米处河道右侧岸边。进厂公路由下游侧右端进入主厂房安装间。副厂房布置在主厂房上游一侧。要求完成进水口型式的选择，进水口的设计，隧洞的布置，隧洞直径选择，判断是否需要设置调压室，如需要则进行调压室布置，调压室设计，压力钢管的设计。2.2引水建筑物2.2.1 引水建筑物的布置岭

16、背水电站为引水式水电站，引水建筑物有压力隧洞、（调压井）、高压管道组成，长约1500米，布置在右岸山体中。引水建筑物区出露岩层为燕山早期侵入的中粗粒黑云母花岗岩和少量细粒黑云母花岗岩，隧洞洞身围岩基本处在微新岩体内，大部分围岩呈稳定和基本稳定型，其坚固系数fk=810，单位弹性抗力系数K0=9001200kg/cm2。引水系统从桩号0+000900.00（大约）为进水口和低压引水隧洞段，桩号0+900.001+200.00（大约）为高压洞段，采用单管引水；桩号1+200.00（大约）以后采用分岔管布置型式分成三（两）条支管引水至厂房内。引水系统洞线方案可以考虑两个，一种是调压室后的压力钢管为埋

17、藏式，另一种为调压室后的压力钢管为露天式。2.2.2水电站有压进水口 进水口布置在河道右岸，大坝上游约120米的河道转弯处，该处岩石单一，为中粗粒黑云母花岗岩，岩体新鲜完整，边坡适中，地形、地质条件好。根据该处地形、地质情况，进水口可以选用洞式进水口或墙式进水口。根据死水位确定进水口底板的高程。进水口闸门竖井顶部高程可与坝顶高程齐平或略高。喇叭口顶板可以选择椭圆曲线或抛物线及四分之一圆。两侧可用直线收缩，以便和隧洞连接。喇叭口前设拦污栅，倾角6090度，沿倾斜面铺设轨道至井顶检修平台，以便拦污栅清污和起吊检修。后接竖井闸门段，内设检修门槽，事故门槽和进人孔兼做通气孔。进水口（进口段、闸门段和渐

18、变段）长度取30米左右，钢筋混凝土衬砌，厚约50厘米，井身衬砌70厘米。2.2.3发电引水隧洞 自进水口末端到调压室中心长约1200米，如有弯道，其弯曲半径必须满足要求。若高压管道布置为露天钢管则必须进行镇墩和支墩的布置并初步拟定结构尺寸。隧洞采用圆形断面，直径根据有关公式进行计算，但最小必须大于1.8米。采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度3050厘米。2.2.4调压井 根据隧洞的长度以及流速的要求，判断是否需要设置调压室。可考虑简单式调压室或阻抗式调压室，依地形地质条件，调压室应尽量靠近厂房。为了确定调压室的结构尺寸，进行以下几种情况下的水力学计算：（1）波动稳定计算，以计算调压室的稳定断面。（2

19、）最高涌浪水位计算，水库水位取最高库水位（300年一遇校核洪水位），引水道糙率取可能的最小值，按丢弃全部负荷考虑。（3）最低涌浪水位计算：水库水位取最低库水位（采用死水位350），负荷变化采用最后一台机组由空转增至满负荷。引水道糙率取可能最大值。另外还要考虑最低水位时丢弃全部负荷后水位波动的第二振幅，此时引水道的糙率取可能最小值。（隧洞的糙率见水力计算部分）要求调压室顶部高程高于最高涌浪水位并加上安全超高，最低涌浪水位在隧洞顶部高程以上并有一定的淹没深度。调压井断面采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚取50100厘米。2.2.5压力钢管调压室后接压力钢管，完成压力钢管的直径和管壁厚度的计算。进行压力钢管

20、的布置，采用埋藏式或露天式布置或部分埋藏和部分露天式布置。建议采用集中供水方式，进厂前进行分岔管布置，因此在蜗壳进口前设置闸阀。2.2.6水力计算2.2.6.1水头损失计算计算隧洞水头损失和压力钢管的水头损失，包括局部损失和沿程损失。隧洞采用钢筋混凝土衬砌，计算糙率采用值见下表。项目最大糙率最小糙率一般糙率混凝土0.0160.0120.014岩石0.0330.0250.030钢板0.01250.0110.012水头损失计算从隧洞进口至机组闸阀结果列表如下：损失类别项目最大水头损失最小水头损失一般水头损失DhmaxDhminDh（米）（米）（米）至各机组损失算式KmaxQ2KminQ2KpQ2全

21、部机组满发时水头损失2.2.6.2调节保证计算 调节保证计算包括水锤压力计算和机组甩负荷时的转速升高计算。水锤压力计算以下几种情况：A：计算在最大水头情况（水库正常蓄水位）下机组突然丢弃全部负荷后的最大水锤压力值。（此时水头H0是指相应库水位时的流量所对应的调压室水位与电站下游尾水位之差）。导叶关闭时间各人分别取（刘超）3.5秒，（张天纯）3.75秒，（刘磊）4.0秒，（欧阳俊）4.25秒，（彭涛）4.5秒，（饶绍立）4.75秒，（苏玉本）5.0秒，（涂凯）5.25秒，（王俊亚）5.6秒。B：计算在设计水头情况下（最大引用流量相应下游水位加设计水头得到调压室水位，再加上相应流量下的隧洞水头损失

22、得到水库水位）丢弃全部负荷后的最大水锤压力值。导叶关闭时间各人与上A相同。C：计算在最小水头情况下（死水位）最后一台机组投入运行（增加负荷流量可取单机最大引用流量）的最小水锤压力D：计算在最大引用流量情况下（设计水头），机组全甩负荷后的最大转速升高值。计算最大引用流量下丢弃负荷时的转速升高值的导叶关闭时间与水锤计算的相同。水锤计算与转速升高值均应在允许范围之内，否则改变导叶关闭时间重新计算直到满足要求为止。2.2.7 引水建筑物的闸门及启闭设备引水式水电站，采用隧洞集中供水，进水口为洞式进水口或墙式进水口。为了电站正常运行，在进口段顺水流方向依次设置拦污栅、检修闸门和事故闸门，并在事故闸门后设

23、通气孔兼进人孔。检修、事故闸门设在同一竖井中。2.2.7.1 拦污栅 对于洞式或墙式进水口，拦污栅一般倾斜置于喇叭进水口前缘，栅面与水平面夹角为60度左右。选用平面拦污栅，根据所选水轮机确定栅条净距，并进行拦污栅结构计算。根据过栅流速的要求，确定拦污栅的孔口尺寸。可以选择人工清污或机械清污。2.2.7.2检修闸门 检修闸门在工作闸门上游侧，其孔口尺寸根据隧洞直径确定，选用平面钢闸门。该闸门主要用于工作闸门或闸门槽等设施检修时挡水。在静水中启闭，可在门上设充水阀充水平压。启闭设备可以选用与拦污栅共用的手拉葫芦，葫芦与闸门之间可采用拉杆连接。2.2.7.3事故（工作）闸门 事故闸门位于检修闸门之后

24、，孔口尺寸根据隧洞直径确定。采用后止水。该闸门主要用于引水道等设施发生事故时及时截断水流，以防事故扩大。事故闸门要求在动水中关闭，静水中开启，因此要设置旁通管或充水阀。闸门选用启闭机操作，因此在进水口顶部设有启闭机房，启闭机与闸门之间用拉杆连接。系统在引水发电时闸门应处于待闭状态。 工作闸门后设有通气孔兼做进人孔。2.3水电站厂房布置设计2.3.1 厂区及变电站布置一条隧洞引水至调压室分岔到各机组，厂房紧靠河岸布置，整个厂房处于深挖方中，基础坐落在弱微风化的花岗岩体上岩石坚硬可以满足要求。副厂房可布置于主厂房上游侧，长度与主厂房相同。进厂公路从厂房下游侧进入厂房安装间。由于厂房周围为高山，地形

25、陡峻，为减小大量的开挖，变电站可采用室内布置，变压器可布置在安装间的上游侧，楼板与安装间同高，开关柜布置在相近的位置。3.2 厂房机组轴线与厂房纵轴平行布置。3.2.1 水轮机的安装高程根据下游最低尾水位以及机组的吸出高度确定水轮机的安装高程。3.2.2 发电机（主机）层地面高程 根据机组相应尺寸确定。3.2.3 安装间地面高程 最好与主机层地面高程相同并高于下游洪水位。3.2.4 尾水管底部开挖高程：根据机组相应尺寸确定。3.2.5 桥式起重机轨顶高程：要满足机组最大部件发电机转子的起吊要求。3.2.6 厂房屋顶高程3.2.7 机组中心距：考虑机组外形尺寸、机组检修以及交通等要求确定。3.2

26、.8 安装间长度：可考虑一台机组检修要求。3.2.9 主厂房总长度3.2.10 主厂房宽度：考虑机组尺寸、调速器、闸阀、电气设备布置和通道以及上下游外墙厚度等确定。3.3 主机层的布置考虑布置水轮发电机组、调速设备、闸阀和机旁盘、楼梯、沉降伸缩缝等，排架尺寸可参考类似电站，大门尺寸根据进厂最大设备尺寸确定。主机层下层布置尾水管、钢管伸缩节、尾水管进人孔、楼梯以及水泵室，水泵室以下设集水井，集水井有效容积约100立方米。可考虑布置在机组之间的上游侧，供厂房渗漏及机组检修时用，其上布置水泵抽排集水。3.4 副厂房布置副厂房可布置在主厂房上游侧或两侧，其主要房间的布置及相应面积可参照类似电站。副厂房主要布置有中央控制室、蓄电池室、风机室、酸室、变压器室、高压柜室、低压柜室、载波室、仪表室、继电保护室、电工实验室以及值班室等。3.5 尾水建筑物 在尾水渠设有尾水闸门，为机组检修时用。尾水渠出口紧靠河岸，发电尾水出口后沿河岸泄入河床。4、设计要求4.1完成岭背水电站设计说明书一份4.2完成岭背水电站设计计算书一份4.3完成以下图纸4.3.1 厂区总平面布置图4.3.2 隧洞和高压管道纵剖面图4.3.3 进水口结构布置图4.3.4 主厂房主机层平面布置图4.3.5 主厂房横剖面图4.3.6主厂房纵剖面图文档来源网络，版权归原作者。如有侵权，请告知，我看到会立刻处理。14