河岸式水电站设计及进水口拦污栅结构计算的设计说明书

摘 要黄坛口水电站于浙江省乌溪江，黄坛口，属于二级开发电站，于湖南镇水电站间距29km,根据地形要求，其开发方式为有压引水式。坝区地质条件较好，主要建筑物（混凝土重力坝），泄水建筑物（混凝土溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞、调压室和压力钢管），河岸式地面厂房。水库设计洪水位119.50m（千年一遇），相应的下泄流量5340m3/s；校核洪水位121m（万年一遇），相应的下泄流量6600m3/s；正常蓄水位116m.非溢流坝坝顶高程126.5m。坝底高程70.0m。最大坝高126.5m。上游坝坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.72，溢流坝堰顶高程112.1m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长200m。洞径10m，调压室位于厂房上游80m左右处，高程150m左右的山峦上，型式为差动式。装机容量41.8=7.2万kw，主厂房净宽16m，净长82m。水轮机安装高程88.78m，发电机层高程100.4m，安装场层高程100.4（大于下游校核洪水位88.78m）。厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，尾水平台兼作公路用，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；水轮机；引水隧洞；调压室；厂房；排架。AbstractWuxijiang Hydropower Station is located in Zhejiang Province Wuxijiang, Hunan town power station belonging to the cascade development, according to the terrain requirements for the development of pressure-type water. Dam good geological conditions, the main building (concrete gravity dam), discharge structure (concrete spillway), diversion of buildings (with ballast water hole was, the surge tank and pressure pipe), riparian terrestrial plants. Reservoir design flood level 119.50m (a case of the Millennium), the corresponding discharge flow of 5340m3 / s; check flood level 121.0m (once in every million years), the corresponding discharge flow of 6600m3 / s; normal water level 116m. To determine the design of the dam site is located near the front Luan, non-overflow dam crest elevation 126.5m. Dam at the end of elevation 70.0m. Maximum height of 126.5m. Upper reaches of the slope gradient of 1:0.15, downstream slope gradient 1:0.72, top spillway weir elevation 、112.1m. Diversion dam was located in the upper reaches of the import-hole notch, the hole has a total length of 200m. Diameter 10m, surge tank factory is located in the upper reaches around 80m, the 150m elevation of the mountains around, the patterns for the differential. installed capacity of 4 1.8= 7.2 million kw, the main plant净宽16m, net long-82m. Turbine installation elevation 88.78m, generator layer elevation 100.4m, the installation of field layer height 100.4 (more than downstream flood check 88.78m). Switching station near the plant layout, such as main transformer. Subject to topographical constraints, the end of the level of Taiwan serves as road, dam and plant through the winding roads connect to form a hub system. In addition, the design of the plant was designed and conducted a bent structure calculation.目 录1.1 流域概况和地理位置51.1.1 水文条件51.1.2气象条件61.1.3 工程地质61.1.4 当地建筑材料71.2 设计资料71.2.1 水能规划71.2.2 挡水建筑物及泄水建筑物81.2.3 引水建筑物81.2.4 水电站建筑物81.2.5 专题81.3 设计任务81.3.1 枢纽布置、挡水及泄水建筑物81.3.2 水电站引水建筑物81.3.3 水电站厂房81.1枢纽主要建筑物的等级确定91.2混凝土非溢流坝91.2.1剖面设计91.2.1 实用剖面101.3 廊道布置111.4坝体剖面验算121.4.1基本验算121-5 坝体折坡点验算182.1. 设计水位下212.1.1溢流坝孔口尺寸的确定212.1.1.1 溢流坝下泄流量的确定212.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置212.1.3 堰顶高程的确定212.2.1堰顶高程的确定222.2.2 闸门高度222.3.1.2反弧段设计222.4溢流坝段稳定验算233.1水轮机水头的确定263.1.1 的确定263.1.2设计低水位的确定273.1.3 的确定283.2 水轮机型号选择：283.2.1 HL240型水轮机方案的主要参数选择283.3 ZZ440型水轮机方案的主要参数选择313.3.2 转速n的计算313.3.4单位转速、单位流量的修正333.3.5水轮机的流量333.3.6工作范围检验334.1 主要尺寸估算3542 外形尺寸估算364.2.1平面尺寸估算364.2.2 轴向尺寸计算364.3水轮发电机重量计算和型号选择374.4水轮机蜗壳尺寸及尾水管384.4.1.蜗壳尺寸：384.5 调速系统，调速设备选择394.5.2油压装置394.5.3.水轮机阀门及其附件404.5.4 起重机设备选择404.6主厂房尺寸404.6.1长度404.6.2厂房宽度确定414.6.3 厂房各层高程确定415.2.2.1闸门断面435.2.2.2进口具体形式435.2.2.3隧洞进口顶部高程435.4水头损失计算455.4.1引水隧洞的水头损失455.4.2 压力钢管的水头损失474.4.2.1沿程水头损失（糙率取最大值0.013）475.4.2.2局部水头损失475.5断面计算485.6.1 阻抗式调压室481 设计基本资料1.1 流域概况和地理位置乌溪江属衢江支流，发源于闽、浙、赣三省交界的仙霞岭，于衢县樟树潭附近流入衢江，全长170公里，流域面积2623平方公里。流域内除黄坛口以下属衢江平原外，其余均属山区、森林覆盖面积小，土层薄，地下渗流小，沿江两岸岩石露头，洪水集流迅速，从河源至黄坛口段，河床比降为1/1000，水能蕴藏量丰富。流域内已建成二级水电站，第一级为湖南镇水电站，坝址位于衢县境内乌溪江区山前峦处，坝址以上流域面积为2151平方公里。第二级为黄坛口水电站，坝址位于衢县黄坛口公社。坝址以上流域面积为2328平方公里。水文与气象1.1.1 水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为83.0m3/s。实测最大洪峰流量为5440 m3/s，（1954年），千年一遇洪水总量（4日）为11.0亿立方米，洪峰流量为11300m3/s。万年一遇洪水（4日）总量为16.2亿立方米，洪峰流量为16600m3/s。保坝洪水总量为17.2亿立方米，洪峰流量为22000m3/s。表1-1 下游水位流量关系曲线表1-2电站厂房处获青水位流量关系曲线1.1.2气象条件乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温10.4，月平均最低气温4.9，最高气温28。多年平均降雨为1710mm ，雨量年内分配极不均匀，4、5、6三个月属梅雨季节，降雨量占全年的50%左右。7、8、9月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响，其降雨量占全年的25%左右。 1.1.3 工程地质库区多高山峡谷，平原极少。地层多为白垩纪流纹斑岩及凝灰岩分布，柱状节理及顺坡向节理裂隙普遍，断裂构造不甚发育，受水库回水影响，可能有局部土滑、崩塌等情况，但范围不会很大，因此库区的岸坡稳定问题是不严重的。唯坝前水库左岸的梧桐口至坝址一段地形陡峭，顺坡裂隙较为发育，经调查有四处山坡因顺坡裂隙切割，不够稳定，每处不稳定岩体为23万立方米，在水库蓄水过程中，裂隙中充填物受潮软化，易崩塌、滑落，由于距坝趾较近，在施工过程中应注意安全。库取未发现有经济价值的矿床，仅湖南镇上游破石至山前峦一带有30余个旧矿，经地质部华东地质局浙西队调查，认为无经济价值。本工程曾就获青、项家、山前峦三个坝址进行地质勘测工作，经分析比较，选用了山前峦坝址。山前峦坝址河谷狭窄，河床仅宽110m左右，两岸地形对称，覆盖层较薄，厚度一般在0.5m 以下，或大片基岩出露，河床部分厚约24m。岩石风化普遍不深，大部分为新鲜流纹斑岩分布，局部全风化岩层仅1m左右，半风化带厚约212m，坝址地质构造条件一般较简单，经坝基开挖仅见数条挤压破碎带，产状以西北和北西为主，大都以高倾角发育，宽仅数厘米至数十厘米，规模及影响范围均不大，坝址的主要工程地质问题为左岸顺坡裂隙发育，差不多普及整个山坡，其走向与地形线一致，影响边坡岩体的稳定性。坝址地下水埋置不深，左岸为1126m，右岸1534m。岩石透水性小，相对抗水层（条件吸水量0.01L/dm）埋深不大，一般在开挖深度范围内，因此坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌浆深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响考虑选用。坝址的可利用基岩的埋置深度，在岸1012m，右岸69m，河中68m，详见坝址地质剖面图。坝体与坝基岩石的摩擦系数采用0.68。引水建筑物沿线为流纹斑岩分布。岩石新鲜完整，地质条件良好。有十余条挤压破碎带及大裂隙，但宽度不大，破碎程度不严重。厂房所在位置地形陡峻，覆盖极薄，基岩大片出露，岩石完整，风化浅，构造较单一。有两小断层，宽0.50.8m，两岸岩石完好。本区地震烈度小于6度。1.1.4 当地建筑材料 本工程需要砾石约186万立方米，砂67万立方米。经勘测，砂的粒径偏细，砾石超粒径的含量偏多，其他指标均能满足要求，但坝址附近几个料场的贮量不能完全满足设计要求。故不足的砾石用轧石解决，轧石料场选在大坝左岸距坝址0.8-12公里的范围内。不足的砂料用楼里村附近的几个料场补充，距坝址2.5 公里。坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。1.2 设计资料1.2.1 水能规划1.校核洪水位：121.0m，校核最大洪水下泄流量6600；2 .设计洪水位：119.5m，设计洪水最大下泄流量5340；3 .设计蓄水位：116m；4 .设计低水位：108.5m；5 .装机容量：，7.2万KW，即41.8=7.2万KW；6.机组机型：自选1.2.2 挡水建筑物及泄水建筑物1.挡水建筑物： 混凝土重力坝2.泄水建筑物： 混凝土溢流坝1.2.3 引水建筑物 有压引水 1.2.4 水电站建筑物 河岸式地面厂房 1.2.5 专题 拦污栅结构计算1.3 设计任务1.3.1 枢纽布置、挡水及泄水建筑物要求对整个水利枢纽进行布置（包括挡水及泄水建筑物、引水建筑物、厂房、对外交通、进水口及开关站等，绘出枢纽平面布置图）要求根据现有资料设计挡水及泄水坝段的断面型式，进行必要的稳定计算，绘出挡水及泄水坝的剖面图。1.3.2 水电站引水建筑物根据地形、地质条件选顶引水隧洞的路线，并设计隧洞断面的型式，绘出引水隧洞的布置图（含进水口）。根据地形、地质及水力计算，确定调压室的位置、型式和尺寸并绘出调压室剖面图。1.3.3 水电站厂房根据所选机型及水位计算条件，确定厂房的轮廓尺寸，并绘出发电机层、水轮机层和涡壳层的平面布置图以及厂房的横剖面图。对厂区进行布置并绘出平面布置图（包括开关站、主变场、厂房、尾水渠和对外交通等）1混凝土非溢流重力坝1.1枢纽主要建筑物的等级确定按黄坛口水库水位容积关系曲线算出校核洪水位121米是的V=1.02108m31108m3. 所以工程类型为大（2）型，工程等别为二，主要建筑物2，次要建筑物为3级。1.2混凝土非溢流坝1.2.1剖面设计重力坝的基本剖面，一般指在主要载荷作用下满足坝基面稳定和应力控制条件的最小三角剖面。因此，基本剖面分析的任务是在满足强度和稳定的要求下，根据给定的坝高求得一个最小的坝底宽度，也就是确定三角形的上下游坡度。为分析方便计，沿坝轴线方向取单位长度的坝体进行研究，其上下游面的水平投影长度分别为和。假定上游库满水位平三角形顶点水深为，下游无水。坝的载荷只考虑上游水平压力、水重和坝体自重以及扬压力，在此情况下，讨论及应如何取值才能满足安全和经济的要求。1.2.1.1 按应力条件确定坝底最小宽度 式中为设计洪水位，为上游坡度取时可以得到： 1.2.1.2 按稳定条件确定坝底最小宽度由于电站形式为引水式，故坝上游侧无有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，取上游面坡度，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度。 B坝底宽度，m；H基本剖面坝高，m（基本剖面H=126.5.0-70=56.5m）；坝体材料容重，；水的容重，；扬压力折减系数,按规范坝基面取0.3；摩擦系数，由资料可得本设计采用0.68；K基本组合安全系数。考虑一定的裕度，坝底宽度最终定为70m。1.2.1 实用剖面1.2.1.1坝顶宽度 坝顶宽度b=（8%10%）H，且不小于2m。本设计取5m1.2.1.2 坝顶高程坝顶高程=静水位+h 式中：h=h1%+hz+hc 式中：h1%=累计频率为1%的破浪高度 hz=波浪中心线高出静水位的高度。 hc=取决于坝的级别和计算情况的安全超高 gh2%/v0=0.0065v1/6(gD/V0)1/3; glm/v0=0.386(gD/v02)1/2(a) 设计洪水位计算风速度vt取15m/s,设计洪水位下吹成D=5B,B=197m,风速v0=(1.52)vt v0取25m/s.h2%=0.00625v01/6(gD/v02)1/3 v02/g =1.696查表2-12得出h2%/hm=2.23 hm=0.761 ; h1%/ hm=2.42h1%=1.84lm=0.386(gD/v02)1/2 v02/g = 9.7hz=3.14h1%2 /( lmcth23.14h/lm)hz=3.141.842 /9.71=1.1hc=0.5 根据水库水位容积曲线V（1 10）108m3.大（2)型工程 所以hc=0.5。h=h1%+hz+hc =1.84+1.1+0.5=3.44m（b）校核水位计算风速度vt取15m/s,设计洪水位下吹成D=5B,B=197m,风速v0=(1.52)vt v0取23m/s.h2%=0.00625v01/6(gD/v02)1/3 v02/g =2.43查表2-12得出h2%/hm=2.23 hm=1.043m ; h1%/ hm=2.42h1%=2.524mlm=0.386(gD/v02)1/2 v02/g=8.896mhz=3.14h1%2 / (lmcth23.14h/lm)hz=3.142.5242 /8.8961=2.248hc=0.5h=h1%+hz+hc =2.524+2.248+0.5=5.272坝高取126.5m1.3 廊道布置廊道断面一般为城门洞形 宽2.53.0，高3.03.5取23.0m坝体纵向排水检查廊道，距上游侧每隔1530m 取15m。基础排水廊道（1.52.5）（2.22.5）取22.51.4坝体剖面验算1.4.1基本验算a设计工况坝体自重G1=RCA =23.5213.151/2=777.3KNG2=RCA= 23.5549.5=5816.25KNG3=RCA=23.535.6349.51/2=20723.3KN水压力PY上=R0A=9.81(49.5+28.5)/23.15=1968.97KNPy上的形心：Py上=（28.53.152/2+1/2213.1522/3）/(28.53.15+213.15/2)=1.46mPX上=1/2Pgh12=1/29.8149.52=12018.48KN下游：h2=18.72mPX下=1/2R0h22=9.8118.7221/2=1718.91KNPY下=R0A=9.8113.4918.721/2=1238.KN下游受水压力图扬压力（为降低扬压力设副排系统及抽排系统）查表2-5（p49）得a1=0.2,a2=0.5a1H1=0.249.5=9.9ma2H2=0.518.72=9.36m扬压力受力图U1= a2H243.789.81=4251.87KNU2=( a1H1- a2H2) 9.815=26.49KNU3=( a1H1- a2H2) 9.8191/2=23.84KNU4=(H2- a2H2) 9.8181/2=367.29KNU5=(H1- a1H2) 9.8151/2=(49.5-9.9) 9.8151/2=971.19KN浪压力：（LM=9.7m,h1%=1.84m,hz=h0=1.1m）坝前水深H=49.5 LM./2=4.85m 则选用公式：PWK=1/4 LM(h1%+ hz)PWK=1/4 9.819.7(1.84+1.1)=69.94KNe=1/44.85(4.85+2.94)21/3-1/24.8521/34.85/(1/24.85(4.85+2.94)-1/24.854.85=1.32非溢流坝浪压力作用图浪压力1-1表编号荷载垂直水平力臂力矩m正向逆向1自重G1777.319.7915382.77G25816.2516.2494455.9G3207231.86338606.952水压力PX上12018.4816.5198304.92PY上1969.97120.239793.4Px下1718.96.2410725Py下1238.6712.915978.8433扬压力U14251.87000U226.4919.89513.64U323.8413.89331.14U4367.2918.566815.68U5971.1920.2219637.464浪压力Pwt69.94115.978110.94总30525.495640.6812088.421718.9242876.94205780.64W=30525.49-5640.68=24884.81KNP=12088.42-1718.9=10508.02KNM=3.71104MPa(1) 稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.6824884.8/10508.02=1.61k=1.1 满足稳定要求。(2)应力验算 （T=43.78）y=WT+MT2=24884.843.78+6(3.71104) 43.782 =0.05 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=24884.843.78-6(3.71104 ） 43.782 =0.07 Mp 远远小于岩石的抗滑应力（123.287 Mp）b.校核工况坝体荷载（H1=121-70=51m ,H2 =88.78-70=18.78m）G1=RCA =23.5213.151/2=777.3KNG2=RCA= 23.5551=5992.5KNG3=RCA=23.535.68511/2=21351.3KN 水压力上游：PX上=1/2Pgh12=1/29.81512=12757.02KN PY上=R0A=9.81(49.5+28.5)/23.15=1968.97KN PY上的形心：y=(303.152/2+21213.1522/6)/(303.15+213.15/2)=2.26m下游：PX下=1/2R0h22=9.8118.7821/2=1628.31KNPY下=R0A=9.8113.4818.781/2=1237.76KN扬压力（为降低扬压力设副排系统及抽排系统）查表2-5（p49）得a1=0.2,a2=0.5a1H1=0.251=10.2ma2H2=0.518.78=9.39mU1= a2H243.789.81=2894.71KNU2=( a1H1- a2H2) 9.815=169.713KNU3=( a1H1- a2H2) 9.8191/2=152.74KNU4=(H2- a2H2) 9.8181/2=587.62KNU5=(H1- a1H1) 9.8151/2=(51-10.2) 9.8151/2=1000.62KN浪压力 （LM=8.89m,h1%=2.524m,hz=h0=2.281m）h0+ h1%=4.805坝前水深H=51 LM./2=4.448m 则选用公式：PWK=1/4 LM(h1%+ hz)=1/49.818.8964.805=104.83KN=164.448(4.4484.805)2-16 4.4483124.4484.448+4.805-124.4482 =4.23 (120.78-70=50.78m) 校核水位下非溢流坝浪压力作用图 表2-1编号荷载垂直水平力臂力矩m正向逆向1自重G1777.319.7915382.77G25992.516.2497318.2G321351.31.86339776.912水压力PX上12757.9117216884.47PY上2503.0214.77136972.11Px下1628.316.2410160.65Py下1237.7612.915967.13扬压力U12894.71000U2169.71319.393290.74U3152.7413.893290.56U4587.6218.5610906.32U5100.6220.2220232.544浪压力Pwt104.8350.785323.27总31861.884805.412826.741628.31243587.14230748.44W=31861.88-4805.4=27056.48KNP=12826.74-1628.31=11198.43KNM=243587.14-230748.44=12838.56KN（2）稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.6827056.48/11198.43=1.643k=1.05 满足稳定要求。1 应力验算 （T=43.78）y=WT+MT2=27056.4843.78+612838.56 43.782 =0.58 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=27056.4843.78-612838.56 43.782 =0.66 Mp 远远小于岩石的抗滑应力（123.287 Mp）满足应力条件。 1-5 坝体折坡点验算a.设计工况（H1=49.5m）坝体自重 G1=RCA =23.52128.55=3348.75KNG2=RCA= 23.521.5615.521/2=3931.68KN水压力PX上=1/2Pgh12=1/29.8128.52=3984.86KN扬压力U=U1+U2+U3=9.8118.67+5.712+1.875.7+28.5-5.71.8512=833.33KN yc=18.675.712+1.85+18.673+1.855.71.852+121.85(28.5-5.7)1.853A=84.85 = 5.33m（4）浪压力 PWK=69.94KN 表1-3荷载力臂弯距弯距G13348.787.7625986.3G23931.680.125.33px上3984.869.537856.17U823.334.934103.39PWK69.94115.978110.94总7280.43823.334054.850095.826011.6W=6457.1KNP=4054.8KNM=24084.2KN1.稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.686457.1KN/4054.8KN=1.12k=1.1 满足稳定要求。2.应力验算 （T=20.52）y=WT+MT2=6457.120.52+624084.2 20.522 =-0.01 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=6457.120.52-624084.2 20.522 =0.66 Mp远远小于岩石的抗滑应力满足应力条件。b.校核工况坝体自重 (H1=30m) G1=RCA =3725KNG2=RCA= 3931.68KN水压力PX上=1/2Pgh12=1/29.81302=4415.5KN扬压力U=U1+U2+U3=9.8118.67+612+1.876+30-61.8512=913.79KNyc=18.67612+1.85+18.673+1.8561.852+121.85(30-6)1.85393.15 = 5.1m（4）浪压力 PWK=104.83KN1-4表荷载knknkn力臂弯距kn弯距knG137257.7627354G23931.680.125.33393.17px上4415.51044155U913.764.243874.47PWK104.8350.785323.27总7656.68913.764520.3353352.7427747.171.W=6742.89KNP=4520.33KNM=25605.57KN2.稳定验算 （f=0.68）K=f（W-U）/P=0.686742.89KN/4520.33KN=1.061k=1.05 满足稳定要求。3.应力验算 （T=20.52）y=WT+MT2=6742.8920.52+625605.57 20.522 =-0.04 Mp-0.1Mp 未出现拉应力y=WT-MT2=6742.8920.52-625605.57 20.522 =0.7 Mp远远小于岩石的抗滑应力满足应力条件。第二章 混凝土溢流坝2.1. 设计水位下2.1.1溢流坝孔口尺寸的确定2.1.1.1 溢流坝下泄流量的确定按千年一遇设计涉及洪水位下流量Q泄=5340m3/s,水轮机最大引用流量为77.46 m3/s则通过溢流坝顶的下泄流量为： （取=0.8）2.1.2 溢流孔口尺寸确定和布置（无）2.1.3 堰顶高程的确定堰顶高程=设计洪水位-H 设计行进流速：0=QA=534050119.5-70=1.4m/sH=H0-022g=11.65-0.09=7.4m堰=119.5-7.4=112.1mb.校核洪水位 ( Q泄=6600m3/s,H=121m )2.2.1堰顶高程的确定同样的方法经行计算 H=113.82m综上：堰顶高程=112.1m取单宽流量q为50， 取为102m单孔净宽度为102/10=10.2m,溢流坝段的闸墩取为4m宽，导墙取2m则溢流坝段的总宽度为：L0=L（n-1）d=102+210=122m2.2.2 闸门高度闸门高度=正蓄-堰+安全高度0.30.5=4.3m所选闸门为：长宽=124.3m22.3.1.2反弧段设计 选择挑流消能，查水力学（下） 总有效水头，m；临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深），m；流速系数查表取0.95。经试算， 反孤段半径，取R=15m鼻坎挑角，取坎顶高程h2=16mH2=H1-Rcos =arctan10.72=540.25H1=h2-Rcos=1615cos300=29mH2=H1-Rcos=20.3mL=Rsin+Rsin- H20.72= 8m反孤段水流速度=2ghc=0.90529.812.66=6.9m/s2.3.1.3 为了保证坝的基本不尺寸不变溢流坝段需要在上游伸出一段因为b3=2 L1=(1.52)b1=4.76.6取L1=5m,L2=2.7m溢流坝断面如下图所示：溢流坝剖面图2.4溢流坝段稳定验算a. 设计水位计算结果如表所示：2-1表KNKNKNKN力臂104KN104KNG1777.328.092.18G2466.421.641.01G313401.9813.718.361G43782.611.754.5G5235022.395.3U16149.42000U2578.7923.391.4U37345.60.4U41003.7323.712.3PX156.9100.159Py724.9318.391.315PX上11403.216.518.82Py上92461.521.4总30749.218465.9411403156.931.33525.9（详细内容请看计算书）W=2.23104KN P=1.13104KN M =54500KN 稳定验算 K=f(W-U)P=0.682,231041.13104=1.361.1 满足要求 。b.校核水位 （计算结果如表所示）2-2表KNKNKNKN力臂104KN104KNG1777.328.092.18G2466.421.641.01G313401.9813.718.361G43782.611.754.5G5235022.395.3U16195.3000U2588.623.391.4U37345.60.4U41030.0523.712.44PX156.9100.159Py724.9318.391.315PX上11966.81720.344Py上85911.521.31总26311.61854711966.8156.932.85927.26W=1.87104KN P=11809.9KN M =55990KN 稳定验算 K=f(W-U)P=0.681.8710411809.9=1.061.05 满足要求 。 第三章水轮机3.1水轮机水头的确定3.1.1 的确定1. 校核洪水位+四台机组满发 Z=88.783m= Z- Z=121-88.78=32.22m=98%32.22=31.58m2. 设计洪水位+四台机组满发 Z=119.5m， Z=88.72m=119.5-88.72=30.78m=98%30.78=30.2m3. 正常蓄洪水位+一台机组发电 Z116m 12MWNR100MW 水轮机为中型水轮机则k=8.08.5,且 K=9.81=0.820.85根据N=9.8QH ，水电站的效率一般为85%即=85%.表3-1试算过程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(万KW)7111684.94331.05730.441.759757211684.94631.05430.431.783957311684.82731.04930.491.81229 7273之间又插值计算，N=1.8万KW 72.51m3/s,Z下=84.888m 取84.89m.=116-84.89=31.11m=98%31.11=30.49m=max31.58,30.2,30.49=31.58m3.1.2设计低水位的确定设计低水位（即设计死水位）+机组满发 Z108.5m发电机出力N=1.84=7.2万KW 表3-2试算过程Q（）Z（m）Z(m)(m)(m)(万KW)400108.586.00222.00222.057.19962350108.586.00622.49422.047.232089300108.586.0122.4922.047.26298 由NQ关系曲线，N=7.2万KWQ=401.03 Z=86.002m=22.5m=98%22.5=22.05m 即 22.05m 水头（22.0531.58）3.1.3 的确定加权平均水位=26.82m引水式水电站=26.82m3.2 水轮机型号选择： 根据该水电站的水头工作范围22.0531.58，查水电站教材型谱表选择合适的水轮机型有HL240、ZZ440种。现将这二种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。3.2.1 HL240型水轮机方案的主要参数选择3.2.1.1查表水电站3-6得限制工况下单位流量Q1M=1240L/S=1.24m3/S效率hm90.4，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q1Q1M=1.24m3/S,效率92转轮直径(假定=92%)=3.47 m 取标称直径 =3.5m3.2.1. 2.转速n的计算HL240型水轮机在最优工况下单位转速n10M=72r/min, 初步假定n10=n10M；取与之接近而偏大的同步转速n=107r/m 3.2.1.3 效率及单位参数修正HL240最优工况下Mmax=92%,模型转轮直径D1M=0.46m则原型效率则效率正修正值94.692%=2.7%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，在求的值中减去一个修正值。取=1%，则=2.7%1%=1.6%由此可得原型水轮机在最优工况下和限制工况下的效率为： 单位转速的修正：，当 时，单位转速、单位流量可不加修正；由于，故单位转速、单位流量不加修正；由上可见：原假定92%，是正确的，那么D13.50m ，n=107r/min也是正确的；3.2.1.4 工作范围的检验在选定D1=3.50m、n=107r/min后，水轮机的及各种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1.221m3/s1.24 m3/s水轮机的最大引用流量：与特征水头、相对应的单位转速为：在HL240型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出，和的直线，这三条直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特征区线的高效区（水电站机电设备，P65）所以对于HL240型水轮机方案所选参数D1=3.50m、n=107r/min是合理的。3.2.1.5 吸出高度计算由水轮机的模型转轮主要参数表中可查得相应的气蚀系数为，并且查得气蚀系数的修正值约为，则：可见，HL200型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.3 ZZ440型水轮机方案的主要参数选择3.3.1 转轮直径D1查表水电站3-7得限制工况下单位流量Q1M=1650L/S=1.65m3/S,同时可查的该工况下的气蚀系数，HS=-4 时相应的为：=10-