引水式日调节电站毕业设计论文.doc

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1、河北工程大学毕业设计（论文） I 引水式日调节电站毕业设计引水式日调节电站毕业设计 目录目录 第第 1 章章 工程概况工程概况-1 1.1 工程概况-1 1.1.1 流域概况-1 1.1.2 流域开发概况-1 1.1.3 该枢纽的兴建在国民经济中的意义-1 1.2 水库及主要建筑物的特征-1 第第 2 章章 基本资料基本资料-3 2.1 水文特征-3 2.1.1 年径流-3 2.1.2 设计洪水-3 2.1.3 年沙量及气象-4 2.2 工程地质-4 2.2.1 地质概况-4 2.2.2 厂区工程地质条件和问题-4 2.2.3 对外交通-5 2.2.4 建筑材料-5 第第 3 章章 水轮机选型

2、设计水轮机选型设计-6 3.1 机组台数与单机容量的选择-6 3.1.1 水轮机的选型原则和任务-6 3.1.2 机组台数的选择-6 3.1.3 单机容量的选择-8 3.2 水轮机特征水头的确定-8 3.2.1 最大水头-8 max H 3.2.2 最小水头-9 min H 3.2.3 设计水头-10 r H 3.2.4 加权平均水头-10 av H 3.3 水轮机型号及主要参数的选择 -10 3.3.1 水轮机型号的选择-10 3.3.2 HL220 型水轮机方案的主要参数选择-10 河北工程大学毕业设计（论文） II 3.3.3 HL230 型水轮机方案的主要参数选择-14 3.3.4 两

3、种方案的比较分析-18 3.4 蜗壳的形式和尺寸的确定-18 3.4.1 蜗壳形式的选择-18 3.4.2 蜗壳设计的基本要求-19 3.4.3 蜗壳主要参数的选择-19 3.4.4 蜗壳的水力计算-20 3.5 尾水管形式和尺寸的确定-23 3.5.1 尾水管形式的选择-23 3.5.2 尾水管尺寸的确定-24 3.5.3 尾水管的局部尺寸变动 -26 3.6 调速器的选择-26 3.6.1 调速器形式的选择-26 3.6.2 调速器工作容量的计算 -27 3.7 发电机的选择-30 3.7.1 发电机的形式-30 3.7.2 水轮发电机的尺寸和重量 -31 第第 4 章章 压力管道及调压室

4、的初步设计压力管道及调压室的初步设计 -32 4.1 压力管道的类型的选择-32 4.2 压力管道供水方式及分岔管类型的选择-32 4.2.1 供水方式-32 4.2.2 分岔管-33 4.3 压力管道的引近方式和进水方式的选择-34 4.3.1 引进方式-34 4.3.2 进水方式-35 4.4 压力管道尺寸-36 4.4.1 压力管道直径-36 4.5 调压室的初步设计-36 4.5.1 调压室的类型和布置方式 -36 4.5.2 调压室的水位波动计算 -38 第第 5 章章 枢纽总体布置枢纽总体布置-40 5.1 厂房建筑物的组成-40 5.1.1 水电站厂房建筑物的组成 -40 河北工

5、程大学毕业设计（论文） III 5.1.2 水电站厂房的基本类型 -40 5.2 厂区布置的原则-41 5.3 厂房枢纽布置-41 5.3.1 主厂房-41 5.3.2 副厂房-42 5.3.3 变电站-42 第第 6 章章 水电站厂房设计水电站厂房设计-43 6.1 概述-43 6.1.1 水电站厂房的作用-43 6.1.2 水电站厂房的基本要求： -43 6.1.3 水电站厂房的基本类型 -43 6.1.4 水电站厂房的组成-44 6.2 厂房内部布置-45 6.2.1 下部块体结构的布置-45 6.2.2 水轮机层布置-46 6.2.3 发电机层布置-49 6.2.4 尾水平台布置-52

6、 6.2.5 厂房的交通、采光、通风、防潮、采暖、保安防火 -52 6.3 厂房轮廓尺寸的确定-53 6.3.1 主厂房长度-53 6.3.2 主厂房的宽度-54 6.3.3 主厂房的高度-55 6.4 厂房结构布置-57 6.4.1 概述-57 6.4.2 主厂房的分缝与止水-58 6.4.3 主厂房结构系统的传力过程 -58 6.4.4 主厂房结构组成及作用 -58 结束语结束语-60 谢辞谢辞-61 参考文献参考文献-62 河北工程大学毕业设计（论文） 1 第第 1 章章 工程概况工程概况 1.11.1 工程概况工程概况 1.1.11.1.1 流域概况流域概况 永定河为河海流域五大水系之

7、一。上游分为两大水系，北支为洋河，南支为桑干 河，在官厅以上 30km 处的朱关屯汇合，永定河在官厅以上流域面积为 47000km2,永定 河自官厅至三家店河道 110km，落差 330m,平均坡降 1/300，区间流域面积 1600km2， 河道穿行于军都山峡谷之中，统称为官厅山峡。官厅水库于 1955 年建成，运用以来对 防洪起了巨大作用，经水库调蓄上游来水，均匀下泄，以满足下游工农用水的需要。 1.1.21.1.2 流域开发概况流域开发概况 官厅山峡流域具有丰富的水资源，目前已经开发的有：官厅水电站，下马岭水电 站，下苇店水电站，以及下游的三家店水闸等，同时在官厅山峡的下游，又建造了梯

8、级开发电站，即安家庄 I、II 级电站。 1.1.31.1.3 该枢纽的兴建在国民经济中的意义该枢纽的兴建在国民经济中的意义 该电站为引水式日调节电站，在华北电网上担任峰荷与调相任务，对改变华北地 区用电紧张状态，充分合理利用水能资源，缓解电力系统高峰供电的紧张状态起积极 作用，向阳口 II 级电站的兴建，对提高京津唐电力系统的灵活性，充分利用水能，具 有十分重要的意义。 1.21.2 水库及主要建筑物的特征水库及主要建筑物的特征 该电站在系统中担任调峰与调相的任务，其日调节水库为大青岩水库，入库径流 由官厅水库控制，所以用官厅水库下泄流量作为本电站的发电水量，而官厅水库的出 库年径流系列及均

9、值为 14.04 亿立米（19551972 年）作为大青岩水库入库系列的均 值。 电站首部为拦河坝，位于丰沙线沿河城车站和幽州车站之间的大青岩坝址上游距 幽州车站 2.8km，下有距沿河城车站 3.2km，拦河坝采用重力坝，其主要数据如下： 最大坝高 27.5m 坝顶高 5.0m 坝长 112.5m 正常高水位 409.0m 最高洪水位 409.0m 河北工程大学毕业设计（论文） 2 死水位 405.0m 总库容 645 万 3 m 调节库容 245 万 3 m 坝顶高程 411.0m 最大泄流量 2200 sm3 溢流坝段长 27.5m 非溢流段长 27.5m 最大单宽流量 32.7 sm3

10、 发电引水隧洞全长 4876.6m，进口底高程 395.0m，纵坡 2.3%，圆形断面，洞径 7.5m，沿洞线主要穿过中厚层硅质灰岩，走向与洞线近正交，中段穿过霏细岩石。冲 沙导流隧洞位于拦河坝左岸，施工期间可作导流用，建成后用以冲砂，放空水库及分 泄部分洪水用，洞长 219.8m，直径 5.0m，进口底高程 388.0m，纵坡 6.6%，出口底高 程 388.5m，其最大最小流量分别为 156和 126。为了利于冲砂以保护发电洞，sm3sm3 冲砂洞进口在坝上有 30m 处，位于发电洞下部，形成双层进水口。高压管道穿过薄层， 厚层和中层硅质灰岩，穿过 F5 断层。主管直径 3.4m，高压管道

11、全部采用钢板衬砌。 电站厂房在向阳口村上游 300m 处，靠永定河左岸，该处河岸为 70m 高的陡壁，厂 址放在断层下盘紧靠陡壁的基岩上，考虑到沿河城大断层为活动性断面，因此，将变 电站与厂房按“一”字型布置在断层底基岩上。 河北工程大学毕业设计（论文） 3 第第 2 章章 基本资料基本资料 2.12.1 水文特征水文特征 2.1.12.1.1 年径流年径流 向阳口级水电站的日调节水库为大青岩水库，入库径流由上游的官厅水库控制， 故官厅水库的下泄水量作为本电站的发电水量，区间来水很少，考虑该部分水量可与 水库蒸发及水流下泄的沿程损失互为补偿，所以不另行计算。 官厅水库出库年水量采用官厅建库运行

12、以来（1955-1972）的 17 年出库年径流系 列及均值 14.04 亿立米作为大青岩水库的入库系列和均值。 表 2.1 17 年的出库年径流系列（流量单位：亿） 3 m 时段55-5656-5757-5858-5959-6060-6161-6262-6363-64 流量 23.686.26418.814.4127.7413.3813.8215.627.3 时段 64-6565-6666-6767-6868-6969-7070-7171-72 流量 17.82 10.517.5718.1711.4811.9112.637.54 2.1.22.1.2 设计洪水设计洪水 坝址，厂址的洪水由两部

13、分组成，其一为官厅大青岩，官厅向阳口的区 间洪水，其二为官厅水库下泄洪水。 厂址的设计洪水按官厅向阳口间 50 年一遇洪水加官厅水库下泄 600计算，sm3 校核洪水按区间 50 年一遇洪水加官厅下泄 600计算。sm3 表 2.2 洪峰流量（）sm3 断面设计校核 大青岩坝址910+600=15101600+600=2200 向阳口厂址1800+600=24003000+600=3600 表 2.3 向阳口 II 级电站尾水位与流量关系如下表 水位（m）348.6349.5350351352 流量（）sm3058106265480 水位（m）353354355356357 流量（）sm376

14、01150175025703540 河北工程大学毕业设计（论文） 4 2.1.32.1.3 年沙量及气象年沙量及气象 大青岩入库沙量，主要由官厅水库下泄沙量决定，自 1955-1972 年资料，官厅水 库下泄沙量的均值为 163 万吨，可作为大青岩水库年均入库泥沙量。本流域处于山区， 夏季炎热多雨，冬季寒冷少雨，年平均降雨量 536mm，主要集中在 7，8 月份。各年平 均气温变化不大，均值约为 11.7,年内气温变化大，六月份最高气温 40.2，二月 份最低气温-22.9。 2.22.2 工程地质工程地质 2.2.12.2.1 地质概况地质概况 永定河由官厅流入官厅山峡，出三家店流向华北平原

15、，河道宽约 50150m，河床 是不对称得阶梯状，河流两岸山涧沟谷发育与河床呈羽毛状排列，切割较深，河床坡 底较陡，呈“V”字型。 工作区出露的岩石，主要为远古界震旦系蓟县统，雾逆山咀硅质灰岩，含砾石英 砂岩，还有少量零分布的火层岩和变质岩，第四系松散堆积物主要是河床冲积层和山 坡上的堆积物及崩积物 。向阳口区以沿河城大断裂为代表的祁吕贺兰山字型起控制作 用。 本区断裂构造较发育，主要由三组，一组走向 NM320340；一组走向为 NE2040;一 组走向为 NE5070，另外层间错动为较发育，基本顺层，局部均层断裂互相交错，构 成棋盘格式，但由于主要应力的不均衡性，北东向一组数量少。 本地区

16、地震烈度，根据地震地质大队建议，基本烈度为 7 度。本区河水，地下水 对混凝土无侵蚀性。 2.2.22.2.2 厂区工程地质条件和问题厂区工程地质条件和问题 厂区位于向阳口村的西南侧，永定河左岸，岸坡陡立，成 6576 度角与河床沙砾 石层相接，山坡局部为坡积物所覆盖，陡崖岩体为震旦纪雾迷山咀硅质条带灰岩，陡 坡顶以上缓坡部分为顺层侵入的霏细石。 厂区的地质构造主要受沿河大断层的控制，该断层沿左岸坡角切过，走向 NE60,倾 向 SE,倾角 70，断层在平面上呈舒缓坡状，破碎带宽度较大，在本区近 300m，是祁 吕系代表性断裂，近期活动比较明显。 本区是可以修建厂房的，但厂房时应该在断层的一盘

17、（下盘紧靠陡崖）为宜。 调压井跨度较大，据目前资料分析井筒下部三分之二段处于巨厚层硅质灰质岩中， 岩坡平缓（倾角 3 度）对洞壁稳定是有利的，但上部三分之一处于霏细岩中，高角度 裂隙发育对洞壁及洞顶稳定均十分不利，设计时应引起重视。 河北工程大学毕业设计（论文） 5 高压管道段一般布置在工程地质条件较好，只在叉管水平段因岩层产状平缓，且 临近沿河城大断裂，岩石相对破碎，工程地质条件稍差，应做好衬砌和防渗措施，各 段 f，k 建议如下： 表 2.4 f，k 桩号布置措施 桩号4+889.64+922.14+951.64+983.755+021.1 F4-6 4 3-4 1 K600 250-32

18、0 320-400 60 厂房设置在沿河城大断裂北西侧一盘上，厂基岩石为中厚硅质灰岩，由于受断层 影响，完整性稍差，但其承载力已满足要求，过厂基的断层规模不大，对建筑物稳定 性无影响，只按一般断层处理即可，厂房后边坡完整性较好，建议按 75 度削坡，但对 中下部之薄层硅质灰岩，建议进行表面喷浆保护，以防其在外力作用下风化坍塌。 2.2.32.2.3 对外交通对外交通 现有交通运输条件：有丰（台）沙（城）铁路沿本工程附近通过，距坝址附近车 站为丰沙 I 线，幽州车站（在坝址上游约 2.3km）和沿河城车站（在坝址下游约 3.2km，距厂址约 9km）对外交通公路，现有沿河城村至斋堂的简易公路，接

19、斋堂至雁 翅通往北京的公路干线，可通汽车，由沿河城至斋堂的公路大约 1.5km，目标较低，需 进行适当的修善，可达四级标准，可作为电厂永久对外交通线。 施工场内交通，拟将旧同（大同）塘公路适当修善，作为施工期主要场内交通， 其中由大青岩坝址至向阳口厂址间约 13km 长的公路做成永久公路，大部件（主变压器 运输重 40 多吨）运输拟由沿河城车站或雁翅车站卸车后，用 60 吨拖车由公路运至厂 区。 2.2.42.2.4 建筑材料建筑材料 料厂位于沿河城村附近，距大青岩坝址 7-9km，距厂址 4-6km，运距较远，但交通 方便，位于同塘公路线上，存在的问题是占农口较多，储量可满足要求，质量除含泥

20、 量较大，施工需进行冲洗外，一般也满足要求.。 河北工程大学毕业设计（论文） 6 第第 3 章章 水轮机选型设计水轮机选型设计 水轮机是水电站中最主要的动力设备之一，它关系到水电站的工程投资，安全运 行和经济效益等重大问题，因此在水能规划的基础上，根据水电站水头和负荷的工作 范围，正确地进行水轮机选择是水电站设计的主要任务之一。 3.13.1 机组台数与单机容量的选择机组台数与单机容量的选择 3.1.13.1.1 水轮机的选型原则和任务水轮机的选型原则和任务 （一）水轮机选型的一般原则为： （1）机型的技术特性应适应该电站的水资源条件。 （2）尽可能缩短水电站的施工期，使机组早日投产，满足国民

21、经济的需要。 （3）水轮机的运行稳定可靠，机动灵活，满足安全供电。 （4）力求水轮机的平均效率较高，使水电站获得较大的动能效益，尽可能降低水 电站造价，做到经济合理。 （5）考虑到供货的现实性，中小型水电站的水轮机要符合通用化、系列化、标准 化、的要求。 （6）水轮机的制造、运输、安装、运行方便。 上述原则应根据水电站的具体条件，权衡利弊，选出技术上先进可靠、经济上合 理的水轮机方案。 （二）水轮机选型的主要任务是： （1）确定水轮机的特征水头（最大水头、最小水头、设计水头、加权平均水头等） 。 （2）选择水轮机的台数和型号。 （3）选定水轮机的标称直径、额定转速、吸出高程、安装高程等参数。 （4）确定水轮机的蜗壳和尾水管的型式和尺寸。 （5）确定调速器、油压装置的型式和尺寸。 （6）估算发电机的尺寸和重量等。 3.1.23.1.2 机组台数的选择机组台数的选择 水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量可以 拟定出不同的机组台数方案。当机组台数不同时，单机容量不同，水轮机的转轮直径、 转速也就不同，有时甚至水轮机的型号也会改变，从而