三岔河电站厂房枢纽布置设计及深入部分设计

三岔河电站厂房枢纽布置设计及深入部分设计

摘要

本毕业设计承担水利水电枢纽工程中水电站厂房设计的部分工作。根据已有的原始资料和该处地形图进行设计，主要内容有：压力前池、压力钢管总体布置，水电站厂房的总体布置，水轮机型号的选择，蜗壳尺寸的确定，尾水管尺寸的确定，水电站厂房尺寸的确定等，并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。深入部分为厂房排架的设计，包括确定柱的截面尺寸、排架上单荷载计算、内力计算、内力最不利组合、柱的截面承载力计算、配筋计算、柱裂缝宽度验算等。

在设计过程中通过参考《小型水电水电站》、《水电站机电设计手册》、《水电站厂房设计》等规范，以及《水力机械》、《水电站建筑物》、《水工钢筋混凝土》等教科书，结合所学的专业基础知识，确定建筑物设计的经济性和合理性，设计成果详见设计说明书和计算说明书。

毕业设计是一次对专业基础知识的巩固和实践，不仅提高了我的制图水平和撰写专业技术报告的水平，同时也锻炼了我思考问题和解决问题的能力。

关键词：压力前池；压力钢管；厂房；水轮机；厂房排架。

题目：三岔河电站厂房枢纽布置设计及部分深入设计 1

Topic 2

毕业设计（论文）任务书 3

学位论文原创性声明 4

摘要 9

Abstract 10

绪论 11

第 1 章基本资料 13

1.1 工程概况 13

1.2 压力前池工程地质条件 14

1.2.1 前池池身工程地质评价 14

1.2.2 泄水道工程地质评价 15

1.2.3 压力管道工程地质评价 17

1.3 厂区建筑物工程地质条件 20

1.3.1 地形地貌及物理地质现象 20

1.3.2 地层岩性 21

1.3.3 地质构造 22

1.3.4 厂房建筑物工程地质评价 22

1.3.5 尾水渠工程地质评价 25

1.4 天然建筑材料 26

1.4.1 石料 26

1.4.2 土料 27

第 2 章工程等级和建筑物级别的确定 29

2.1 工程等级的确定 29

2.2 建筑物级别的确定 29

第 3 章压力前池 31

3.1 压力前池位置选择和布置型式 31

3.2 压力前池尺寸的拟定 33

3.3 进水口水头损失 33

3.4 压力前池泄水建筑物及泄水槽的设计 34

3.4.1 溢流堰尺寸的确定 34

3.4.2 堰面曲线 34

3.4.3 泄槽 35

第 4 章压力钢管 37

4.1 压力钢管的线路选择 37

4.2 压力钢管供水方式 37

4.3 压力钢管引近方式 38

4.4 压力钢管的材料、敷设方式和支承方式 38

4.4.1 钢材性能的基本要求 38

4.4.2 明钢管的敷设和支承方式 39

4.5 压力钢管直径的选择 39

4.6 压力钢管的设施和构造 40

4.6.1 接缝与接头 41

4.6.2 弯管段 41

4.6.3 压力钢管阀附件 42

4.7 压力钢管的水力计算 43

4.8 明钢管管壁厚度的估算 44

4.9 镇墩与支墩的设计 45

4.9.1 镇墩的设计 45

4.9.2 支墩的设计 46

第 5 章水轮机 50

5.1 机组台数与单机容量的选择 50

5.1.1 机组台数的选择 50

5.1.2 机组单机容量的选择 52

5.1.3 水电站工作水头 52

5.2 水轮机型号及装置方式的选择 52

5.2.1 水轮机型号的选择 52

5.2.2 装置方式的选择 52

5.3 水轮机参数计算 53

5.3.1 HL220 型水轮机方案主要参数选择 53

5.3.2 HL230 型水轮机方案主要参数选择 54

5.3.3 HL220 和 HL230 方案比较分析 56

5.4 蜗壳的形式及其主要尺寸的确定 57

5.4.1 蜗壳形式的选择 57

5.4.2 断面形状及包角的选择 58

5.4.3 进口断面面积及尺寸的确定 58

5.5 尾水管的型式及其主要尺寸的确定 61

5.5.1 尾水管的形式 61

5.5.2 弯肘形尾水管部分尺寸的确定 61

5.6 选择相应的调速设备及油压装置 63

5.6.1 调速设备的选择 63

5.6.2 接力器的选择 64

5.6.3 调速器的选择 65

5.6.4 液压装置的选择 65

5.7 发电机主要尺寸估算和冷却方式 66

5.7.1 发电机型式和冷却方式的选择 66

5.7.2 水轮发电机的结构尺寸 66

5.7.3 外形尺寸估算 67

第 6 章水电站厂房设计 70

6.1 厂区枢纽平面布置 70

6.2 主厂房平面设计 70

6.2.1 主厂房长度的确定 70

6.2.2 主厂房宽度确定 73

6.3 主厂房剖面设计 74

6.4 副厂房的布置与设计 75

第七章厂房排架（深入设计） 76

7.1 确定柱的截面尺寸 76

7.2 排架上的荷载计算 77

7.2.1 恒载设计值 77

7.2.2 活载设计值 77

7.2.3 风荷载 77

7.2.4 吊车荷载 78

7.3 内力计算 79

7.3.1 永久荷载 79

7.3.2 活荷载产生的内力 83

7.4 内力的最不利组合 87

7.5 柱的截面承载力计算 90

7.6 柱裂缝宽度验算 95

结论 98

总结和体会 99

谢辞 101

参考文献 102

附录一外文翻译 104

绪论

水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体，是水能转化为电能的生产场所，也是运行人员进行生产和活动的场所。其任务是通过一系列工程措施，将水流平顺的引入水轮机，使水能转换成为可供用户使用的电能，并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，创造良好的安装、检修及运行条件，为运行人员提供良好的工作环境。水电站厂房设计的发展随着生产力的发展而在不断的发展,且随着人们生活水平的提高逐渐向以人为本的方向发展，厂房设计的方法也随着计算机的发展有了很大的提高和改进。

毕业设计是学生在学校期间的最后一门必修课，也是一次全面性总结。通过毕业设计可以巩固、加深学生所学的基础知识和专业知识，提高运用所学知识和解决实际问题的能力，培养学生敢于创新的精神，并能正确地将独创精神和科学的态度相结合，使学生初步掌握专业设计的流程和方法，熟练运用计算机等工具。通过同学们在一起的交流与协作,培养大家的协同合作能力，树立较强的工作概念、工程概念、经济概念，为将来顺利走向工作岗位提供业务知识和能力的保证。

水电站设计是水利水电工程建设设计工作的重要组成部分，其中整个水电站厂房的枢纽布置是个很复杂的问题，这主要是因为方案选择要考虑多方面的因素。此外，厂房中各设备的布置也要考虑众多因素。我们需要针对设计中所遇到的具体问题，运用所学知识，参考相应的书籍、规范以及一些实际工程资料，找到其解决方法。在对设计图的处理上，运用了Auto-CAD的基本知识，使得绘图更加方便、快捷，从而避免了手工绘图的种种不便，提高了工作效率。同时，也运用了Word文档、Excel表格的知识，加深了我们计算机办公软件的运用。

限于本人的水平，也限于时间，由于缺乏实践经验，在设计中难免存在疏漏和不妥之处，敬请老师和同学们予以批评和指正。

结论

本次毕业设计是对某引水式水电进行厂区枢纽布置，根据已有的原始资料和该处地形图进行相应的建筑物设计。通过资料给定的装机容量为24MW，引用流量为44m3/s，确定出该工程规模为小（I）水电站，工程等别为IV等。通过设计压力前池的正常水位为220m，确定出最高水位为220.55m，最低水位为218.89m，从而计算出厂房的最大水头为59.48m，最小水头57.82m，设计水头为58.93m。确定水位以后对照相关资料，根据计算结果画出压力前池、压力钢管、厂房及相关建筑物的平面布置图。

深入部分设计为厂房排架设计，主要包括确定柱的截面尺寸、排架上单荷载计算、内力计算、内力最不利组合、柱的截面承载力计算、配筋计算、柱裂缝宽度验算等。

本次设计使用excel计算，使用CAD制图，图纸共为5张，设计结果符合规范要求。毕业设计是对所学知识的综合巩固，同时也考察了我们对基础知识的掌握程度，提高了我们分析问题和解决问题的能力，树立了严肃认真、刻苦钻研、实事求是的良好的学习习惯，开拓了我们的视野，为我们今后走向工作岗位打下了良好的基础。

参考文献

[1]马善定，汪如泽，水电站建筑物，中国水利水电出版社，1996年10月第2版；

[2]金钟元，水力机械，中国水利水电出版社，1992 年6月第 23 版；

[3]姜晨光，小水电站设计要点，化学工业出版社，2012年11月北京第1 版；

[4]陈坤，姚珍格，李柯君，小型水电站，北京小红门印刷厂印刷，1993年8月第2版；

[5]吴持恭，水力学(第四版)，上册及下册，高等教育出版社，2007年；

[6]湖北省水力勘测设计院，小型水电站机电设计手册，水力电力出版社；

[7]水电站机电设计手册编写组，水电站机电设计手册（水力机械），电力工程水利水电出版社， 1983年；

[8]水电站厂房设计规范，SD335-89，水力电力出版社，1990年；

[9]林继镛，王光纶，水工建筑物，中国水利水电出版社，2009年5月第5版；