水电站设计论文
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水电站设计论文范文第1篇
XX水电站6#山梁位于坝址左岸F5断层下游侧地段。在该处山坡布置有高线（EL.1380m）、坝顶（EL.1245m）、中线（EL.1140m）和低线（EL.1000m）四层公路，河床及岸边布置有水垫塘二道坝、下游围堰和导流隧洞出口等水工建筑物，在坝顶公路和高线公路之间（靠瓦斜路沟侧）布置有左岸砂石加工系统。6#山梁的天然山坡及开挖边坡的稳定程度对上述工程运行期特别是施工期的安全影响重大。
2001年9月，在公路开挖爆破过程中引发一定范围的岩体倾倒错落塌滑，在高线公路无法明挖通过的同时，6#山梁塌滑岩体周边仍余留部分危岩，威胁公路和导流洞出口施工及运行安全，并可能制约截流工期；2002年6月，云南澜沧江水电开发有限责任公司邀请国内知名边坡专家到现场踏勘、考察和咨询后，明确对6#山梁必须采取工程措施，确保开挖边坡在施工期的稳定，并提高山坡整体稳定安全度。
2地形地质条件
6#山梁综合治理的平面范围见附图所示。在Ⅲ级断层F5与F23之间，大部分地段基岩，仅局部山坳及冲沟中有第四系堆积物分布。山坡平均坡度约40°，局部地段分布有早期崩塌作用形成的陡壁。现公路开挖形成的边坡形态多呈陡缓转折的阶梯状。
出露地层主要为中深变质岩系及第四系，岩层呈单斜构造横河分布，陡倾上游，主要岩性为黑云花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩，它们虽均属坚硬的块状岩石，但后者的抗风化能力相对较弱。第四系堆积层主要为碎石质砂粉土夹块石及块石层和开挖堆渣，高程1200m以上分布较薄，厚度约0.5m~5m。
岩层产状为N70°~85°W,NEÐ65°~85°，主要结构面走向近EW及近SN，倾角多陡立。根据结构面的规模划分，该地段主要分布有F5、F19、F23、F15四条Ⅲ级陡倾断层和两组Ⅳ级陡倾结构面（小断层f和挤压面gm）。普通发育对边坡稳定程度关系较大的Ⅴ级结构面（节理）主要发育三组：①近SN向陡倾节理组（顺河向节理），产状为N0°~10°E，SE∠75°~90°，延伸一般2m~5m，最长可达10余米，间距20cm~50cm，在局部地段分布有宽5m~10m的节理密集带；②NWW向节理组（横河向节理），产状N65°~85°W，NE∠55°~80°，延伸一般1m~3m，间距30cm~50cm；③顺坡向中缓倾角节理组，产状为N20°W~N20°E，SW~NW∠30°~45°，该组节理在微风化~新鲜岩体中相对不发育，延伸较短。
边坡岩体以均匀风化为主，风化层厚度主要受岩性、构造和地形控制。一般在地形凸出的山脊部位风化厚度大，山坳、冲沟地段的风化层相对较薄；在坡顶和角闪斜长片麻岩分布地段的地形较平缓部位，常出现较厚的全、强风化层。
6#山梁地势陡峻，卸荷作用强烈。卸荷现象主要表现为生成顺坡向中缓倾角剪切裂隙和陡倾角拉张裂隙，岸坡常在此基础上产生崩塌等失稳现象。
本地区地表水和地下水的最低排泄基准面为澜沧江。地下水类型主要为裂隙潜水，由于补给来源丰富，地下水位埋藏较浅，岸坡地下水位线一般在弱风化岩体的中、下部。
3边坡失稳机理与模式分析
6#山梁岩质边坡失稳主要发生在山坡浅表部位的强风化、强卸荷岩体中，并常见以下几种类型：
a.滑移型塌滑：常发生在顺坡中缓倾角剪切裂隙较发育且连通率较高的边坡表层。通常是以顺坡裂隙为底滑面，顺河向卸荷拉张裂隙（或节理）为后缘拉裂面，横河向节理为侧向切割面。该类塌滑一般规模较小，但它可向周边逐渐扩展，向深部逐渐剥离。
b.错落型崩塌：常出现在由花岗片麻岩构成的陡坡地段，其失稳机理是：边坡岩体在卸荷过程中顺河延伸的拉张裂隙逐渐构通，陡坡下部岩体被压碎并出现剪切破裂面（常追踪顺坡节理），在某些触发因素作用下即发生崩塌。6#山梁在高线公路开挖过程中发生的较大范围的崩塌属此类型。
c.倾倒型崩塌：此类崩塌常发生在两种岩层交界面或有Ⅱ、Ⅲ级断层等软弱岩带分布的逆层坡地段。其失稳机理是：山坡下部分布有相对易风化的岩层或软弱岩带，它们在风化卸荷过程中逐渐被压缩，使其上部的相对较坚硬的岩体发生倾倒、折断，当下部岩体被压碎出现剪切破坏时即发生崩塌。
4平面稳定分析
4.1岩体物理力学参数
由于地勘资料的缺乏和不足，本次计算依据前期地质、试验资料和开挖暴露面所揭示的地质条件，并对山坳塌方体进行地质参数反演分析（反演成果见表一注），综合以上因素,拟定边坡平面稳定计算的物理力学参数见表一。
表一边坡平面稳定岩土力学参数计算采用值（峰值强度）
编号
岩土类别
Φˊ
(°)
Cˊ
(kN/m2)
天然容重
(kN/m3)
饱和容重
(kN/m3)
1
坡积体
30.1
40
18.5
20.0
2
堆积体
38.0
50
20.6
23.5
3
堆积体接触带
32.0
50
20.6
23.5
4
全风化带
29.0
40
21.0
22.0
5
强风化、强卸荷带
山梁部位
29.0
60
26.0
26.7
山坳部位
32.0
110
26.0
26.7
6
弱风化、卸荷带
35.0
340
26.3
26.7
注：对山坳部位塌方体处于0.95安全系数条件下,固定Φˊ=32°,干坡反演Cˊ=0.084Mpa,雨季反演Cˊ=0.145Mpa；固定Cˊ=0.11Mpa,干坡反演Φˊ=27,雨季反演Φˊ=36
4.2稳定计算方法
切取典型剖面，按平面刚体极限平面问题考虑，不考虑动力效应对岩土参数取值的影响。计算采用陈祖煜教授编制的EMU程序进行。
4.3平面稳定计算边界条件与控制标准
（1）边坡滑动方向与计算剖面选取
根据地质条件分析，为简化计算，6#山梁边坡失稳的边界条件如下：
a.沿强风化、强卸荷带顺坡中缓倾角结构面的剪切滑移破坏；
b.向河床、沟谷等临空面方向的倾倒崩塌破坏；
c.中缓倾角节理与陡倾结构面相互切割、组合，构成对边坡不利的楔体破坏模式。
考虑到XX工程枢纽区中缓倾角节理及卸荷裂隙发育的主要产状为近SN向，基本垂直的两组陡倾结构面也以近SN向相对发育，计算剖面为一近EW向和其它三个接近天然地形最陡方向剖面。
（2）地下静水压力取值
6#山梁地区天然地下水位基本上处于强风化、强卸荷带以下部位，计算分析中采用暴雨条件下的地下静水压取值标准采用：取1/5滑块高度。
（3）地震惯性力
地震工况下地震惯性力按拟静力法计算，仅考虑水平向地震作用。取100年超越概率10%水平峰值加速度a水平=0.169g，地震效应折减系数ζ=0.25,动态分布系数ai=1.875，相应的水平地震力综合系数取值为Kh=0.08。
（4）计算工况及安全系数控制标准
6#山梁综合治理措施考虑一次到位实施，避免二次上山不考虑分期进行，因而计算分析考虑正常运行、地震和泄洪工况，其中坝顶公路以下边坡将结合导流洞出口开挖、泄洪雾化保护等，下一步作综合治理研究，故本次计算无泄洪工况。本区域距工程主体拱坝尚有一定距离，坝顶公路以上边坡又接近天然边坡，安全等级按低于主体工程边坡考虑，取为二级边坡，各工况对应的平面稳定安全系数控制标准见表二。
表二边坡平面稳定计算最小安全系数控制标准
平面稳定计算工况
正常运行
泄洪雾化
运行地震
安全系数控制标准
1.20
1.12
1.03
4.4平面稳定分析计算成果
根据初步推测的地质剖面与初拟地质物理力学参数进行了初步分析计算，各剖面相应位置滑块平面稳定计算安全系数及所需锚固力计算成果见表三。
表三坝顶公路以上边坡控制性滑块平面稳定计算安全系数成果表
项目
干坡核算
计算工况
所需
锚固力
（t/m）
剖面序号
滑块位置
无水干坡
正常运行
运行地震
1
EL.1425m～EL.1320m
现状体型
1.14
1.06
0.94
150
清坡体型
1.42
1.30
1.11
2
EL.1440m～EL.1295m
现状体型
1.05
0.97
0.85
600
清坡体型
1.16
1.06
0.93
290
3
EL.1520m～EL.1425m
1.03
0.93
0.85
500
EL.1320m～EL.1265m
2.03
1.93
1.72
4
EL.1515m～EL.1410m
1.58
1.50
1.37
EL.1360m～EL.1230m
1.57
1.46
1.29
5边坡稳定性评价
从表三可以看出，目前现状条件下导流出口坝顶公路以上边坡的稳定程度以2剖面最差，1剖面次之，3剖面稍好，4剖面处于整体稳定状态；控制性强风化、强卸荷滑动层的厚度一般不超过20m。
从高程分布来看，高线便道以上塌方体陡壁部位因坡度因素控制，3剖面滑块的安全系数最低，干边坡状态为1.03，正常状态为0.93，基本处于临界失稳状态，与目前现状估计是吻合的；4剖面塌方体陡壁部位在剖面方向上处于整体稳定状态。剖面显示，本区（
Ⅰ-2亚区）塌方体陡壁边坡与后部天然山坡相连，不宜开挖也缺乏压坡条件，是预应力锚固锁口处理的重点区域。高线便道至坝顶公路间边坡稳定性好于塌方体陡壁部位，3、4剖面整体稳定，但剖面显示，该区（Ⅱ-3亚区）浅表层为松散堆积物，边坡局部存在圆弧破坏和塌滑破坏，若清除山坳内的松散堆积物，将增大其两侧山坡的侧向临空程度，故在坡脚（坝顶公路）处设桩板墙挡护更能确保边坡稳定。1、2剖面干边坡安全系数在1.05～1.14之间，正常状态为0.97～1.06之间，处于临界稳定状态，需采用工程措施提高其稳定程度。剖面显示，本区（Ⅰ-1亚区、Ⅱ-1亚区、Ⅱ-2亚区）坡形有相对凸出现象，并存在薄层浮渣和全风化岩体分布，强卸荷岩体在坡形凸出部位一般不超过10m，具备清坡条件。
6综合治理设计原则和工程措施
6.1综合治理设计原则
由于6#山梁地段山坡陡峻，地质结构较为复杂，岩体风化、卸荷深度较大，天然山坡的稳定性较差。因枢纽总体布置的需要不可避免地要对6#山梁的岸坡进行一些工程开挖，根据各工程开挖的具体情况并本着安全、经济、合理的原则，确定6#山梁坝顶公路以上边坡设计思路如下：
（1）工程布置尽可能地避免明挖，公路用隧洞通过，尽量减少对山坡的扰动。
（2）以排水措施作为提高山坡总体安全度的基本手段，采取清坡、减载、支挡、锚固、护坡相结合的综合措施进行全面治理。
（3）对边坡上已出现的不稳定体，采取预应力锚索加固。
（4）对于开口线以外的浮石、危石，可用主动和被动网防护。
（5）加强安全监测，并根据施工过程中揭示的地质条件，及时调整和优化设计。
6.2工程措施
根据地形、地质条件和工程布置、边坡稳定条件和计算结果等情况，将6#山梁地段的边坡分为三个区（Ⅰ区：高线便道以上边坡；Ⅱ区：高线便道至坝顶公路间边坡；Ⅲ区：坝顶公路以下边坡。）和若干亚区，具体见附图。其中坝顶公路以下边坡（Ⅲ区）将结合导流洞出口开挖、泄洪雾化保护等，下一步作综合治理研究。
6.2.1排水
6#山梁采用以地下排水为主，地表排水为铺的综合排水措施，尽可能降低边坡岩体中的地下水位，减少渗水压力，以改善边坡稳定条件，提高边坡稳定性。
（1）地下排水系统
在1310m高程设置一层地下排水洞，且利用高线公路隧洞在1380m高程增设一条排水支洞。排水洞内均钻设排水孔。
排水孔在松散体、断层破碎带或土层等特殊部位用反滤透水管作特殊处理，透水管选用HMY-95K塑料盲沟管，外包土工布200g/m2，其长度应贯穿破碎带，端部用土工布封扎。
（2）地表排水
为减少降雨和泄洪雨雾的入渗量，充分发挥地下排水系统的疏排效果，加强了边坡表层的排水系统。
6.2.2边坡加固支护措施
根据以上计算成果和分析判断，6#山梁坝顶公路以上部位边坡采用清坡、减载、支挡、锚固、护坡相结合的综合措施进行全面治理。
（1）Ⅰ-1亚区
a.尽量清除边坡表部附近部位呈干砌块石状的和山坡表层显著变形错位的强卸荷岩体，理顺坡形。
b.Ⅰ-1区清坡前，先在清坡开口线以上设置两排1000kN级预应力锚索锁口；清坡后，在清坡范围开口线以下设置三排1000kN级预应力锚索；其它部位根据需要设置随机预应力锚索。
c.6#山梁上游侧现高线隧洞出口的洞脸挡墙考虑有一定高度并在其上设置防护网，以拦挡滚石和F5沟内可能发生的局部塌方体。
（2）Ⅰ-2亚区
目前，6#山梁下游侧边坡塌方段范围EL.1450m以下已布设有1000kN级预应力锚索；根据计算分析判断，对EL.1450m以上陡壁部位增加1000kN级系统预应力锚索。
（3）Ⅱ-1亚区和Ⅱ-2亚区
a.清除坡面浮渣、覆盖层、破碎分离岩体、孤石、危石、变形错位的表层强卸荷岩体及浅表层全风化岩体。
b.Ⅱ-1区清坡后在EL.1380m附近设置两排1000kN级预应力锚索；其它部位根据需要设置随机预应力锚索。
c.Ⅱ-2区“爬石”（三个特定的分离岩体）部位先设置随机预应力锚索将其锚固，再跳槽清除其下侧的破碎岩体，并及时回填混凝土压脚，最后在回填混凝土部位设置预应力锚索；Ⅱ-2区清坡后在EL.1330m附近设置两排1000kN级预应力锚索。
Ⅱ-1亚区和Ⅱ-2亚区在坝顶公路边坡开口线上下均设置两排1800kN级预应力锚索。
为保证清坡工作安全顺利进行，以上清坡各区在坝顶公路、高线便道路面上均设置两排3Φ32锚筋桩。
（5）Ⅱ-3亚区
a.清除坡面浮渣。
b.在坝顶公路部位的山坳段设置长约100m的锚拉桩板式挡墙,锚拉桩板式挡墙段顶部考虑设置防护网。
以上清坡及塌方表面除Ⅱ-3亚区外均布置系统锚杆并喷混凝土护面,强风化、强卸荷带及坡、堆积体坡表均挂机编活络网。
综合治理设计布置如附图所示。
水电站设计论文范文第2篇
由于大中型水电站许多电气设备状态的切换都必须由人去执行操作，使得电气设备的正常运行与切换不仅与设备的运行状态有关，也与操作人员的业务水平、心理情绪和现场设备熟悉程度有关。一旦发生电气误操作事故，既是人员责任事故，也是恶性事故，它将严重威胁人身和设备的安全。因此，如何采用可靠的防误系统是水电站设计必须高度重视的问题之一。现阶段，我国关于水电站的防误措施有如下类型：停电、验电、挂（合）接地线（接地开关）、悬挂标示牌等技术措施；工作票许可制度、工作间断转移变更制度、工作票终结制度等组织措施；“两票三制”等管理措施。如果合理配置和严格实施以上措施，并通过充分利用计算机技术，则可以实现电气与机械闭锁相结合的完善的防误系统。目前，大中型水电站主要使用三大类型的防误闭锁装置：机械闭锁装置、电气闭锁装置和独立微机防误装置。机械闭锁装置包括普通机械锁、开关柜机械锁、电磁锁等；电气闭锁装置主要针对电动操作机构采用电气闭锁，即用辅助接点在设备的控制回路进行程序闭锁；微机防误闭锁装置是基于微机一次模拟图的信息采集系统和防误逻辑程序，配有电脑钥匙和编码锁（包括电编码和机械编码）组成的系统来实现设备防误闭锁的装置。此外，微功耗无线网络防误系统、蓝牙防误系统在水电站中也得到广泛应用。这些防误装置发挥着不同的作用，并随着技术的发展，在不断更新和进步，笔者结合自身经验主要对微机防误系统、微功耗无线网络防误系统、蓝牙防误系统进行具体分析。
2大中型水电站电气防误系统设计
2.1微机防误系统
2.1.1微机五防技术原理
随着计算机技术的发展，微机五防技术开始应用于水电站设备防误中，在水电站的高压开关设备上应用比较广泛，主要用来防止发生电气误操作的装置设备。一般由主机、模拟屏、机械编码锁、电气编码锁、电脑钥匙等元器件所组成。现在的微机防误闭锁装置的设备大概可以分为四个大类：开关、闸刀、地刀、拦截网，这些设备都是通过了机械编码和电气编码来实现的闭锁，这些设备的闭锁程序需要专业的编程人员来进行编写。现代微机五防系统是在计算机以及网络技术上孕育而生的，它通过软件以五防为原则来管理在现场采集的大量适时数据，并联动发出相应的电气设备动作指令，从而实现数字化的防误闭锁，也可以实现从前很难实现甚至是无法实现的防误能力，这种技术的产生应该说是电气设备防误闭锁技术中的一次革命性的改革。
2.1.2微机设计方案
①对于水电站内所有的开关都置于实遥信，并且微机五防同水电站的监控系统共享一个数据库，并且可以取消设计电气回路的闭锁，所有的防误功能都让计算机来完成，这样就有效的防止了走空程。②对于站内的所有开关都置于虚遥信，并且微机五防同水电站的监控系统共享一个数据库，并且可以取消设计电气回路的闭锁，防止错误功能全部由微机五防系统同间隔电气闭锁回路来共同完成操作，这就要求微机五防系统必须要有防走空程的措施。
2.2微功耗无线网络防误系统
2.2.1系统组成
通过以上分析，微机防误系统还存在的不足，应用微功耗无线网络技术很好地弥补了这一点。基于微功耗无线网络的防误操作系统由站控层、间隔层、过程层3部分构成，包括防误闭锁主机、网络控制器、锁具及附件、通信接口等部分。整个系统以性能可靠的无线网络作为通信方式，网络控制器为防误闭锁主机、无线电脑钥匙、遥控闭锁装置在水电站内搭建了一个实时在线网络系统。
2.2.2基本原理
在微机防误闭锁系统的基础上，引入一种新技术，即微功耗无线传输模式，形成一种新的防误系统，其将无线电脑钥匙与五防主机实时连接起来，防误闭锁主机与无线电脑钥匙以及现场锁具之间可以实时通信，实现了操作任务执行状态的在线传输及跟踪监控，特别是实现了在线方式下的实时闭锁逻辑判断功能，即系统跟踪设备状态及遥测等信息的变化，实时进行闭锁逻辑判断，根据判断结果，实时控制无线电脑钥匙的操作过程，有效提高运行人员的工作准确性及效率。离线、在线2种运行模式互为冗余，系统更加安全可靠。整个系统具有定时自检和手动巡检功能，随时发现潜在的故障隐患而发出报警，便于工作人员快速处理，消除隐患。
2.2.3具体设计方案
微机防误闭锁系统是一种非常有效的防误系统，其具体设计方案如下：当操作时，无线电脑钥匙通过无线网络接收主机下达的操作指令，按照预演正确的顺序显示当前操作项，运行人员依照无线电脑钥匙提示的设备号依次解锁：对于遥控闭锁继电器，无线电脑钥匙通过无线网络发送解锁申请给五防主机，五防主机通过系统总线直接解锁相应的遥控闭锁继电器，遥控闭锁就地解锁，运行人员可直接进行操作；对于编码锁，将无线电脑钥匙插入相应的编码锁内，若实时闭锁逻辑正确，则开放其闭锁机构，运行人员可就地操作设备的倒闸操作；若锁码错误，系统禁止操作，并在主机界面弹出报警窗口，给出禁止操作的原因，同时通知无线电脑钥匙相关信息。若有控制室和现场交替操作时，运行人员无须返回控制室，在现场用无线电脑钥匙通过无线局域网回传给五防主机，五防主机自动将已经操作过的设备状态进行刷新，然后按原模拟顺序解锁下一步操作。运行人员在主控室操作完成后，五防主机再通过无线网络传输下一步的操作给现场的无线电脑钥匙，由等在现场的运行人员继续进行手动设备的操作。如此反复，避免了运行人员的来回跑动，同时控制室对现场手动操作设备的状态的实时性得到及时掌握。
2.3基于蓝牙技术的无线网络化防误系统
为了完成防误系统与监控系统的资源共享，实现网络化远程解锁监控操作，完善防误系统解锁监督机制，需设计独立的防误系统蓝牙无线网络，并与水电站原有监控系统实现连接，达到资源共享目的。一方面可以防误系统从保护测控获得系统，另一方面，保护测控也可由蓝牙防误系统获得信息量。
2.3.1匹克网的应用
①间隔层设备匹克网应用。为了实现蓝牙无线网络建立，为防误系统提供独立的可靠的信息通道，先在间隔层利用蓝牙技术进行无线通信。各蓝牙设备必须先组成匹克网，再由匹克网组成散射网。本系统设计为主变测控保护、母联测控保护、馈线测控保护、公用测控装置4个匹克网，以此类推，并补保护测控单元、动力变保护测控单元以及通用测控单元和交直流单元分别各自组成匹克网，然后这几个匹克网再组成散射网，与蓝牙主机控制器接口（HC）I进行通信。②蓝牙执行器的匹克网应用。对于现场执行单元，它是防误系统原始开关量（开关、刀闸位置）的采集端口，是现场实际设备解锁与闭锁操作的执行单元，同样需要有可靠的信息通道，因此，对本系统设计为开关、母线刀闸、线路刀闸、母线刀闸与开关间接地刀闸、线路刀闸与开关间接地刀闸5个匹克网（若设备较多，则还可扩充匹克网），这5个匹克网再组成一个大的散射网。
2.3.2硬件设计
蓝牙模块硬件结构：蓝牙技术中，主要有蓝牙芯片组和蓝牙模块两种形式，但最终都能实现蓝牙的无线通信和链路管理功能；蓝牙模块将射频、基带、链路管理器和HCI层集成到了一块芯片上，通过RS232、USB等总线接口实现HCI（主机控制器接口）指令交换。无论是蓝牙基带控制器还是蓝牙模块，都集成了HCI层，作为控制蓝牙芯片各种功能的唯一手段，高层应用也需要使用HCI层与蓝牙芯片进行通信。另外，水电站一个间隔内的各个防误锁具进行实时的控制（解锁或闭锁），是要用弱电控制强电，设计可采用（MOC3051M）可控硅来实现弱电对强电的控制，可靠性好、寿命长而且方便实用。
3结束语
水电站设计论文范文第3篇
【关键词】中小型水电站；项目；建设管理
一、认真地做好地质勘查工作
地质条件是影响水电站建设的最重要的因素之一。地质条件变化是影响投资变化的重要因素。地质条件不好或地质勘测深度不够，将会导致工期延长，投资增加。因此，地质勘查对于水电站建设来说是非常关键的一项工作。如果地质勘测工作深度不够，地质条件不清楚，对不良地质段没有进行预测，没有准备预防方案，将有可能导致滑坡、塌方等事件发生，事件一旦发生将会延长工期，增加大量投资，对项目建设非常不利。
二、选择优良的设计单位
目前，设计单位很多，各设计单位设计水平、设计能力也参差不齐，诚信程度也大有差别，对设计项目的重视程度也各不一样。不同的设计单位对同一个项目的设计方案也许是不同的，这就导致了同一个项目会产生不同的设计方案，不同的投资，不同的工期，不同的质量。对于建设方来说，当然是愿意接受工期短、投资省、质量标准合理的设计方案。选择一家优秀的设计单位，主要是根据设计单位的设计业绩和建设方的经验来确定，要点是：根据设计方设计资质、设计经历；设计方设计水平、能力；设计方的诚信度；根据以前电站项目设计图纸的质量；根据已建水电项目设计方案的经济性、安全性、可行性、可靠性；根据以前与设计方有过业务往来的建设方的评价。
三、做好项目核准及各项报批
水电站项目在正式开工以前，必须按国家的相关法律法规办理与水电站建设项目相关的程序和手续。如果不及时进行各项报批工作，将会影响项目的建设工期，错失良机，增加项目成本。如果不按国家要求做相关的报批审查工作，项目将不能合法存在，一经查处，不仅工期延长，而且成本会大量增加，也会影响到建设单位的信誉。对于水电站建设项目，主要的报批审查工作有：首先，项目可行性报告必须经国家或省、市发改委认可的咨询机构的审查，审查达到要求之后，项目才能立项；其次，项目一经批准立项，就应该及时请相关有资质的单位做环评、水保、地质灾害评估、勘测定界、林地征地、矿产资源覆盖评估等工作，并提出相关专题报告，报国家相关部门进行审查；相关专题报告报批审查完成后，及时上报国家相关部门进行项目核准，尽快展开后续工作。
四、明确招标，深入细致评标
（1）招标要求必须清楚明确。招标文件是合同的重要组成部分，也是今后合同管理的基础。为了投标方能清楚理解招标要求，公平竞争，避免留下以后扯皮的种子，招标要求必须清楚明确。（2）慎重选择评标人员。在具体的评标过程中，由于参与评标的人的工作经验、技术水平、管理能力、理论水平、思想观念等多方面的不同，会导致了对承包商不同的评价，其中不排除个别评标人员和投标单位的不良关系因素，所以，一定要慎重选择参与评标的专业人员，除了考虑参评人员的工作经验、技术水平等外，其人品、思想观念、素质等也是我们考核的重要内容。（3）深入细致地进行评标工作。评标是比较重要的环节，是科学地选择承包商的关键，因此评标工作一定要深入细致。评标的关键在于：让事实说话，实事求是；承包商的技术水平、诚信度、施工经历、管理能力等都是我们要考核的重要内容；同时还要要弄清楚投标商的施工方案是否具有可行性，将那些滥竽充数的投标单位拒之门外。（4）签订明确严谨的承包合同。合同文件是工程建设项目管理的基础和核心，是明确业主方和承包商之间各项权力、责任，起着制约的重要文件，是一切项目管理活动的根本依据。与以后期的项目管理难度和工程建设的顺利实施有直接联系，所以我们一定要重视合同文件，明确双方的责任和义务。
中小型水电站项目的建设和管理是一项非常复杂的工作，自项目的成立开始，就需要各方面万众一心，认真仔细的做好自己负责的各项工作。正确配置各种资源，协调好各专业人才、各组织部门，与参建各方经常进行及时有效的沟通，对于实施过程中产生的问题，要采取有效的措施纠正偏差，这样才能保证工程的最终顺利完成。
参考文献
[1]周艳萍，顾幸生．差分进化算法研究进展[J]．化工自动化及仪表．2007
[2]吴亮红．差分进化算法及应用研究[D]．湖南：湖南大学硕士论文．2007
水电站设计论文范文第4篇
关键词：电气自动化、水电站、应用
一、引言
随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展，电气自动化在水电站中也得到了广泛应用，这又主要体现在水电站的自动化方面。水电站的自动化是实现水轮发电机组自动化的关键部分，是利用计算对整个水电生产过程监控的“耳目”“手脚”，它担负自动监测机组和辅助设备的状态，发出拟定的报警信号、执行自动操作任务。水电站自动化的程度取决于电站的规模，电站的型式及主要机电设备的性能。
二、水电站自动化的作用
水电站自动化的内容，与水电站的规模及其在电力系统中的地位和重要性、水电站的型式和运行方式、电气主接线和主要机电设备的型式和布置方式等有关。总的来说，水电站自动化包括完成对水轮发电机组运行方式的自动控制、完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视、完成对辅助设备的自动控制、完成对主要电气设备的控制、完成对水工建筑物运行工况的控制和监视几个方面。
(一)完成对水轮发电机组运行方式的自动控制
一方面，实现开停机和并列、发电转调相和调相转发电等的自动化，使得上述各项操作按设定的程序自动完成；另一方面，自动维持水轮发电机组的经济运行，根据系统要求和电站的具体条件自动选择最佳运行机组数，在机组间实现负荷的经济分配，根据系统负荷变化自动调节机组的有功和无功功率等。此外，在工作机组发生事故或电力系统频率降低时，可自动起动并投入备用机组；系统频率过高时，则可自动切除部分机组。
(二)完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视
如对发电机定子和转子回路各电量的监视，对发动机定子绕组和铁芯以及各部轴承温度的监视，对机组和冷却系统工作的监视，对机组调速系统工作的监视等。出现不正常工作状态或发生事故时。迅速而自动地采取相应的保护措施，如发出信号或紧急停机。
(三)完成对辅助设备的自动控制
包括对各种油泵、水泵和空压机等的控制，并发生事故时自动地投入备用的辅助设备。
(四)完成对主要电气设备(如变压器、母线及输电线路等)的控制、监视和保护。
(五)完成对水工建筑物运行工况的控制和监视
如闸门工作状态的控制和监视，拦污栅是否堵塞的监视，上下游水位的测量监视，引水压力管的保护(指引水式电站)等。
三、设备选型及自动化设计
随着水电站自动化水平的提高，水轮发电机组所需自动化元件愈来愈多，其作用就愈重要。但由于目前主机配套的自动化元件的性能不够稳定、灵敏度差、精度低等因素以及自动化设计上的不足使水电站的自动控制的安全受到不同程度的影响，这就需要对设备进行选型和自动化设计。
(一)PLC在轴流桨式水轮机调速器中的应用
轴流转浆式水轮机被广泛使用于中低水头电站。由于它的水轮机叶片随水不同可与导叶协联动作而使用水轮机的动行水头范围增大。这样可为电厂创造更多经济效益。水轮发电机组制造厂家为其制造的水轮机提供了一组不同水头下导叶开度与浆叶转角的协联曲线，调整器制造厂按此曲线设置了调速器内导叶与浆叶的协联关系。但是由于实际电站运行时，水轮机水头的变化及上下游水位的变化，与厂家提供参数相差甚运，故按协联曲线运行时机组运行性能差不能达到最佳状态。因此对于此类机组的调整器须采用可改变程序的PLC可编程控制器的调速器。在机组试运转过程中和今后的运行中可先针对不同水头及上、下游水位及手动协联导叶、浆叶，取得最佳协联曲线而后修改原协联曲线输入PLC而使机组处实际最佳状态。
(二)PLC在调节水库式电站调速器中的应用
水库式电站的运行水头变化范围大：此类电站的调速器和起动开度一般按水轮机设计水头设计，但当电站水头降低，水轮机处于低水头下运行时，电液调整器往往不能使机组达到额定转速(自动状态)为使调整器的起动开度增大，往往需更换芯片或在开度指示仪中串接电阻而使调节器输出值与开度指示产生差值开机组。当电站水头更小于设计水头时，为使机组开机不致过速，而又必须换回芯片或撤除串接电阻，若采用PLC可编程控制器，则可根据电站水头高低，修改其程序来改变起动开度即可。
四、结束语
随着电力电子技术、微电子技术迅猛发展，原有的电力传动(电子拖动)控制的概念已经不能充分概抓现代生产自动化系流中承担第一线任务的全部控制设备。综上所述，水电站采用综合自动化系统后不仅提高水电站运行的经济性和工作的可靠性、保证电能质量；而且提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员，从而提高电站运行的效益，例如利用计算机系统监控水库来水和中长期预报在内的优化运行，曲线绘制及科学调度，多发峰电等，每年可增加发电量2％左右；同时采用计算机监控电站各种参量及运行工况后，及时发现并排除事故隐患，事故后能及时处理事故，避免事故扩大，尽快恢复供电使系统事故率下降，处理事故时间减少，如此每年增加发电量1％左右；另外采用计算机监控在减少人员的同时也减少了相应的生活办公设备和工资支出，因而能产生巨大的经济效益。可见，水电站综合自动化系统与水电站的生产、效益密切相关，随着国家能源结构的调整，水资源开发利用程度的加大，水电站综合自动化系统在越来越多的水利枢纽工程中得到更广泛的应用，发挥更大的作用。
参考文献：
[1]楼承仁，黄声先，李植鑫.水电站自动化.中国水利水电出版社，1995，10，1
水电站设计论文范文第5篇
【关键词】箱式小水电站；老电站；技术改造；应用
箱式小水电站作为小型水电站的代表，主要是指将水轮机、励磁系统、调速系统、发电机、开关、机组控制保护系统等多种设备集合在一起，形成一个完整的运行系统，安置在集装箱内的箱式的小型水电站。这种箱式小水电站可通过简单的安装以及操作就可以应用于整座水电站的发电工作，具有操作简单、体积小、实施方便等特点，不仅可以应用于新型水电站的使用上，还可以对老水电站实施技术改造，有利于资源的优化配置，提高整体水电发电设备的安全性以及自动型，对于增加经济效益与社会效益起到了巨大的促进作用。箱式小水电站的装机容量大约在1001—12000kw之间。在设计上以及设备装置上都采用全自动化和紧凑型的优化安排，这在一定程度上节约了人力资源，无需人员操作和看管，就可自动完成整体水电站的运行，应用范围广。
一、箱式小水电站的主要装置及技术实施
1.箱式小水电站厂房的主要布置
箱式小水电站的布置主要采用金属箱或集装箱作为生产厂房，代替了传统的利用钢筋水凝土建造的厂房，不仅打破了传统厂房的建设方向，更在设计思路是一种新的创新，为节约空间，节省人力资源提供了便利的条件。箱式小水电站的厂房在设计上主要遵循两个条件：一是保证小水电站的稳定运行。二是保证即使没有钢筋混凝土厂房，设备依然安全运转。其中箱式小水电站的箱式整装模式主要利用了如下四种技术：①箱体的防潮、散热技术。②箱体结构的抗震和稳定技术。③箱体结构的易装配、低成本的结构装置技术。④箱子主体和引水管道之间的变形协调技术。这四种技术共同构成了箱式小水电站的整体运行，充分发挥了自身的独特优势。同时，箱式小水电站的集装箱主体由于空间小，占地面积有限，所以在装置上不同于传统的钢筋混凝土结构具有随意性，而更强调了结构紧凑、空间利用率高以及噪音较低、设备运行稳定的特点。这就需要在实际应用时，注意对集装箱内箱体结构的不断调整，以满足设备稳定运行的基本要求。箱式小水电站技术的另一个特点就是完全可以运用无人看管和值班的方式，实施全自动化的运行状态。但是这种全自动化的运行对于整体发电机组的安全性以及可靠性要求较高。特别是针对湿度和温度较高的状态下，电气自身的元件应采用高性能的配置，以适应不同环境下的安全运行。面对水电站发电机故障时，可采取自动开关机的设置，充分保障小水电站的安全，以免出现不必要的安全事故。
2.小水电站电子负荷调节器的主要设置
由于小水电站的自身优势，所以在地理位置的安排上，主要应用在大水电站涉及不到的偏远地区，可有效解决偏远地区供电难的问题，缓解了各地区之间用电不平衡的状态。但是这种偏远地区的小水电站大多属于孤立运行的水电站。因此在自我符合调节功能以及自动化程度上都提出了更高的要求。现今我国使用的负荷自动调节器多为电子负荷自动调节器，是一种独立运行的水轮发电装置，具有诸多优势：①电子负荷自动调节器可促进水轮机组简化结构，降低成本，提高自动化装置的性能。②电子负荷自动调节器可采用自身的调节功能形成调节组合柜，用来抑制负荷运行时所出现的频率差异，调整了水轮发电机组在独立运行时的安全性和稳定性，有助于延长整个机组的使用寿命，具有十分积极的意义。
我国箱式小水电站主要利用了先进的计算机操控技术以及和电子电力技术，将电子负荷调节器控制在一定范围内，使之按照恒定功率进行运转，维持整体运行的平稳。另外，在主机发电的同时还配有数字显示屏幕，以随时调整电子负荷调节器的主要参数。我国水电发电设备的主要参数为：频率测量范围在5—100hz；频率调节范围在48—52hz，测量的主要精度在0.01hz；调节级数为256。电子负荷调节装置主要利用斩波的形式，进行调节，将控制装置的电压提供给继电器，设置导通比，完成功率的调节作用，使之达到调节级数为8位，256级的要求。
二、箱式小水电站在老电站技术改造中的应用
笔者选取某老电站为分析对象，具体阐述箱式小水电站在老电站技术改造中的应用。某老水电站建设于1957年。主要装置有冲击式发电机组2台。其中包括：QJ20—W—55/1×6型号的水轮机；TSWN85/31—6型号的发电机。飞逸转速设置在2400r/min，额定转速设置在1000r/min，绝缘等级为B/B。调速装置型号为TT—75型，利用手动进行控制进水的闸阀。小水电站电机的单机容量为320kw，400v出线，0.17m3/s流量。用压钢管直径在300mm，整体水头是265m。
老水电站设备由于多年运转，以造成了设备功能下降，利用率较低的现象，早已超出了规定的报废年限，处于基本瘫痪状态。
我们采用箱式小水电站的技术对老电站进行相应的改造。首先选择箱式小水电站的安装位置，我们结合老电站的地形以及周围建设情况，将位置确定在老水电站的检修设备之间，且周围分布着老水电站的厂房和宿舍，方便工作人员的工作和生活。同时，选取的位置距离老水电站的机组只有10m左右，并可观测到尾水的排放情况，有利于整体箱式小水电站的建设。另外，将发电设备装置在集装箱内，建造集装箱基础，在周围安装电缆，并配合箱体内的出现电缆以及压力钢管送往变压器内，妥善安装集装箱内的设备，将发电机组的容量改造为320kw，这样基本就完成了箱式小水电站的安装工作。箱式小水电的改造主要采用了水斗式的水轮机以及高速发电机装置，通过对电子负荷调节器以及操作器的安装达到协调整个机组的负荷作用。针对老电站的改造工程还包含以下几方面：①对于老水电站进行箱式小水电的应用。②将原始的发电机出线放置在变压器内。③将钢管进行相应延伸，添加进水主阀，起到水量调节的作用。④配合集装箱的安装，建造与之相符的基础和尾水的出口通道。
总结
箱式小水电站在老电站技术的改造主要是建立在老水电站部分可利用的设备基础上，对原有的设备进行更换或取代。应用箱式小水电站技术，实行孤立和并网共同运行的状态，提升整体水电站的运行质量和运行效率，以达到保护环境，最大限度地节省资金和能源的最终目的，真正实现资源的优化配置，为我国电网建设作出贡献。
参考文献
[1]徐伟.箱式小水电站在老电站技术改造中的应用[A].第一届“中国小水电论坛”论文专辑[C].2010 .
[2]李绍群.浅析我国小水电的现状与管理[J].消费导刊，2008，（08） .
水电站设计论文范文第6篇
关键词：水电站厂房，吊车梁，有限元计算，解析计算
中图分类号： TM622 文献标识码： A
水电站厂房是水利枢纽中主要建筑物之一，是将水能转换为电能的最终场所。作为上部空间较大，结构相对单薄，体型复杂的空间受力体系，水电站厂房必须在不同的设计状况下，满足结构强度、刚度、稳定性等要求，以保证安全运行。在水电站厂房设计尤其是上部结构（主要包括厂房上、下游排架、屋顶预应力梁或网架结构等）设计中，常用的计算方法可分为两大类，即规范推荐的解析法和有限元数值法。解析法在工程设计中应用的时间长，计算结果可靠，有大量的工程实践经验，在众多的实际工程中得到了较为充分的验证。有限元数值计算多借助于功能强大的计算机应用软件，工作效率高，计算过程中不易出错，采用整体建模、加载，各个截面相互关联的，避免了简化计算模型所产生的问题，并且结果能以图形、图像形式显示，清晰简明。综上，本文以某水电站厂房结构为例，用解析法和有限单元法分别进行水电站厂房上部结构内力计算，并对计算结果进行对比分析，给出相关评价。
1水电站厂房上部结构三维有限元计算
本文中采用的三维计算模型是以2号机组段，即一个中间标准机组段为对象建立的，左右两侧取至机组段永久分缝，从蜗壳层底部通过采用由底向上的方式建立到网架屋顶，坐标原点选在机组中心线处，规定y轴与机组中心线重合，向上为正；z轴为水平方向，顺水流方向为正；x轴为水平垂直水流方向；三轴符合右手螺旋定则。对于边界约束条件取基础的下表面全约束，由于机组段之间考虑分缝定为自由面。
图1 厂房结构整体模型
按照《水电站厂房设计规范》规定，水电站厂房上部排架结构应满足承载力极限状态（强度）和正常使用极限状态（刚度）的设计要求，为此共确定包括施工期在内的8个工况，进行相应作用效应组合计算，在数值模拟时移动荷载常用施加于吊车梁不同位置的静荷载模拟，本文选择桥机运行位于机组中间位置和位于机组段一侧作为最不利状况进行后续的内力及配筋计算。得到结构内力和位移的结果最大值如下。
表1有限元计算结果
最大值 小车位置
吊车梁一端 吊车梁中间
X Y Z X Y Z
位移
mm 正 0.612 * 8.321 0.422 * 5.672
负 -0.528 -5.106 -9.096 -0.465 -5.748 -5.532
吊车梁第一主应力Mpa 12.16 13.53
排架柱第一主应力Mpa -1.580 -1.569
表1中可以看出，吊车梁的第一主应力最大值，远超过C25混凝土的抗压强度1.3Mpa，经分析发现该值仅出现于一个结点处，其周围应力值衰减非常快，主要是由于模拟时网格划分跨中部分出现剪应力互锁，有限元小变形无法满足平截面假定造成因此对于吊车梁的配筋，一般情况下不能完全依照有限元结果进行计算，而在各计算工况下，模型的排架柱第一主应力值均小于C25混凝土的抗压强度12.5Mpa，符合规范规定的强度要求。
2水电站厂房上部结构解析计算
2.1水电站厂房吊车梁解析计算
本论文采用三跨连续梁结构作为解析计算的基本模型，本论文采用钢筋混凝土T形梁，梁截面尺寸如图。由于连续梁相邻跨度相差约0.9%，不超过规定的10%，因此，可简化为长度均为9m的等跨梁计算。
图2吊车梁截面尺寸图3吊车梁控制截面位置
根据结构力学影响线理论，当小车沿全梁移动，对吊车梁同一截面，会产生多个内力值，从中选出各个截面的最值（包括最大值和最小值），将该值按同一比例绘制在梁的对应截面位置，顺次连线，即得动荷载作用下内力包络图。本文将垂直轮压和横向水平刹车力这两种集中动荷载转化为均布荷载加在结构上，编译C语言进行，通过输入吊车梁计算跨度、单个轮子上的作用荷载、吊车最大宽度、单侧轮子个数等基本数据，即可得各截面内力最值，叠加自重等其他常规力计算总内力值，然后连接AutoCAD绘制包络线图。
表2 控制截面内力值
1 2 3 4
Q(kN) 2182.19 226.25 3177.11 987.50
M(kNm) 0 4083.75 -3791.25 3320.55
2.2水电站厂房上下游排架解析计算
铰接排架假设柱顶的屋架为一刚杆，当排架产生水平位移时，则上、下游柱顶位移相同，这种排架采用剪力分配法计算内力较为简便。当结构受力型式（弯矩、集中力、均布力）、荷载作用位置不同时，排架反力系数由不同的解析公式求得，并将各种荷载作用叠加，由于排架柱排架柱作为梁的支承结构，也承受相应的移动荷载作用，且其所受的吊车竖向荷载与吊车梁的支座反力等大反向，因此可以通过吊车梁剪力计算结果确定，即当桥机位于吊车梁一端时，边支座截面和跨中支座左截面处剪力达到最大值；当桥机位于吊车梁正中时，跨中支座右截面处剪力达到最大值。且桥机在移动时作用于上下游吊车梁的位置相同，保证上下游剪力同时达到最大值。根据以上理论编译程序实现柱顶剪力的求解。
表3 排架柱内力
计算参数 下柱 上柱
边跨 中间跨 边跨 中间
M（kNm) 1584.69 2405.34 447.31 973.56
N（kN) 2948.69 4696.79 346.50 693.00
2.3解析计算方法总结
对于吊车梁，剪力以使截面有顺时针转动的趋势为正，弯矩以使吊车梁下部受拉为正，与结构力学方向定义相同。由于该吊车梁是对称结构，受到对称力作用时，剪力图、剪力包络图为反对称，弯矩图、弯矩包络图为正对称。结构承受竖向荷载时，吊车梁自重对结构剪力和弯矩包络图上的整体形状和相应内力数值影响不大。因此，竖向移动的吊车荷载是在进行该结构配筋等计算时首要考虑的。弯矩包络图，中间支座处有尖点，主要是下部柱顶简化为一个点使该支座处有应力集中造成。包络图即各截面可能出现的正向和负向的最大值，可以直接用于配筋和斜截面钢筋弯起和截断位置的选择。
对于排架柱，上下游柱剪力突变由于受到水平制动力作用形成。弯矩突变的位置均是由于通过吊车梁传递到下部大柱顶部的吊车轮压动荷载产生的支座反力、通过上柱传递到下部大柱顶部的小柱自重和屋面荷载，对大柱轴心线有偏心距而造成。
3结论
本文结合某水电站厂房上部结构的布置特点，通过规范推荐的解析计算方法和三维有限元数值方法对结构进行分析，最后应用解析计算和有限元计算所得的内力结果可得出，结构力学影响线法，是计算吊车荷载即动荷载的有效方法，较为全面的考虑了桥机位置不同，对结构整体受力状况带来的影响。但由于计算模型的简化，使解析解过于保守。有限单元法，充分考虑了结构整体的强度、刚度、稳定性。但计算时，有限单元法直接按照静荷载加载，并没有考虑移动荷载影响线的作用，因此，尽管利用解析法和有限单元法计算得到的排架柱内力值，通过规范规定的相同方法进行配筋计算，均得到采用最小配筋率控制配筋量的相同结论。综上，由于有限单元法和规范规定的解析计算方法各有利弊，在工程实际中，尤其对于水电站厂房上部结构计算，应该结合两种方法，综合施工等因素考虑，选择安全经济的结构类型和配筋方案。
参考文献
[1] 邹磊堂. 水电站厂房上部结构型式研究[D]. 辽宁大连：大连理工大学硕士学位论文. 2007.
[2] 吴方伯，徐静，董向伟. 求作静定结构影响线的四种简便方法[J]. 山东青岛：青岛理工大学学报. 2009. 30(2). 107-111.
[3] 刘兴全. 吊车荷载作用下纵向柱距不等的等高排架内力分析[J]. 四川成都：四川建筑. 2003. 23(3). 44-47.
水电站设计论文范文第7篇
关键词：小型水电站 引水系统 施工
小型水电站的组成包括：拦河坝、引水渠道以及压力管道等。近年来，随着人们环境保护意识的不断增强，小型水电工程中的引水系统大多采用隧洞形式而摒弃了渠道和明钢管引水等，其主要目的在于尽可能的减少对环境的影响。发电引水系统的组成包括：进水口、引水隧洞、调压井、隧洞式压力管道等。下文对该工程的施工技术进行探讨，其中包括混凝土泵以及滑模等施工技术。
1.引水渠道施工
在电站的傍山渠道中很多都存在漏水和塌方等病害，维护加固起来十分困难。当前，针对渠道预防加固的方法很多，其中浇筑混凝土防渗是有效方法之一。对于土质渠道的施工应该做好充分的内水压力排放工作，在渠顶设置相应的混凝土盖板，将雨水挡在混凝土与土堤的外面，可有效防止内水压力将混凝土层顶破。一般情况下，小型水电站的傍山渠道线路都较长，所处的地质环境也较为复杂，很可能出现滑坡的现象。当出现滑坡现象时渠道将会被堵塞，水会溢满出来造成渠道的塌方，从而出现大面积的冲刷。对此在施工过程中应建立溢流侧堰。在渠道经过山沟时应该采用暗涵形式，将砂石和枯枝败叶送出渠道外。
2.压力管道安装
针对电站压力前池地处地势陡峭的情况，在管道施工中如果采用钢尺进行距离的测定，采用水平仪进行高程控制，尽管高程控制精度很高，但地形等因素会影响到距离测量的精度。对此，在安装压力管道之前，先不预砌支墩。在进行水泥管安装时，应该采用方木支垫，在结束安装之后再进行支墩以及镇墩施工。在开挖和砌筑管床、浇筑支墩的过程中都应该进行施工放样。将管线的弯点坐标找出，通过经伟仪角度控制进行施工放样。将固定桩打在管线的弯点处，对桩顶进行高程测量并安装经纬仪。对好中线后通过设计角度对压力前池前墙进行照准，同时将水平线绘画于前墙；之后固定好经纬仪，根据相应坐标对设计图纸与地形的准确度进行校核。在管线两侧进行打桩和拉线操作，在拉线过程中应该注意线应与管轴线相垂直。同时该线的水平与高度应该由经纬仪的中丝进行控制。在支墩放样过程中，应该从打桩拉线的高程往下进行放样，保证管床的准确性以及完整性。
在压力管道的安装中，由人工进行抬运采用行车吊装压力管道的方法进行施工，具体步骤包括：1）管床的砌筑。按照标准的管床设计施工，分为：侧墙两个，踏步和支墩各两个，横断面为：侧墙-踏步-支墩-踏步-侧墙。2）行车的制作。采用钢管制作行车，并采用桁架式的结构形式，如图1所示。将两个具有足够起吊能力的葫芦安装在行车上。3）安装卷扬机。当安装好斜坡第一节压力管之后，即可开始进行镇墩的浇筑；待镇墩的强度满足要求后，将相应的卷扬机安装于镇墩上，同时将固定安装于压力前池的进水室内，行车和牵引钢丝绳最后安装。4）吊装。当水泥管被运送至镇墩上之后，采用行车将水泥管掉起，同时将卷扬机开启，将水泥管送至预定位置，使用方木垫将其垫好；使用葫芦将水泥管承插入到水泥管中。
3.工程案例分析
连南瑶族自治县板洞一级水电站是一个以发电、防洪和灌溉为一本体的水利枢纽，水电站的总装机容量为7200kW，水库发电引水隧洞的全长为2665m，压力管1742m其进水口采用的是竖井式结构；引水隧洞采用的是压圆形洞；调压井的结构为圆筒式调压井；压力管道的组成包括：斜洞、下平洞、上平洞段、岔管以及支管等。
3.1施工总体布置
工程共设置三个进洞点，分别为：进水口、施工支洞以及厂房下平洞。在布置隧洞时与实际地形相结合，同时要注意施工工期的要求。将两台6m3/min的空压机安置于进水口工，其作用是进行水口边坡石方、平洞以及闸门竖井等的开挖；将一台10m3/min的空压机安置于支洞工区，其作用是进行引水平洞和调压井石方的开挖；将一台6m3/min的空压机安置于下平洞工区，进行下平洞和斜洞石方的开挖。生产和生活用水采用溪水以及山涧水作为生活用水；支洞明渠中的水作为工区生产用水。将一台 200kVA变压器安装于进水口附近，并配备相应的低压总配电箱用于施工用电，从变压器低压端接线出来供生产生活使用。砂石料的筛分系统采用装载机进行喂料进行加工。混凝土的拌和系统采用一台350的搅拌机、一台混凝土60泵安置于进水口；一台350搅拌机安置于支洞口并设置一间水泥库房；一台350搅拌机安置于下平洞出口，并设置堆放黄砂和骨料的位置等。
3.2隧洞开挖
在隧洞开挖通过预留光爆层二次爆破法进行掘进，施工中事先挖开直径为2m爆破洞，预留50cm的光爆层，用于二次爆破成洞。在钻孔和爆破中，使用YTP-24的气腿风钻配合金钻头湿式进行凿岩，使用镀锌管导入并采用岩石粉状炸药进行爆破。爆破设置4只空孔，5只装药孔，各个孔之间的距离保持在7～10cm，孔的深度保证在2.5m。隧洞的开挖爆破参数如表1所示。
3.3隧洞及调压井混凝土的衬砌
隧洞混凝土衬砌包括：平洞抹底混凝土的衬砌、进水平洞混凝土的衬砌以及闸门井混凝土的衬砌。在调压井混凝土的衬砌中，对于高程在275m以下的井身段混凝土采用滑模工艺进行衬砌，高程在275m以上的采用吊罐进行混凝土的提升并采用人工立模进行浇筑。模板拼接采用标准钢模板进行，竖向围檩采用100槽钢，同时与滑模平台梁进行焊接，水平围檩用角钢三道，其与模板之间采用钢筋焊接进行固定。施工中应注意起始块混凝土施工、混凝土浇捣与模板滑升以及混凝土运输等。
3.4斜洞和下平洞混凝土的衬砌
下平洞和斜洞下弯段的衬砌采用钢衬回填混凝土法施工。每12m钢管段为一个浇筑单元，通过木模板将端部封住并采用钢筋内拉条进行固定。从模板口将混凝土泵管导入，用插入式振捣器进行钢管下半部的振捣并利用混凝土泵将上半部结构挤压密实。在此过程中，混凝土料的配比十分关键，表2给出了具体配比情况。
4.结语
通过结合工程实际对小型水电站引水系统的施工技术进行探讨并重点对压力管道施工工艺进行了分析，施工结束进行充水试验并获得一次性成功，说明其不但能够有效提高管床施工放样的精度，同时具有安全可靠的优点。此次施工为保障电站建设进度和电站安全、稳定运行发挥了重要作用。
参考文献：
[1]SL279―2002.水工隧洞设计规范[S].北京：中国水利水电出版社.2003.
[2]DL/T5017―2007.水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范[S].中国电力出版社.2007（第一版）.
[3]杨照明.张金承.周垂富.小断面长距离引水隧洞的施工设计[J].水利规划与设计.2011（03）：55-57.
水电站设计论文范文第8篇
The article mainly introduces the layout and application of Banduo Hydropower Station dam safety automatic monitoring system ；detailedly introduces the comparison and selection for the integrated scheme of automation system and early late half-automatic equipment and system integration implementating.
关键词：班多水电站；安全监测自动化；系统集成；
中图分类号：F407文献标识码： A
Keywords: Banduo Hydropower Station; dam safety automatic monitoring；system integration;
1 工程概况：
黄河班多水电站位于位于青海省海南州兴海县与同德县交界处的班多峡谷出口处，距上游茨哈峡水电站6.5km，距下游羊曲水电站约75km，距湟源转运站282km，距西宁333km。
班多水电站工程以发电为主。枢纽主要由左岸混凝土坝、泄洪闸、河床式电站厂房及右岸混凝土副坝、开关站以及对外交通公路等主要建筑物组成。坝轴线长303.00m，坝顶高程2764.00m，最大坝高79.7m。设计正常蓄水位2760.00m，厂内安装三台轴流转浆式水轮发电机，总装机容量360MW，总库容1535万m3。
班多水电站工程等别为二等大（2）型，挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。导流建筑物主要有导流明渠及泄洪闸，导流明渠坝址处在工程后期回填成左岸混凝土副坝。
2 监测系统简介：
安全监测系统监测项目主要包括电站建筑物及其边坡的变形、应力应变及温度、渗流，传感器数量为273支，主要为差动电阻式和振弦式仪器。
根据现场施工及蓄水期加密观测需要，目前已有178支内观传感器接入数据采集模块，共安装各类数据采集模块15个，其中弦式采集模块2台，差阻式采集模块13台，分别安装在厂房、左右付坝及泄洪闸测站，各采集模块独立运行。作为半自动化设备，可用便携式采集装置实现测站自动数据采集，未形成网络集中控制；
前期半自动化系统由西安华腾光电实施，数据存储软件采用sql sever 2000作为其数据库管理软件。
后期自动化改造工程于2012年5月由南京南瑞集团公司中标实施，主要包括绕坝渗流、扬压力、垂线、引张线、边坡稳定仪器接入自动化网络和前期半自动化设备的集成，通过集成网络实现所有自动化设备的控制。
3．系统布置
班多水电站由于点少且较为集中，可实现全部测点的自动化观测，上游边坡仪器（共计36支）由于现场条件受限，自动化实施困难。上下游水位独立监测不纳入自动化。则有232支仪器可实现自动化观测，其中177支已接入半自动化设备，另有54支仪器需接入自动化系统，主要为绕坝渗流、坝基扬压力、垂线、引张线及下游边坡岩石变位计。依据现场情况，共安装南瑞公司DAU2000采集单元6台。各类NDA模块10块。分别布设于1#、2#、3#垂线室及左岸交通廊道。
4.双系统集成方案选择：
4.1集成方案的选择
方案一：
依据原有华腾设备厂家提供的通讯协议，编写华腾设备控制控件并将控件增加至南瑞公司系统管理软件，实现南瑞系统软件对半自动化设备的采集、控制；
该集成方法优劣分析：
优点：
（1）同一软件控制不同系统，维护操作较为方便。
（2）运行维护人员比较熟悉南瑞系统，可减少运行维护培训力度，节省培训费用；
缺点：
（1）需重新编写控制软件，开发软件投入较大，没有类似工程经验；
（2）各厂家设备用同一总线连接成串，总线线路较长，两厂家设备通信能力不同，容易造成通信不稳；
（3）同一总线传输不同设备控制命令，容易造成信号冲突；
（4）后期软件若出现运行故障，故障较难查找，维护难度较大。
方案二：
各系统分别采集、存储并保存至相应数据管理软件，然后编写数据传输软件将华腾设备采集所采集原始数据同步至南瑞系统数据库，然后在南瑞系统软件中建立相应测点，与华腾系统存储数据库中测点一一对应，在南瑞系统软件中实现原始资料的计算、整编、过程线绘制等功能；
该集成方案优劣分析：
优点：
（1）实施只需编写数据传输软件，并且有类似工程经验，实现难度不大；
（2）并且双系统独立运行，信号传输不会产生冲突，独立运行、独立维护，维护难度较小。
缺点：
（1）两条线路需要各自独立的服务器和光缆线路支持，加大了服务器和通讯光缆的需求量。
经过资金投入和技术实现难度对比分析，认为第二种实现方式投资较少、技术上易于实现，故采用第一种方案实现双系统的集成。
4.2系统集成实现：
半自动化设备以“一进一出”串糖葫芦总线方式用屏蔽双绞线并联接入网络，总线首端位于坝顶3#垂线室，尾端接入匹配电阻以防止信号反射，以保证总线线路通信能力。
后期改造工程设备按设计文件要求安装至各测站，并将传感器按测点配置表接入各模块，并已总线方式将设备连接成网络。总线末端分别位于坝顶1号垂线室和基础廊道2号垂线室。总线首端位于坝顶3#垂线室。
在3#垂线室风别安装适合半自动化设备和南瑞设备的光端设备，将各系统总线接入4芯通讯光缆（南瑞系统和华腾系统各两芯）通至办公楼中控室，中控室分别安装其采集计算机和存储服务器，实现系统数据采集和整编。
示意图见图一：
图一:班多水电站安全监测自动化网络示意图
5 运行状况
班多水电站安全监测自动化自2012年12月10日正式投运进入试运行期，试运行期间，仍采用原先人工观测对各坝段位移进行观测，将其结果与自动化观测结果进行比较，以检验自动化系统观测结果的可靠性。
5.1 外观位移监测
取倒垂线测点IP1为例，进行比测分析：
图二:IP1测点人工、自动化比测过程线
由于人工观测早于自动化观测存在累计位移值，从图二可以看出，人工、自动化变化趋势一致，存在台阶为人工观测累计位移值；
5.2外观渗流监测
取测点UP-05为例，进行比测分析：
图三:UP-05测点人工、自动化比测过程线
从图三可以看出，对于渗流观测，自动化观测精度明显高于人工观测，人工、自动化变化趋势一致，满足观测要求；
5.3内观应力监测
取测点R-XS-13为例，进行比测分析：
图四:R-XS-13测点人工、自动化比测过程线
从图四可以看出，人工、自动化比测差值较小，满足观测要求；
5.4内观位移监测
取测点S506-CF-3为例，进行比测分析：
图五: S506-CF-3测点人工、自动化比测过程线
从图五可以看出，自动化略有跳值，但跳幅较小，精度满足要求，内观观测人工、自动化变化一致，总体测值稳定；
5.5内观渗流监测
取测点P6-XZ为例，进行比测分析：
图六: P6-XZ测点人工、自动化比测过程线
从图六可以看出，对于部分测值，人工观测由于观测周期限制，未能准确反映周期外变化，而自动化观测则能避免部分特征值漏测；比测人工、自动化比测差值较小，满足观测要求；
6 结论和几点建议
班多水电站大坝安全监测自动化系统建成后，运行稳定，为后期自动化系统实用化奠定了坚实的基础，并且其中双系统的集成方法对于其他电站系统集成提供了工程经验。
（1）垂线、渗流、内观等各分系统运行良好， 测值稳定无突跳，观测精度满足规范要求；
（2）华腾系统和南瑞系统运行良好，通讯稳定，测值能实时采集并存储至各自系统数据库中；
（3）数据传输软件运行良好，通过设置定时传输任务，华腾数据能定时传输至南瑞系统并实现整编，数据传输稳定、可靠。
几点建议：
（1）监测自动化系统若包含多厂家设备，需在施工前将各自责任及义务界定清楚，以免在发生出现故障时各设备厂家相互推诿导致故障不能及时处理，造成监测数据中断。
（2）建立完善的运行维护制度（如：编写运行维护规程并执行；建立台账登记制度等），保证故障能得到及时有效的处理；
（3）定期对运行维护人员进行技术培训（一年一次或者半年一次），提高故障处理能力，缩短故障处理周期，保证数据缺失率。
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