畢業(yè)設(shè)計-廠房設(shè)計說明書5開題報告4頁

1、若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計開題報告 若水電站廠房設(shè)計開題報告 一 廠房的任務(wù)和組成 水電站廠房是水電站主要建筑物之一，是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施。廠房中 安裝水輪機、發(fā)電機和各種輔助設(shè)備。通過能量轉(zhuǎn)換，水輪發(fā)電機發(fā)出的電能，經(jīng)變壓器、 開關(guān)站等輸入電網(wǎng)送往用戶。所以說水電站廠房是水、機、電的綜合體，又是運行人員進(jìn) 行生產(chǎn)活動的場所。其任務(wù)是滿足主、輔設(shè)備及其聯(lián)絡(luò)的線、纜和管道布置的要求與安裝、 運行、維修的需要；為運行人員創(chuàng)造良好的工作條件；以美觀的建筑造型協(xié)調(diào)與美化自然 環(huán)境。 水電站廠區(qū)包括： （1）主廠房。布置著水電站的主要動力設(shè)備（水輪發(fā)電機組）和各種輔助設(shè)備的主機室 （主機

2、間），及組裝、檢修設(shè)備的裝配場（安裝間），是水電站廠房的主要組成部分。 （2）副廠房。布置著控制設(shè)備、電氣設(shè)備和輔助設(shè)備，是水電站的運行、控制、監(jiān)視、 通訊、試驗、管理和運行人員工作的房間。 （3）主變壓器場。裝設(shè)主變壓器的地方。電能經(jīng)過主變壓器升高到規(guī)定的電壓后引到開 關(guān)站。 （4）開關(guān)站（戶外高壓配電裝置）。裝設(shè)高壓開關(guān)、高壓母線和保護(hù)措施等高壓電氣設(shè)備 的場所，高壓輸電線由此將電能輸往用戶，要求占地面積較大。 水電站廠房主要由水流系統(tǒng)、主機組及其附屬設(shè)備系統(tǒng)、電氣設(shè)備系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。 水流系統(tǒng)的主要設(shè)備包括壓力管道、進(jìn)水閥、蝸殼、水輪機、尾水管和尾水閘門等。主機 組及其附屬設(shè)備系統(tǒng)包括

3、水輪機、水輪發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)、勵磁調(diào)節(jié)裝置、調(diào)速器操作柜 及其油壓裝置、自動化裝置、油氣水系統(tǒng)、起重調(diào)和、各種試驗、維修設(shè)備等。電氣設(shè)備 系統(tǒng)由兩部分組成：一次回路輸變電設(shè)備和二次回路控制設(shè)備。前者包括從水輪發(fā)電機引 出線端到輸電線路之前的隔離開關(guān)、斷路器、電流電壓互感器和主變壓器等。后者包括以 中央控制室為中心的控制、保護(hù)、檢測、監(jiān)視、機旁控制盤、自動及遠(yuǎn)動裝置、通訊及調(diào) 度設(shè)備和直流系統(tǒng)設(shè)備等。 二水電站廠房的發(fā)展 由于水電站的開發(fā)方式、樞紐布置、水頭、流量、裝機容量、水輪發(fā)電機組形式等因 素，及水文、地質(zhì)、地形等條件的不同，加上政治、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及國防等因素的影響，廠 房的布置方式也各不相

4、同，所以廠房的類型有各種不同的劃分，例如按機組工作特點可分 為立式機組廠房、臥式機組廠房。根據(jù)廠房在水電站樞紐中的位置及其結(jié)構(gòu)特征，水電站 廠房可分為以下三種基本類型： （1）壩后式廠房。廠房位于攔河壩下游壩趾處，廠房與壩直接相連，發(fā)電用水直接穿 過壩體引人廠房，如丹江口水電站廣房。興建中的三峽水電站廠房也是壩后式的。在壩后 式廠房的基礎(chǔ)上，將廠壩關(guān)系適當(dāng)調(diào)整，并將廠房結(jié)構(gòu)加以局部變化后形成的廠房型式還 包括： 1）挑越式廠房：廠房位于溢流壩壩趾處，溢流水舌挑越廠房頂泄人下游河道，如貴 州烏江渡水電站廠房。 2）溢流式廠房：廠房位于溢流壩壩趾處，廠房頂兼作溢洪道，如浙江新安江水電站 廠房。 3

5、）壩內(nèi)式廠房：廠房移人壩體空腹內(nèi)，如位于溢流壩壩體內(nèi)的江西上猶江水電站廠 房，或設(shè)置在空腹重力拱壩內(nèi)的湖南鳳灘水電站廠房。 （2）河床式廠房。廠房位于河床中，本身也起擋水作用，如廣西西津水電站廠房。 若廠房機組段內(nèi)還布置有泄水道，則成為泄水式廠房（或稱混合式廠房），如長江葛洲壩 水利樞紐大江、二江電廠的廠房內(nèi)均設(shè)有排沙用的泄水底孔。 （3）引水式廠房。廠房與壩不直接相接，發(fā)電用水由引水建筑物引人廠房。當(dāng)廠房 設(shè)在河岸處時稱為引水式地面廠房，如浙江湖南鎮(zhèn)水電站廠房。引水式廠房也可以是半地 下式的，如浙江百丈漈一級水電站廠房，或地下式的，如云南魯布革水電站廠房。 電站廠房還可按機組類型分為豎軸機組

6、廠房及橫軸機組廠房；按廠房上部結(jié)構(gòu)的特點 分為露天式、半露天式和封閉式廠房；或按水電站資源的性質(zhì)分為河川電站 （常規(guī)水電站） 廠房、潮汐電站廠房以及抽水蓄能電站廠房等等。 我國水電站建設(shè)中廠房型式日趨多樣化，除一般的壩后式和引水式地面廠房以上外， 有大型的低水頭河床式廠房，高水頭的沖擊式廠房，大跨度地下廠房，墩內(nèi)式廠房，壩內(nèi) 式廠房和大型溢流式（挑越式）廠房等。主廠房的結(jié)構(gòu)規(guī)模越來越大，其高度達(dá)80米以 上，跨度達(dá)30米以上。地下廠房的開挖跨度已超過 25米，并成功地采用了噴錨支護(hù)的結(jié) 構(gòu)型式。廠房下部結(jié)構(gòu)中，成功地采用了靜水頭在30米以上的圓斷面鋼筋混凝土蝸殼和 水頭在65米以上的梯形斷面鋼

7、筋混凝土蝸殼。 隨著地下工程設(shè)計理論和施工技術(shù)的發(fā)展、抽水蓄能電站的建設(shè)，地下廠房的應(yīng)用越 來越多。在陡峻的峽谷地形條件下和巖石堅固完整的地質(zhì)條件下修建水電站廠房，地下廠 房常作為首選方案。由于布置、設(shè)備和調(diào)控技術(shù)的改進(jìn)，地下廠房的工程造價在不斷降低， 施工工期也在不斷縮短。地下廠房的應(yīng)用還為輸水系統(tǒng)的選線、布置提供了更多的靈活性。 據(jù)第二次世界大戰(zhàn)后不完全統(tǒng)計，世界上已建成和正在建造的地下水電站廠房就有300多 座，其中最大的電站裝機容量已超過 500萬千瓦（加拿大的La Gran de水電站為533萬千 瓦）。我國建成的容量大于1萬千瓦的地下水電站已有30余座，其中裝機容量達(dá)928萬千 瓦

8、的龍羊峽地下水電站也已建成投入運行。在抽水蓄能電站中，高水頭蓄能機組因水泵工 況的需要，機組的安裝高程常比下水庫最低水位低得多（可達(dá)2025米），如采用地面廠 房，廠房很高，隨的外水壓力和土（山巖）壓力很大，強度、穩(wěn)定要求難以滿足，工程量 過大，所以高水頭蓄能電站往往采用地下廠房。 三 水電站廠房設(shè)計的程序 我國大中型水電站設(shè)計一般分為四個階段：預(yù)可行性研究、可行性研究、招標(biāo)設(shè)計及 施工詳圖。 預(yù)可行性研究的任務(wù)是在河流（河段）規(guī)劃和地區(qū)電力負(fù)荷發(fā)展預(yù)測的基礎(chǔ)上，對 擬建水電站的建設(shè)條件進(jìn)行研究，論證該水電站在近期興建的必要性、技術(shù)上的可行性和 經(jīng)濟(jì)上的合理性。在這個階段中，對廠房不進(jìn)行具體設(shè)

9、計，而只基本選定電站規(guī)模，初選 樞紐布置方式及廠房的型式，繪出廠房在樞紐中的位置，估算工程量。 可行性研究的任務(wù)是通過方案比較選定樞紐的總體布置及其參數(shù)，決定建筑物的型 式和控制尺寸，選擇施工方案、進(jìn)度和總布置，并編制工程投資預(yù)算，闡明工程效益。在 該階段中，對廠房設(shè)計的要求是根據(jù)選定機組機型、電氣主結(jié)線圖及主要機電設(shè)備，初步 決定廠房的型式、布置及輪廓尺寸，繪出廠區(qū)及廠房布置圖，進(jìn)行廠房穩(wěn)定計算及必要的 結(jié)構(gòu)分析，提出廠房工程地質(zhì)處理措施。 招標(biāo)設(shè)計中要對可行性研究中的遺留問題進(jìn)行必要的修改與補充，落實選定方案工 程建設(shè)的技術(shù)、施工措施，提出較詳細(xì)的工程圖紙和分項工程的工程量，提出施工、制造

10、 與安裝的工藝技術(shù)要求以及永久設(shè)備購置清單，編制招標(biāo)文件。 在施工詳圖階段，則陸續(xù)對各項結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)部設(shè)計和結(jié)構(gòu)計算，并擬定具體施工方 法，繪出施工詳圖。對廠房設(shè)計而言，雖然廠房的型式、布置及輪廓尺寸在招標(biāo)設(shè)計中已 經(jīng)決定，但機電設(shè)備供貨合同尚未簽訂，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計尚未進(jìn)行，故一切決定都還是近 似的。在施工詳圖階段，要根據(jù)更詳盡確鑿的各種資料，進(jìn)行每個構(gòu)件的細(xì)部設(shè)計和結(jié)構(gòu) 計算，最終確定廠房各部分的尺寸。 四設(shè)計準(zhǔn)備和計劃 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計。若水電站位于沅水一級支 流巫水下游峽谷河段，下距會同縣若水鄉(xiāng)鎮(zhèn) 2km距洪江市15km。壩址下游2km有洪江 綏寧省級公路

11、從若水鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)過，交通較為便利。該工程原規(guī)劃擬定正常蓄水位245m由于 水庫興建庫區(qū)淹沒損失大，且淹沒省級重點保護(hù)單位高椅古民居。為避免庫區(qū)高椅古 民居淹沒，早日實現(xiàn)中級電氣化縣目標(biāo)，2002年5月對若水河段規(guī)劃進(jìn)行了重新復(fù)核， 使原一級開發(fā)改為二級開發(fā)，并經(jīng)省廳審查通過。復(fù)核后本工程初擬正常蓄水位192m迥 水至高椅壩址，庫容0.0738億m,裝機16MW是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、旅游等綜 合效益的水電工程，樞紐建筑物由溢流閘壩、重力式擋水壩、右岸引水發(fā)電隧洞和引水式 廠房組成。 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的鞏固、延伸、拓展和系統(tǒng)化，有利于提 高學(xué)生的調(diào)查研究、理論分析、計算機等

12、方面的能力。根據(jù)若水電站的總體規(guī)劃與廠房設(shè) 計的任務(wù)要求和老師提供的參考意見，擬從以下開展工作。 第一、二周： 查找外文資料并翻譯， 借鑒外國在水電方面的經(jīng)驗。 熟悉原始資料和規(guī)范要求，對工程的地形、地質(zhì)、水文氣象、施工條件和樞紐建筑 物的組成等因素進(jìn)行廠房位置選擇。 第三、四周： 根據(jù)已知基本資料選擇廠房型式。 廠區(qū)機電設(shè)備選擇，主要包括水輪機、水輪發(fā)電機、調(diào)速器、油壓裝置、起重機等， 確定各機電設(shè)備的類型及尺寸。 廠區(qū)機電設(shè)備的布置，要考慮到輔助設(shè)備位置的協(xié)調(diào)（包括調(diào)速系統(tǒng)、油、水、氣 系統(tǒng)設(shè)備的布置）、廠房內(nèi)吊車的工作范圍及規(guī)格尺寸，廠內(nèi)電氣設(shè)備布置的協(xié)調(diào)、 廠內(nèi)上下各層的交通聯(lián)系（樓梯、吊車孔、交通道等的布置及尺寸）、主要設(shè)備的檢 修工作、廠房各部件的結(jié)構(gòu)尺寸等。繪制下壩址廠房縱剖面圖、橫剖面圖、水輪機 層平面圖、發(fā)電機層平面圖、蝸殼層或尾水管層平面圖，共3-4張。 第五、六、七、八周： 主副廠房的布置，包括主廠房長度、寬度、高度的確定及機電設(shè)備的布置位置的確 定，副廠房位置及大小的確定，安裝間位置及大小、高程的確定。 主副廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括廠房樓板、吊車梁、蝸殼、機墩等的結(jié)構(gòu)設(shè)計。