水电站厂房的设计论文

1、 绪论水电站厂房是水电站要紧建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。因此讲水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员制造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。水电站厂区包括：（1）主厂房。布置着水电站的要紧动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的要紧组成部分。（2）副厂房。布置着操纵设备

2、、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、操纵、监视、通讯、试验、治理和运行人职员作的房间。（3）主变压器场。装设主变压器的地点。电能通过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。（4）开关站（户外高压配电装置）。装设高压开关、高压母线和爱护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的阻碍，厂房的布置方式也各不相同，因此厂房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。依照厂房在水电站枢纽中的位置及其

3、结构特征，水电站厂房可分为以下三种差不多类型：1. 坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房。 2. 河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如广西西津水电站厂房。若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），。 3. 引水式厂房。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。 水电站厂房是专门的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其设计有以下的特点: （1）厂房内安装水轮机发电机组和辅助设备,以及操纵操作和进行量测的设备,要紧任务是发电,因此厂房设计必须保证机电设备的安全运行

4、和提供良好的维护条件。 （2）水电站厂房是水工、机械和电机以及自动操纵、电子设备的综合体,在设计、施工和运行中,必须把几个方面配合好,使综合体优化。 （3）水电站厂房设计应力求紧凑和简单,使建筑上美观,运行方便,而不求豪华。 （4）厂房内运行治理人员应力求精简,应保证他们有良好工作条件和卫生环境。 （5）水电站厂房多建在偏僻地区,而机电设备一般既大又重,因此必须有较好的对外交通运输条件。 （6）设计水电站厂房时,要依照当地的地形、地质和水文条件,既考虑安排好压力输水管的进水和尾水管的出水条件,又要考虑到厂房与变压器和开关站在布置上的配合要求。 由上述特点可见,水电站厂房设计是比较复杂的,其中最

5、关键的是要选择好水轮发电机组,即要尽可能选用转速高、尺寸小、重量轻的机组,因为厂房尺寸和起重设备的规模等差不多上随着机组的尺寸而定的。关于一般的地面式厂房,选择合适的吸出高度也是特不重要的。而且,全厂的机组台数不宜太多。总之,在设计中要做多个比较布置方案,进行技术经济、运行治理综合比较,以选择确定最优设计方案。第一章 水电站厂房的位置及形式选定第一节 水电站厂房的选择 依照报告审查会决定采纳钢筋混凝土面板堆石坝为坝型，选中坝址建坝。左岸河岸式溢洪道，右岸长隧洞引水，在桐子营大桥以下420米处河道右侧建岸边厂房的枢纽总体布置方案。通过工程所在地区水文、地质、地形、地貌构造，初步拟定在桐子营大桥以

6、下420米处，靠近贡水河的右岸桔园处建设厂房，采纳引水式厂房布置形式，通过有压隧洞引水。选此处是因为该地区位于角砾岩、粉砂岩岩基上，地基比较好，地势平坦、开阔，厂房容易布置，从而工程开挖量小，交通便利，可节约材料和费用，便于工程的施工，另外，该地区靠近汞水河，从而比较容易泄水。第二节 厂房布置方岸的选定 方岸一：主厂房位于桔园平坦处，副厂房位于主厂房上游一侧，升压站紧接副厂房，尾水渠布置在主厂房下游，斜对河岸。那个方岸的优点是（1）基础开挖几劈坡工程量小。（2）尾水出口与河道斜交，免受下泄洪水的顶托。（3）升压站紧接副厂房，缩短了引出线的长度。 方岸二：副厂房位于主厂房的两侧，位于进厂公路的一

7、侧，升压站位于主厂房的左侧，尾水渠布置在主厂房的下游。那个方岸的优点是（1）靠近公路，交通便利。（2）升压站远离副厂房，延长了引出线的长度。 关于上述两个方岸的比较，能够得出结论：方岸一，工程量小，主副厂房布置紧凑，厂区布置合理，虽有一些不足之处，但较方案二是利多弊少，故采纳方案一。第二章 下部结构的设计与布置第一节 水轮机的计算一、水轮机型号及要紧参数选择： 1.水电站最大水头=65.89m，设计水头=50.4m，加权平均水头=50.4m,最小水头=35.7m，装机容量为24MV，初步布置2台机组，则单机容量为12MV。 2. 水轮机型号选择依照该水电站的水头变化范围35.7m65.89m,

8、在水轮机系列型谱表3-4，查出合适的机型有HL230和HL220,现将这两种水轮机作为初选方案，分不求出其有关系数，并进行分析。水轮机HL230型水轮机方案的要紧参数选择 （1）转轮直径计算 查表3-6可得HL230型水轮机在限制工况下的单位流量=1110L/S=1.11/s,效率=85.2%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量=1.11/s,效率=86.0%，设=97%水轮机的额定出力 =12371KW,上述的、和=12371KW、=50.4m代入式 =1.85m 2.1选用与之接近而偏大的标称直径=2.0m（2）转速n的计算 查表3-4可得HL230水轮机在最有工况下单位转速=7

9、1.0r/min,初步假定=71.0r/min,将已知的和=50.4m，=2.0m代入式 n=252.0r/min,选用与之接近而偏大的同步转速n=300r/min. 2.23.效率及单位参数修正HL230型水轮机在 最优工况下的模型最高效率为=90.7%，模型转轮直径为=0.404，依照式3-14 可得原型效率：=1-=1-=93.2% 2.3 则效率修正值为=93.2%-90.7%=2.5%. 考虑到模型与原型水轮机在 制造工艺质量上的差异，常在已求得的值中再减去一个修正值。先取=1.7%，则可得效率修正值为=1.7%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 （与上述假定值相同）

10、单位转速的修正值按下式计算： 2.4 则 =由于，按规定单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。由上可见原假定的=86%、是正确的，那么上述计算及选用的结果，是正确的。4.工作范围的检验 在选定，后，水轮机的及各特征水头相对应的即可计算出来。水轮机在下工作时，其即为，故=1.0241.11/s 2.5则水轮机的最大引用流量为与特征水头和相对应的单位转速为 2.6r/min在HL230型水轮机模型综合特性曲线图上分不绘出，的直线，这三根直线所围成的水轮机工作范围（图中阴影部分）差不多上包含了该特性曲线的高效率区，因此关于HL230型水轮机方案，所选定的参数，是合理的。5.吸出高度计算 由水

11、轮机的设计工况参数=84.52r/min,在图上可查得相应的气蚀系数约为，并在图2-26上查得气蚀系数的修正值约为，由此可求出水轮机的吸出高度为： 2.7可见HL230型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。二、水轮机HL220型水轮机方案的要紧参数选择 1. 转轮直径的计算查水力机械可得HL220型水轮机在限制工况下的单位流量=1150L/S=1.15/s,效率=89.0%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量=1.15/s,效率=90.0%，设=97%水轮机的额定出力 =12371KW上述的、和=12371KW、=50.4m代入式 =选用与之接近而偏大的标称直径=2.0m2. 转速n的

12、计算 水力机械查表3-4可得HL220水轮机在最有工况下单位转速=70.0r/min,初步假定=70.0r/min,将已知的和=50.4m，=2.0m代入式n=248.5r/min,选用与之接近而偏大的同步转速n=250r/min.3. 效率及单位参数修正 可得HL230型水轮机在 最优工况下的模型最高效率为=91.0%，模型转轮直径为=0.46，依照式3-14 可得原型效率=1-=1-=93.3%则效率修正值为=93.3%-91.0%=2.3%. 考虑到模型与原型水轮机在 制造工艺质量上的差异，常在已求得的值中再减去一个修正值。先取=1.3%，则可得效率修正值为=1.0%，由此可得原型水轮机

13、在最优工况和限制工况下的效率为 （与上述假定值相同）单位转速的修正值按下式计算：则 =由于，按规定单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。由上可见原假定的=90.0%、是正确的，那么上述计算及选用的结果，是正确的。4. 工作范围的检验 在选定，后，水轮机的及各特征水头相对应的即可计算出来。水轮机在下工作时，其即为，故=0.968mm,取 3.30因，取 3.31推断大小偏心，因为mmmm,因此按大偏心受压构件计算mm. 3.32关于级钢筋查水工钢筋混凝土结构学得。3.33因此按最小配筋率计算，查附录四表3知=.选用。 3.34 3.353.36选用在负向弯矩作用下，立柱外侧受拉，因此必须

14、通过配筋计算来保证柱得外侧受拉强度。已知M=-535.38KN.M,N=439.73KN, =2945(即正向弯矩时配置得)按上述同样方法计算得知，按大偏心受压构件计算：选用2.截面-，因截-面得两组内力设计值均小于截面-两组对应内力设计值，配筋时只需将截面-配置得钢筋直通至截面-即可，不用作配筋计算。3.截面-，已知M=-111.77KN.M, N=262.50KN, b=h=500MM，取a=40MM，其余资料同截面-。上柱计算长度，因此需要考虑纵向弯曲得阻碍。求值;=426mmmm,取因，取推断大小偏心，因为mmmm,因此按大偏心受压构件计算mm.关于级钢筋查水工钢筋混凝土结构学得。因此

15、按最小配筋率计算，查附录四表3知=.选用。 选用在正向弯矩M=5.03KN.M及相应轴力N=236.25KN作用下，经计算承载力满足要求。4.箍筋配置剪跨比，上柱，取下柱，取。因为-截面最大剪力V=-39.40KN,N=262.50KN -截面最大剪力V=7.82KN，N=773.26KN-截面最大剪力V=-58.08KN，N=439.73KN 因此按构造配箍筋：依照规范柱中非加密区选用双肢箍，加密区配置双肢箍。因此，经验算满足箍筋最小配筋率得要求。为了防止中间纵向钢筋得曲凸，还需添置附加箍筋。图3-9 柱配筋图总 结这次我所做的设计题目是水电站厂房设计。设计开始的第一周，从图书馆和老师那儿得

16、到了专门多所需的参考资料，图纸和规范。从第二周开始，进行了厂房的位置选择和型式拟定，依照老师给出的地质、水文、气象及地震等级资料并综合考虑当地、经济条件和施工难度等因素,结合工程有关条件,选择在桐子营大桥以下420米桔园平坦处建厂房，采纳引水式厂房布置形式。从第三周开始，我就开始厂房下部结构的计算。依照原始资料给定的水位和装机容量来进行厂房内部计算，其中厂房的水轮机通过两种方案的比较，最终选定水轮机的型号，紧接着又进行厂房尺寸的拟定，后来又进行厂房的平面布置。从第七周开始我开始对厂房上部结构进行设计，其中有吊车梁，牛腿和排架结构的设计和配筋，通过裂缝开展宽度和挠度检算各项指标都符合规范要求。在

17、那个时期的设计过程中难度最大的是排架的结构计算，由于往常对荷载组合方面在往常的学习中只是有所涉及但未深入学习，因此在那个方面花费的时刻比较多，最后通过杨老师的耐心指导，多次返工后，才完成了此项计算。通过验算，各项指标都符合规范要求。从而圆满的完成了该水电站厂房设计。致谢 首先对XXX老师表示真挚的谢意。在杨老师的细心指导和关心下，使我的毕业设计顺利完成，通过毕业设计使我对所学课程进行了综合运用，差不多掌握了水电站厂房的设计思路，在设计过程中，自己获益非浅。因为本次设计工作量比较大,有些知识往常未曾涉及,因此在设计的过程中遇到的困难也较多,在设计指导过程中季老师循循善诱和一丝不苟的态度也深深地阻

18、碍了我。在做毕业设计期间，天天都有老师的身影，处处差不多上老师的叮咛。当大伙儿在设计过程出现疑问和困惑时老师们都会详细解答。再次对杨老师的辛勤指导表示感谢，请老师同意我诚挚的谢意。在设计的最后一段时刻里,杨老师给我们提供了优越的设计环境,再次感谢老师给我们提供了有些研究生还得不到的待遇；老师给我们悉心指导，随时答疑，这是不人没有得到的学习条件。我们同组的伙伴也随时交换思想，研究出最合理的解决方案，使设计更加合理。老师不仅关于我们提出的问题随时解答,同时教我们做人的道理。在设计的生活里。我们和老师朝夕相处,这使我深深的感受到老师积极向上的人生态度,严谨的治学要求, 渊博的理论知识,丰富的实践经验无一不是我今后的努力方向和追求的目标。再次要感谢我的同组伙伴们。在做设计的生活里,我们相互关心，相互讨论，我们是一个团队,因此为了顺利完成设计任务,我们共同努力，共同进步。在做设计的同时，我的团队合作能力也得到了专门大的提高.再次衷心的感谢XXX老师孜孜不倦的教导和同组伙伴们