湖南镇水电站设计计算书

- 1 - 目目 录录 第一章 （空）2 第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物.2 第四章 水电站引水建筑物.16 第五章 水电站厂房24 第六章 专题：引水隧洞设计2 - 2 - 第一章第一章 （空）（空） 第二章第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物枢纽布置、挡水及泄水建筑物 2.2.1.12.2.1.1 设计水位下： 波浪高度 2hl=0.0166Vf5/4D1/3=0.0166305/421/3=1.467m 波长 2Ll=10.41.261/3=14.2m 波浪中心线高 2 2 4 0.4 2 hLHL hocthm LLL 安全超高 hc = 0.7m 坝顶超出静水位高度 h = 2hl+ho+hc=1.26+0.4+0.7=2.92m 校核水位下： 波浪高度 2hl=0.0166Vf5/4D1/3=0.0166165/411/3=0.77m 波长 2Ll=10.40.531/3=7.092m 波浪中心线高 22 2 40.72 10.2 27.996 hLHL hocthm LLL 安全超高 hc = 0.5m 坝顶超出静水位高度 h = 2hl+ho+hc=0.77+0.26+0.5=1.53m 2.2.1.22.2.1.2 设计洪水位=237.5+2.92=240.42mh 设 坝顶高程= 校核洪水位+=239+1.53=240.53mh 校 坝顶高取 241m 0.26m - 3 - 2.2.2.12.2.2.1 基本剖面：基本剖面： 由应力条件确定最小坝宽： H=241-111=130m ，=0.25 )2()1 ( 0 c H B 按稳定条件确定最小坝宽： )( 0 c f KH B =24，=9.81 c 3 mkN 0 3 mkN K: 基本组合安全系数，查水工建筑物表 27 为 K=1.1。 代入数据得 128 24 (1)(2)0.25 9.81 B 1.1 128 24 (0.25) 9.81 B f 解得 =0.18 ， B=91m n=B/ H = = 0.13 0.18 91 128 m=0.59 H B)1 (1 0.18) 91 128 2.2.2.22.2.2.2 坝顶宽度=(8%10%)128=10.24m12.8m,取 12m 2.2.2.3 稳定计算 130 130 - 4 - 表表 2-12-1 非溢流坝段设计工况下荷载计算成果非溢流坝段设计工况下荷载计算成果 荷 载 分项 系数 垂直力设计值 （KN） 水平力设计值(KN) 对坝底 中点力 臂(M) 力矩设计值(KN.m) 名 称 符 号 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆时针顺时针 W16345 47.75302973.75 W 2 328412.538.7512725984.38 自 重 W 3 1.0 125594.9-3.9489820.11 P11.0 78491 42.1 3309703.8 P21.08520 49.75423870 P31.0 2594.757.6719893 水 压 力 p41.01814.5 48.4 87791.6 u11.0 24255.2 25 u21.2 1929.1 49 94526 9950.28 3 11.58 115257.5 扬 压 力 u31.2 3858.350.58195165.675 v11.2 1372.4 42.8 58743.3 浪 压 力v21.2 1186.8544.352557.7 - 5 - 表表 2-22-2 非溢流坝段校核工况下荷载计算成果非溢流坝段校核工况下荷载计算成果 荷 载 分项 系数 垂直力设计值 （KN） 水平力设计值(KN) 对坝底 中点力 臂(M) 力矩设计值(KN.m) 名 称 符 号 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆时针顺时针 W11.06345 47.75302973.75 W 2 1.0328412.538.7512725984.38自 重 W 3 1.0125594.9-3.9489820.11 P11.0 80363.5 42.67 3428842.7 P21.08652.42 49.75430457.9 P31.0 3114.72 8.4 26475.12 水 压 力 p41.02175.5 47.9 104170.2 u11.0 26575.3 u21.2 1916 49 93888 u31.2 3832 50.58 193822.6 扬 压 力 U 4 1.2988311.58114445 v11.2 339 48.3 16373.7 浪 压 力v21.2 2964914510.5 - 6 - 2.2.2.32.2.2.3 设计洪水位时的应力稳定计算设计洪水位时的应力稳定计算 抗滑稳定计算： 12092.21WUKN 5350.86PKN 则 （4- () 1.181.05 fWU KK P 6） 应力计算（计入扬压力） （4-7） 2 6 y WUM BB （4-8） 2 6 y WUM BB ：上游面正应力； y ：下游面正应力； y B：计算截面沿上下游方向的宽度； ：所有外力对计算截面形心弯矩的矢量和。M 经计算 10538.59MKN m 2 316.130 y KN m 2 439.63 yc KN mf :混凝土的抗压强度 c f 故应力满足要求。 2.2.2.42.2.2.4 校核洪水位时的应力稳定计算校核洪水位时的应力稳定计算 抗滑稳定计算： 12092.21WUKN 5350.86PKN 则 （4- () 1.181.05 fWU KK P 6） 430694KN 76081.8KN 2.941.05= 1472241 372 77291.8KN 428974KN 3.2 - 7 - 应力计算（计入扬压力） （4-7） 2 6 y WUM BB （4-8） 2 6 y WUM BB ：上游面正应力； y ：下游面正应力； y B：计算截面沿上下游方向的宽度； ：所有外力对计算截面形心弯矩的矢量和。M 经计算 10538.59MKN m 2 316.130 y KN m 2 439.63 yc KN mf :混凝土的抗压强度 c f 故应力满足要求。 2.3.12.3.1 溢流坝段设计溢流坝段设计 溢流堰下泄流量的确定 通过溢流堰下泄流量： Q = Qs =5400 m3/s 设计状况下： 取单宽流量 q = 100 m3/s 则 L = Q / q = 5400 / 100= 54 m 便于坝顶闸门的布置,可适当加宽 L, 取 n =5, b = 12.5m , d = 4 m 则 Lo =L+ b (n - 1) = 54 + (5- 1) 4 = 70m 一个坝段宽度 b + d = 16.5m 由公式 ： Q = LmH3/2 g2 即 6250 = 62.5 0.93 0.5 H3/2 g2 解得： H = 13.3m 堰顶高程： 237.5-13.3= 224.2m 校核状况下： 取单宽流量 q = Q / L =9700 / 62.5 = 136 m3/s 由公式 ： Q=LmH3/2 g2 即 9700=62.5 0.93 0.5 H3/2 g2 120748.9382.4K 279.22 - 8 - 解得： H = 19.7m 堰顶高程 ： 239 19.7= 219.3m 堰顶高程 224.2m , 正常蓄水位 232 m 闸门尺寸为：14 14m 的平面闸门 2.2.3.22.2.3.2 溢坝实用剖面设计溢坝实用剖面设计 上游弧段设计： 堰顶点上游用三段圆弧连接，堰顶下游亦用曲线方程表示。 WES 曲线设计： 由 WES 曲线的公式：Xn=KHdn-1y Hmax = 240 224.7= 14.8m Hd = (7595) 15.3 = 11.475 14.535 ,取 Hd = 13 m Y=x1.85/(2130.85) 令 y = 0.105 ,1 / m = 1/0.78 , 85 . 0 x 令 0.105= 1/0.78 , 85 . 0 x 解得 x = 19 ，y = 13.1,为便与画图求出一组数据 溢 流 面 x 2468101214161819 y y0.20.207071.1.6 62.2.6 64 45.5.6 67.7.5 59.9.5 511.11.9 913.13.1 1 反弧段设计 下游最高水位为 136.2m，根据鼻坎应高出下游水深 1 2 m , 取反弧 段高程为 138m To = 23811125.9= 101.1m 2 2 2 10 hcog q hTo q= 100 m3/s , = 0.95 ,=,Hco 2.3920 R = (6 10) Hco = 14.34 23.9m 取 R = 20m ， 挑角20 2.3.32.3.3 稳定应力计算稳定应力计算 - 9 - 设计洪水位情况： 表表 2-32-3 溢流坝设计工况下荷载计算成果溢流坝设计工况下荷载计算成果 荷 载 分项 系数 垂直力设计值 （KN） 水平力设计值(KN) 对坝底 中点力 臂(M) 力矩设计值(KN.m) 名 称 符 号 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆时针顺时针 W11.06480 49317520 W21.0156047.8774677.2 W31.0139979.516.032243913.8 自 重 W41.016718.441.75697993.2 P11.0 78109.7 41.4 3231283 P21.07867.6 52.39412262.2 静 水 压 力 P31.0 2594.7 7.67 19892.7 u11.0 24796.7 u21.2 11636.2 47.65 554462.7 扬 压 力 u31.2 11690 6.15 71893.5 Px1.2 1288.9 24.4 31449.2 动 水 压 力 Py1.25508.3 47.1 259454.1 185525.550702.478109.73883.6 4863439.5 3309857 合 计 134823.1 74226.1 1553582.5 坝趾抗压承载能力极限状态计算 oS() R() rd1 1 o =1.1, =0.95，rd1=1.8 - 10 - S()=( )(1+) RR R RR WM T AJ 2 m = 134823.1 1553582.5 (54.8) 109.692596.5 2 (1 0.8 ) =3525 oS()=1.10.953525 =3.684MR()= =5.56 M a P rd1 1 10 8 . 1 1 a P 满足要求。 抗滑稳定验算 oS()R() rd1 1 o =1.1，=0.85，rd1=1.2 S()= 74226.11kN R P R()=+ R f R W RRA c =0.83134823.1+0.3109.6 =111936.1kN oS() =1.10.9574226.11 =77566.280 B WR 2 6 B R a P 满足要求. - 11 - 校核水位情况： 表表 2-42-4 溢流坝段校核工况下荷载计算成果溢流坝段校核工况下荷载计算成果 荷 载 分项 系数 垂直力设计值 （KN） 水平力设计值(KN) 对坝底 中点力 臂(M) 力矩设计值(KN.m) 名 称 符 号 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆时针顺时针 W11.06480 49317520 W21.0156047.8774677.2 W31.0139979.516.032243913.8 自 重 W41.016718.441.75697993.2 P11.0 80320.9 41.78 3355807.2 P21.08103.1 50.9412447.8 静 水 压 力 P31.0 3114.9 8.40 26164.9 u11.0 27168.6 u21.2 11615.2 47.65 553463.3 扬 压 力 u31.2 11667 6.15 71752.1 Px1.2 1217.7 24.4 29711.9 动 水 压 力 Py1.25203.9 41.70 217002.6 176484.952262.480320.94332.6 4896018.33104435.6 合 计 124222.5 75988.3 1791582.7 应力稳定计算 坝趾抗压承载能力极限状态计算 - 12 - oS() R() rd1 1 o =1.1, =0.95，rd1=1.8 R()=10M c f a P S()=( )(1+) RR R RR WM T AJ 2 m = 124222.5 1791582.7 (54.8) 109.692596.5 2 (1 0.8 ) =3598 oS()=1.10.953598 =3.76MR()=10/1.8=5.56 M a P rd1 1 a P 满足要求。 抗滑稳定验算 oS()R() 2 1/ d o =1.1，=0.85，rd1=1.2 S()= 76886.78kN oS()= 1.10.8575988.3 =71049kN0 B WR 2 6 B R 2 124222.5 6 ( 1791582.7 ) 109.6109.6 a P - 13 - 满足要求. 第三章第三章 水能规划水能规划 3.13.1 水头水头 HmaxHmax，HminHmin，HrHr 的选择的选择 表表 3-13-1 水头试算成果水头试算成果 Q Q1 1(231m)(231m)2 2H1H1H HNfNf 200231124.04 106.96104.82205656.8 170231123.878107.122104.98175074.4 160231123.824107.176105.032164858.98 165231123.851107.149105.01169967.99 166231123.855107.147105.00170991.72 正常蓄水 位(1 台) 165.1231123.854107.146105.00170061.3 Q Q1 1(191.2m)(191.2m)2 2H1H1H HNfNf 300191.2124.49 66.7165.3758192401 260191.2124.3166.8965.5522167197.44 265191.2124.332566.867565.53170355.45 264191.2124.3366.8765.5326169718.95 设计低水 位（4 台） 264.5191.2124.3366.8765.543170033.63 Q Q1 1(237.5m)(237.5m)2 2H1H1H HNfNf 160237.5123.824113.676111.4174857.33 150237.5123.77113.73 111.455 4 16400.6 155237.5123.796113.704111.43169434.76 设计洪水 位（4 台） 155.6237.5123.801113.699111.43170034.3 Q Q1 1(239m)(239m)2 2H1H1H HNfNf 160239123.824115.176112.81177164.6 150239123.77115.23112.94166169.7 校核洪水 位（4 台） 154239123.781115.219112.94170122.97 综上,Hmax = 121.25m Hmin = 73.8m Hav = 102.65 m 3.2.1 HL200 方案主要参数选择 1 1、转轮直径、转轮直径 D D1 1 查表水电站3-6 得限制工况下单位流量 QiM=950L/S=0.95m3/S 效率 m89.4，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量 QiQin=0.95m3/S,假定效率 93 水轮机额定力 Nr=4.251049544736.8kW 设计水头 Hr=Hav=97.53m - 14 - HrHQ Nr D ri 1 81 . 9 =2.26m 取之相近而偏大的标称直径 D12.5m 2 2、转速、转速 n n 计算计算 HL200 最优工况下 Mmax=90.7%,模型转轮直径 D1M=0.46m 则原型效率 1 5 1 max1 (1max)96.8% M D M D N=268.6r/min 选用与之接近且偏大的同步转速 n=300r/min 3.3.单位转速单位转速 n n 的修正值的修正值 )1-Mmaxmax/(10Mnni , 10 max/ Mmax-1)0.7%3% m nin 故单位转速可不加修正，Qi 也可不加修正 最后求得 93.%， 1max1 0.770.95QQ D12.5m n=300r/min 4 4、工作范围检验、工作范围检验 在 Hr,Nr条件下 mm 33 1max1 2 22 0.754/0.95/ 9.81 1 Nr QQmsms DHH 则水轮机最大引用流量 Qmax=D1=47.75m3/s 1max QHr 与特征水头 Hmax、Hmin、Hr相对应的单位转速为: min 1max68.11 /minnnDHr max 1min87.3 /minnnDHr 0.78 48 70.57r/min 92.65r/min - 15 - 174.03 /min r nnDHrr 5 5、吸出高度、吸出高度 HsHs 计算计算 设计工况下参数 = 74.03 r/min 1r n =754L/s max1 Q 气蚀系数 0.102 0.018 H)( 900 0 . 10 Hs 水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔 H水轮机设计水头 计算得 Hs1.82m-4m 3.2.2 HL180 方案参数选择 1 1、转轮直径、转轮直径 D D1 1 查表水电站得限制工况下单位流量 QiM=860L/S=0.86 3 /ms 模型效率 m89.5%,初步假定 91% 转轮直径 1 2.37 9.81 Nr m QHr Hr 取与之相近且偏在标称直径 D12.5 m 2 2、转速、转速 n n 计算计算 最优工况下 n10M67 r/min 假定 n10n10M n=ni/1271.5 /minHDr 取与之相近且偏大的同步转速 n300rmin 3 3、效率修正及单位参数修正、效率修正及单位参数修正 最优工况mD46 . 0 1%92max 75.94r/min 264.67r/min - 16 - % 3 . 94)1 (15 1 1 maxmax D D M 效率修正值=94.3%-92%=2.3%.=1%，则1.3 则 max=Mmax+=92%+1.5%=93.3% =M+=89.5%+1.3%=90.8%(与上述假定相差不大) 单位转速修正 1.7%-4m 第四章第四章 水电站引水建筑物水电站引水建筑物 4.2.1 隧洞洞径 设计水位下四台机满发隧洞流量 Q=196.8m3/S 0.8 49.2 70.57r/min 92.65r/min 75.94r/min - 17 - Q=196.8 m3/SvD 2 4 1 414 . 3 4 1 2 D 假定有压隧洞中的经济流速 v=4m/s, 则隧洞直径=7.92mvQD/4 4.2.2 隧洞进口顶部采用椭圆曲线连接，俯视或直线型喇叭口，内部断面为矩形， 椭圆曲线方程为 22 22 1 104 xy a=1.01.5 D=8.4412.66m b= D=2.814.22m 3 1 2 1 4.2.5 淹没深度计算 6.27m,一般0.8d,故最终取 6.34m. cr SCVd cr S Scr闸门低于最低水位的临界淹灭深度 C经验禾数 取 C0.55 d-闸门孔口高度 闸门底版高程 H178m 4.2.7 6.2m. 3 max 7 5.2Q D H 同理求得其它分岔管部分断面 D1= =5.49m 取 5.5m 3 7 5.2 (46.4 3) /102 D2=4.6m 取 4.6m 3 7 5.2 (55.54 2) /102 D3= = 3.49m 取 3.5m 73 5.2 55.54 /102 4.2.8.1 托马断面 1. Q=170000/(9.8196%91.1%74)=268m3/s 2. 压力引水道水头损失 a) 进口, , , =0.1,m 2 1 1 1 h 2 v g 1 1 268 4.2 8 8 Q vm s A 2 1 4.2 0.10.09 2 9.81 h 图4-4 岔管示意图 - 18 - b) 拦污栏, =1.82 , v2=1.0m/s 4 3 2 ( ) sin s d 4 3 200 1.035 () sin70 125 2 2 1.0 1.820.09 2 9.81 hm c) 门槽, 3=0.1, v3=4.2m/s, 2 3 4.2 2 0.10.18 2 9.81 hm d.矩变圆， 4=0.05,v4=(4.2+5.76)/2=4.98m/s, 2 4 4.98 0.050.06 2 9.81 hm e.圆变矩, 5=0.1, v5=4.98m/s， 2 5 4.98 0.10.12 2 9.81 hm f.矩变圆， 6=0.05 ，v6=4.98 m/s， 2 6 4.98 0.050.06 2 9.81 hm g.隧洞拐弯， 7=0.131+0.1632( )7/2 ()1/2 R D 90 =0.1310.1632()7/2()1/2=0.062，v7=5.76 m/s 7.7 40 20.5 90 2 7 5.76 0.0620.1 2 9.81 hm 8=0.131+0.1632( )7/2 ()1/2=0.08，v8=5.76m/s 7.7 40 34 90 2 8 5.76 0.080.14 2 9.81 hm hwmo= 1+2+.+ 8 g v 2 2 1 g v 2 2 2 g v 2 2 8 =0.84m Hf=11005.762/(R1/6)2R=11005.762/(1.9251/6)21.925 n 1 012 . 0 1 =2.2m Hwo= hwmo+ Hf=0.84+2.2=3.04m. 压力管道部分 a. 进口渐缩段， 1=K1K2=0.250.27=0.0675 ，V1=8.9m/s - 19 - b.拐弯， 22 0.131+0.1632( )7/2()1/2=0.0945 ，V2=8.9m/s 6.2 2090 45 C.拐弯， 3=2=0.0945，V3=8.9m/s 分叉管 分岔 1， 4=（0.58q22+0.26q2-0.03） ，q2=1/4, 4=-0.001,V4=8.9m/s 分岔 2， 5=（0.58q22+0.26q2-0.03） ，q2=1/3, 4=-0.007,V4=8.5m/s 分岔 3， 22 622 2 0.40.1 0.95(1)(1.30.3) 2 qqctg 22 1 (1 0.9)0.4(1)(1) 2 ctgq q q20.5，3/4.6=0.65, ,代入上式得，107/r D 22 3.5 /4.60.58 ， 2 0.46 1 5.6/vm s h. 蝴蝶阀 8=0.18 V = 6.9m/s, hwmo=0.0675+0.0945+0.0945+0.001+ 2 8.9 2 9.81 2 8.9 2 9.81 2 8.9 2 9.81 2 8.9 2 9.81 0.007+0.46+0.18=2.6m 2 8.5 2 9.81 2 6.9 2 9.81 2 6.9 2 9.81 hfm = =(210+70)8.92 / 89.642 1.55=1.7m Rc Lv 2 2 hwm =hwmo+hfm = 2.6+1.7=4.3m 3. =+ Rc L 2 g2 1 g2 =1100/(1.9251/6)21.925+ 012 . 0 1 8 . 92 1 81 . 9 2 =0.066+0.05+0.01=0.136 H1=Hmin-hwo-3hwmo=74-3.04-34.3=58.06m Fk= m2 1100 46.5 330 2 0.136 9.81 58 为了保证大波动衰减，调压室的断面必须大于临界断面，并有一定的安全 余量，取 1.067 - 20 - Fk= 1.067330=352m2 4.2.8.3 调压室设计 简单式调压室简单式调压室 最高涌浪最高涌浪 正常蓄水位 =231.0m , 造率 n 取可能的最小值，为 n= 0.012 丢弃负荷,l 流量从 176.5减至 0s m3 水力半径 R = D / 4 = 7.7/4=1.925 m 谢才系数 C = 1 / n =92.94 6 1 R 1 6 1 1.925 0.012 f = =46.54 2 1 4 D 2 1 3.14 7.7 4 2 m Vo = Qo / f =176.5/46.54=3.79m/s 计算系数 S S = = 80.2m 0 2 0 2 w gFh Lfv 2 1100 46.54 3.79 2 9.81 352 1.327 Xo = =1.327/80.2= 0.016 S hwo 计算下式的负根 0maxmax ln(1)XXX 0.016 代入上式 0 X maxmax 0.016ln(1)XX 经试算 Xm = - 0.169 上涌浪高：0.169 80.2 = 13.55m 调压室内最高水位 231+ 13.55= 244.55m 最低涌浪最低涌浪： 死蓄水位 = 191.2 m n 取可能的最大值为 0.014 增加负荷 - 21 - 考虑两种情况：一是上述最高涌浪后发生最低涌浪。 maxmax22 ln(1)ln(1)XXXX 22 0.169ln(1 0.169)ln(1)XX 22 ln(1)0.1285XX = 0.1691X A1 = 0.169 - ln (1 + 0.169)=0.01285 计算下式的负根 Ln (1 + X2)X2 = -0.01285 试算： X2 = - 0.152( 负根 ) 上涌浪高 0.15280.2=12.2m 调压室内最高水位 23112.2= 243.2m 另一种是机组增荷所产生的最低涌浪 假设机组负荷从突增至，若0.5 0 mQ 0 Qm 62 . 0 0 0 min 1)1)(9 . 0025 . 0 275 . 0 (1 m mXm h Z w 2 0 2 0 w gFh LfV 2 2 1100 46.54 3.79 120.9 9.81 352 1.327 0 min min w h Z X 0.62 0.5 1 ( 120.90.275 0.50.025 0.0120.9)(1 0.5) 1 120.9 =5.9 所以 5.91.3277.8m; minmin0w ZXh 水面高程 191.27.8 = 183.4m 由于简单式调压室自上而下具有相同的断面，结构形式简单，在正常 运行时隧洞与调压室的连接处水头损失较大，当流量变化时调压室中 水位波动的幅度较大，衰减较慢，所需调压室的容积较大，因此一般 多用于低水头电站。而本电站水头达到 102m。所以不适用。 - 22 - 2 2、阻抗式、阻抗式 蓄水位 Q = 165.1m/s , H = 231 m n 取 0.012 丢弃负荷 1.327 wo hm 水力半径 R = 7.7 / 4 =1.925m 谢才系数 C = 1 / n =92.94 6 1 R f = =46.54 2 1 4 D 2 1 3.14 7.7 4 2 m Vo = Qo / f =176.5/46.54=3.79m/s 计算系数 S S = = 80.2m 0 2 0 2 w gFh Lfv 2 1100 46.54 3.79 2 9.81 352 1.327 Xo = =1.327/80.2= 0.016 S hwo 初步定阻抗孔的直径： d = 4 m，得 r2m 则 阻 抗 孔 的面积： 22 3.14 212.56Wrm 取 = 7 Vo = 3.8m/s 则 Ko = = g Vo 2 2 2 3.8 75.15 2 9.81 = = hwo Ko5.15 3.88 1.327 将 = 3.88 Xo = 0.016 Ln ( 1 + (1 +) Xm ) (1 + )Xm = Ln 1 -(1 +) Xo (1 + )Xo 试算： 得 Ln ( 1 + (1 +3.88) Xm ) (1 +3.88)Xm = Ln ( 1 -(1 +3.88)3.88 0.016 ) (1 +3.88 )0.016 Ln ( 1 + 4.88 Xm ) 4.88Xm = - 0.438 Xm = - 0.137 上涌浪高 0.13780.2=10.98m 调压室内最高水位 231+ 10.98= 241.98m, 最低涌浪: - 23 - 死蓄水位 Q = 264.5m/s, n 取 0.014 增加负荷 谢才系数 C = 1 / n = 92.94 6 1 R f = =46.54 2 1 4 D 2 1 3.14 7.7 4 2 m Vo = Qo / f =5.82m/s hwo = 0.842.2 +2.24 = 0.88m hf = = m RC lV 2 22 2 1100 5.82 2.24 92.941.925 2 0 2 0 w gFh LfV 2 2 1100 46.54 3.79 120.9 9.81 352 1.327 hwo Z min = 1 + ( + - 0.9 ) (1 m ) ( 1 - )m275 . 0 5 . 0 1 . 0 0.62 0.65 m = 4.29 Zmin = hwo 4.29=3.77m 水面高程 191.2-3.77= 187.73m 将简单式调压室的底部，用断面较小的短管或孔口与隧洞和压力 管道连接起来，即为阻抗式调压室，由于进调压室的水流在阻抗孔口 处消耗了一部分的能量，所以水位波动幅度减小了，衰减加快了，因 而所需的调压室的体积小于简单式，正常运行时水头损失小，但由于 阻抗的存在，水锤波不能完全反射，隧洞中可能受到水锤的影响，所 以此调压室形式不适合本水电站。 3 差动式调压室 最低涌浪 死蓄水位 Q = 264.5 m/s , = 191.2 m n 取 0.014 突增负荷 小井面积 d = 7.7m S =46.54m2 大井面积 d = ,取 d19m S = 283.39m2 4S 14 . 3 4S hwo=3.04m 初取 = 0.8 c = 0.6 Vo =5.82m/S H - 24 - =64.83 22 22 1100 46.54 5.82 ()9.81 (283.3946.54) 3.04 /()46.54/(46.54283.39) 11 22 21(1)21(1 0.5 33 wo LfVo g FsFw h FsFsFw m ） min 0.1 10.5 64.830.275 0.50.5)(1 0.5) 64.83 X （ 0.62 0.5 (1) 0.65 64.83 =3.3 Zmin=3.33.04=10.032m 最低涌浪水位 =191.2-10.032= 181.17m 低 从进水口到调压室处坡降为 0.5% , 进水口处闸门中心线高程=180.26m 调压室处隧洞中心线高程=174.76m 大井中水流入升管时需孔口阻抗系数 ， = =12.2 H 2 2 )1 ( min m m hwo Z 2 2 3.250.5 (1 0.5) 阻抗水头损失为 hwo = 143.04=37.09m H 孔口面积 Qo m Qo = Q w )min(2 2 hwomZg W = )min(2 )1 ( 2 hwomZgQ Qom = 2.7 m2 d阻 = = 1.85m w4 最高涌浪最高涌浪 正常蓄水位, Q =165.1m/s , = 231.0 m 正 n 取 0.012 丢弃负荷 = = 21.7 c H 2 2 c H hwo = 1.327m - 25 - 假设 Zm = - 10 m = 10Zm 相应的大井体积为： W = Fw (hwo - Zm) =283.39(1.327+ 10) = 3209.9 升管溢流量 3 1.327 10 (1)73.12 24.88 1.327 QbQom 溢流水舌厚 2/32/3 73.12 ()()1.41 1.87.7 Qb hbm MB Zb = 10 1.41 = 8.59 Xmax = = -7.53 maxZ hwo 10 1.327 Xb = = = 6.47 (负) Zb hwo 8.59 1.327 2 1 ln1 7.530.15( 6.477.53) 0.37.5346.54/(46.54283.39) 2 1 0.32 7.5321 7.53 1 324.88 Lfvo W ghwo =9600m3 由于 W w , 所以不符合继续试算. 最高涌浪试算过程最高涌浪试算过程 假设 Zm10.00 20.00 17.00 17.50 18.80 大井体积 W3209.96 6043.86 5193.69 5335.38 5533.76 升管溢流量 Qb73.12 34.64 45.00 43.22 40.76 溢流水舌厚 hb1.41 0.86 1.02 1.00 0.96 ZbZb8.59 19.14 15.98 16.50 17.24 XmaxXmax-7.54 -15.07 -12.81 -13.19 -13.72 XbXb-6.47 -14.42 -12.04 -12.44 -12.99 lfvo2/2ghwo 66603.20 66603.20 66603.20 66603.20 66603.20 ln 0.13 0.06 0.08 0.07 0.07 0.88 0.85 0.86 0.86 0.85 WW9600.41 5085.95 5884.03 5731.75 5532.75 当 Zmax18.8m， 由于 W w , 所以符合。两者已经很接近，故最大上涌浪 18.8m 最高涌浪 Zmax = 18.8 m - 26 - 调压室最高水位 231+ 18.8 = 249.8m 第五章第五章 水电站厂房水电站厂房 5.1.2 发电机重量 23 1 272.6( ) f S GfKt ne K1系数，悬式 K1=810，这里取 9 发电机转子重=Gf=122.3t 2 1 发电机飞轴力矩 GD2=1219.m2 5.1.4 调速系统，调速设备选择 1、调速功计算 A=（200250）QD1 30000N.mmaxH Hmax最高水头 （属大型调速器） D1水轮机直径 2、 a 接力器选择 bo/D1=0.2 bo=0.5m 直径 ds=D1 1 max369 bo Hmm D 选择与之相近且偏大的 ds=375mm 的标准接力器 b 最大行程 Smax=(1.41.8)aomax a0max水轮机导叶最大开度 244.6（t） 370mm - 27 - a0max= a0 Mmax 0 260.9 DoZ M mm DoMZo 采用系数 1.6,则 Smax=0.417m C、接力器容积计算 23 max0.089 2 s Vds Sm 1.13/ ssvm dVT 选用 Ts=4S Vm=4.5m/s 79dmm 故选用 DT-80 型电气液压型调速器 3、油压装置 VK=（1820）VS=1.6021.78m3 选用组合式油压装置 HYZ-2.5 分离 型油压设备。 5.1.4 厂房结构计算 (1)(1) 机组段长度机组段长度 A、蜗壳层 L=蜗壳最大宽度 C+蜗壳间混凝土厚度 D+2 倍外墙厚度 B、 =4.88+4.006+3=11.886m C、 尾水管层 L=尾水管出口宽（包括中墩）B+尾水闸墩厚 T D、 = 6.8+21.6=8.8m C、 发电机层 L=发电机定子外径+2 倍风道宽+风道间过道宽 =6+4+20.5=11m 综上比较，可确定机组间距 12m 5.2.2 宽度 由于厂房设置蝴蝶阀，故厂房宽度取决于下部尺寸， 取厂房宽度为 17m。 - 28 - 5.2.3 厂房各层高程确定 （1 1）水轮机安装高程）水轮机安装高程 HL180-LJ-250 0 115.450.0180.25115.72 2 b ZswHsm （2 2）尾水管底板高程）尾水管底板高程 0 11 115.720.256.5109 2 b Zshm h1尾水管高度（m） bo导叶高度（m） （3 3）水轮机层地面高程）水轮机层地面高程 4 =ZS+r2+h3=115.82+1.415+1=118.3m 4 r2蜗壳进口半径 h3蜗壳进口断面上部尺寸 4 4）发电机层定子安装高程）发电机层定子安装高程 =118.3+2+1=121.3m 5 （5 5）发电机层地面高程）发电机层地面高程（定子埋入式）（定子埋入式） =+h1+h2=121.3+2.97+1.03=125.3m校核洪水位 127m 6 5 （6 6）装配场地面高程）装配场地面高程 采用发电机层和装配场层同高方案，装配厂高程 125.3m。 （7 7）吊车轨顶的高程）吊车轨顶的高程 =125.3+0.5+1.2+1+10=138m； 6 115.2+0.5+0.115=115.82m 115.82-0.25-6.5=109m - 29 - ； （8 8）厂房顶部高程）厂房顶部高程 =138+2.5+1.8+0.5+0.4+1.1=143.1m。 7 第六章第六章 专题：引水隧洞专题：引水隧洞设计设计 引水隧洞