毕业设计计算书-乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计.doc

-1-水利水电工程专业毕业设计-1-全套图纸加扣全套图纸加扣30122505823012250582目目录录目目录录.-1-第一章第一章基本资料基本资料.-4-第二章第二章水轮机水轮机.-4-2.1水电站水头的确定水电站水头的确定.-4-2.1.1最高水位的确定最高水位的确定.-4-2.1.2设计低水位设计低水位minH的确定的确定.-6-2.1.3加权水头的确定加权水头的确定.-6-2.2水轮机型号选择：水轮机型号选择：.-6-(1)HL200型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择.-7-(2)HL180型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择.-8-（3）HL220型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择.-10-接力器的选择接力器的选择.-11-2.3.1接力器直径的计算接力器直径的计算.-11-2.3.2接力器最大行程的计算接力器最大行程的计算.-12-2.3.4接力器容积的计算接力器容积的计算.-12-蜗壳尺寸蜗壳尺寸.-13-第三章第三章发电机发电机.-14-3.1主要尺寸估算主要尺寸估算.-14-1、极距、极距.-14-乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-2-2、定子内径、定子内径iD.-15-3、定子铁芯长度、定子铁芯长度tl(采用空冷采用空冷)6102.5c.-15-4、定子铁芯外径、定子铁芯外径aD.-15-32外形尺寸估算外形尺寸估算.-15-（一）平面尺寸估算（一）平面尺寸估算.-15-(二二)轴向尺寸计算轴向尺寸计算.-16-（三）（三）水轮发电机重量估算水轮发电机重量估算.-17-第四章第四章混凝土重力坝混凝土重力坝.-17-41确定坝高确定坝高.-17-坝顶宽度坝顶宽度.-18-4.4稳定和应力校核（以下计算均取单宽稳定和应力校核（以下计算均取单宽=1M混凝土采用混凝土采用C20）.-19-第五章第五章溢流坝溢流坝.-25-5.1溢流坝孔口尺寸的确定溢流坝孔口尺寸的确定.-25-5.1.1溢流坝下泄流量的确定溢流坝下泄流量的确定.-25-5.1.2溢流孔口尺寸确定和布置溢流孔口尺寸确定和布置.-25-5.1.3堰顶高程的确定堰顶高程的确定.-25-5.1.4闸门布置闸门布置.-26-5.2溢流坝的剖面布置溢流坝的剖面布置.-26-5.2.1溢流面曲线溢流面曲线.-26-5.2.2溢流重力坝剖面如下图所示：溢流重力坝剖面如下图所示：.-28-图图5-1溢流坝剖面示意图溢流坝剖面示意图.-28-5.3溢流坝稳定验算溢流坝稳定验算.-28-1基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为基本组合：（上游为正常蓄水位，下游水位为0）.-28-图图5-2溢流坝剖面在校核洪水位时的示意图溢流坝剖面在校核洪水位时的示意图.-30-5.5.1鼻坎的型式和尺寸鼻坎的型式和尺寸.-32-5.5.2挑射距离和冲刷坑深度的估算挑射距离和冲刷坑深度的估算.-32-第六章引水建筑物第六章引水建筑物.-32-6.1基本尺寸基本尺寸.-32-6.1.1隧洞断面隧洞断面.-32-6.1.2闸门断面闸门断面.-32-3-水利水电工程专业毕业设计-3-6.1.3拦污栅断面拦污栅断面.-33-6.2托马断面托马断面.-34-6.2.1引水隧洞的水头损失引水隧洞的水头损失.-34-6.2.2压力钢管的水头损失压力钢管的水头损失.-36-6.2.3断面计算断面计算.-37-6.3调压室设计选择：调压室设计选择：.-38-差动式方案：差动式方案：.-38-第七章第七章厂房厂房.-42-7.1厂房长度确定厂房长度确定.-42-7.1.1机组段长度机组段长度.-42-7.1.2端机组段长度端机组段长度.-43-7.1.3装配场长度装配场长度.-43-7.2主厂房宽度确定主厂房宽度确定.-43-7.3主厂房顶高程确定主厂房顶高程确定.-43-7.3.1水轮机安装高程：水轮机安装高程：.-43-7.3.2尾水管底板高程尾水管底板高程.-44-7.3.3基岩开挖高程：基岩开挖高程：.-44-7.3.4水轮机层地面高程水轮机层地面高程4.-44-7.3.5发电机层地面高程（定子埋入式）发电机层地面高程（定子埋入式）.-44-7.3.6桥吊安装的高程桥吊安装的高程.-44-7.3.7厂房顶部高程厂房顶部高程.-45-8：专题计算：专题计算.-46-尾水管结构设计和计算尾水管结构设计和计算.-46-选出最危险截面下最危险状况来进行弯矩计算，以求得配筋选出最危险截面下最危险状况来进行弯矩计算，以求得配筋.-49-讨论边墩的配筋情况。讨论边墩的配筋情况。.-51-讨论顶梁和地基梁。讨论顶梁和地基梁。.-54-乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-4-第一章第一章基本资料基本资料第二章第二章水轮机水轮机2.1水电站水头的确定2.1.1maxH的确定的确定1.校核洪水位+满发Z上=240.00m下Q=8500sm3由获青水位流量关系曲线得：Z下=128.33m毛H=Z上-Z下=240.00-128.33=111.67m净H=96%111.67=107.2m2.设计洪水位+满发Z上=238.00m下Q=4800sm3由获青水位流量关系曲线得：Z下=124.18m毛H=238.00-124.18=113.82m净H=96%113.82=107.57m-5-水利水电工程专业毕业设计-5-3.正常蓄洪水位+一台机组发电Z上232m发电机出力N=5.6万千瓦则即水轮机出力为水N=5.60.96=5.83万KW（96%为大中型水电站根据N=9.8QH，水电站的效率一般为85%即=85%试算过程：表2-1试算过程Q（）sm3Z（m上）Z(m)下(m)毛H(m)净H(万万KW)水N20232115.17116.83112.161.9040232115.48116.52111.863.8060232115.57116.43111.775.69由NQ关系曲线，N=5.83万KWQ=58.2sm3Z下=115.39m毛H=232-115.39=116.61m净H=96%116.61=111.95m2.1.2设计低水位设计低水位的确定的确定minH设计低水位（即设计死水位）+机组满发Z上192.00m发电机出力N=9.8QH=5.64=22.4万千瓦，即水轮机出力为23.33万千瓦试算表2-2试算过程乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-6-Q（）sm3Z（m上）Z(m)下(m)毛H(m)净H(万万KW)水N400192.00117.0574.9571.9524.43300192.00116.7675.2472.0918.39200192.00116.4775.5371.9512.31由NQ关系曲线，N=23.33万KWQ=366sm3Z下=116.95m毛H=192.00-116.78=75.05m净H=96%75.05=72.21m即minH=72.05m2.1.3加权水头的确定加权水头的确定加权平均水位=maxmin0.60.495.99hhm引水式水电站rH=avH=95.99m2.2水轮机型号选择：根据该水电站的水头工作范围72.05111.39，查水电站教材型谱表选择合适的水轮机型有HL200、HL180和HL220三种。现将这三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。(1)HL200型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择2.2.1.1转轮直径(假定=91.1%)1D=2.72mrr1r1HH81Q.9ND45.8333109.810.9695.9995.9990.7%取标称直径=2.75m1D-7-水利水电工程专业毕业设计-7-2.2.1.2转速n取n=250rm10av1nH6895.99n242.26rminD2.752.2.1.3效率及单位参数修正1M55maxMmax1D0.461(1)1(190.7%)93.4%D2.75%7.2%7.90%4.93maxMmax=1.0%=1.7%4.92%7.1%7.90Mmaxmax%1.91%7.1%4.89M（与上述假定相同）%93.01%7.90%4.921nnMmaxmax1013%单位转速可不加修正，同时，单位流量1Q也可不加修正。2.2.1.4范围的检验4r1max221rrN5.833310Q9.81DHH9.812.7595.9995.9990.7%=0.9220.95sm3sm3=68.3122max1max1rQQDH0.9222.7595.99sm311minmaxnD2502.75n64.98rminH111.9511maxminnD2502.75n80.90rminH72.21乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-8-11rrnD2502.75n70.17minH95.99r在图上做出工作范围。2.2.1.5气蚀系数查水电站教材=0.107(2)HL180型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择1.转轮直径1D(假定=90.9%)=2.63mrr1r1HH81Q.9ND45.8333109.810.8695.9995.9992%取标称直径=2.75m1D2.转速n取n=250rm10av1nH6795.99n238D2.753.效率及单位参数修正%4.9475.246.0%)921(1DD)1(1551M1Mmaxmax%4.2%92%4.94maxMmax=1.0%=1.4%4.93%4.1%92Mmaxmax（与上述假定相同）%9.90%4.1%5.89M-9-水利水电工程专业毕业设计-9-3%93.01%7.90%4.921nnMmaxmax101单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。也可不加修正。1Q4工作范围的检验4r1max221rrN5.833310Q9.81DHH9.812.7595.9995.9992%=0.7840.86sm3sm3=56.9628.9257.2784.0HDQQ2r21max1maxsm3minr86.6434.11257.2025HnDnmax1min1minr90.0821.7257.2250HnDnmin1max1minr75.1728.9257.2025HnDnr1r1在图上做出工作范围。5气蚀系数查水电站教材=0.079（3）HL220型水轮机方案的主要参数选择型水轮机方案的主要参数选择1转轮直径(假定=90.8%)1D=2.98mrr1r1HH81Q.9ND458333109.810.6792.2892.2890.8%取标称直径=3.0m1D乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-10-2转速n取n=250rm10av1nH6795.99n214.5rminD3.03效率及单位参数修正%8.390.346.0%)191(1DD)1(1551M1Mmaxmax%8.2%0.19%8.39maxMmax=1.0%=1.8%8.29%8.1%19Mmaxmax（与上述假定相同）%8.90%8.1%0.89M3%1.11%8.09%8.921nnMmaxmax101单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。也可不加修正。1Q4工作范围的检验4r1max221rrN5.833310Q9.81DHH9.813.095.9995.9990.8%=0.700.67不满足不满足sm3sm3要求要求=57.0628.920.366.0HDQQ2r21max1maxsm35气蚀系数查水电站教材=0.07-11-水利水电工程专业毕业设计-11-HL200型水轮机方案的调速设备选择minr250n75m.2D1调速功计算53rmaxN5.833310Q56.488ms9.81H9.81115.340.91130000NmNm10)20.276.1(DHQ250200A51max属大型调速器，接力器、调速柜和油压装置应分别进行计算和选择。接力器的选择2.3.1接力器直径的计算接力器直径的计算采用两个接力器来操作水轮机的导水机构，选用额定油压为2.5MPa，则每个接力器的直径为：sd2.0Db1010s1maxbdDHD0.0272.750.2111.950.359m359mm由此，在水电站机电设备表4-4中选择与之接近而偏大的的标准接力器。的标准接力器。sd375mm2.3.2接力器最大行程的计算接力器最大行程的计算0maxmaxa8.14.1S导叶最大开度可由模型的求得：0maxa0Mmaxa乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-12-00M0max0Mmax0M0DZaaDZ3217.52432192.8mm53424010Mmax0MD1.17D1.172.753.2175m3217.5mmaD15与查附图当选用计算系数为1.8时，则maxS(1.41.8)193mm270347mm2.3.4接力器容积的计算接力器容积的计算两个接力器的总容积两个接力器的总容积sV223ssmaxVdS0.3590.3470.077m22调速器的选择：大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的，主配压阀的直径(选用sSmV0.077d1.131.130.074m74mmTV44.5)sm5.4V4sTms由此在水电站机电设备表4-1中选择与之相邻而偏大的DT-80型电气液压型调速器。油压装置的选择此处油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油，则压力油罐的容积3KSV(1820)V(1820)0.0771.3861.54m由此，在水电站机电设备表4-2种选则与之相邻而偏大的HYZ-1.6型组合式油压装置HL200型转轮流道尺寸（型转轮流道尺寸（）查教材）查教材水电站机电设备水电站机电设备75m.2D1207P-13-水利水电工程专业毕业设计-13-蜗壳尺寸rH95.99m3maxQ65.69ms55m.075m.22.02D.0b10查教材水电站机电设备附表3211P55m.4Da65m.3Db断面形状采用圆形，尾部采用椭圆形包角=3450（查教材水电站）图2-8sm1.9vc32P表2-2涡壳计算表格角度（）（m）i(m)ia(m)iR3451.5863.8615.4473001.4793.7545.2332551.3643.6395.0022101.2373.5134.7501651.0973.3724.4691200.9353.2104.146750.7403.0143.754300.4682.7433.210尾水管尺寸的确定（变肘形）：11514141611151562.22.22.756.054.54.52.7512.3752.722.722.757.481.351.352.753.711.351.352.753.710.6750.6752.751.8561.8251.221.222.753.355tanhDmLDmBDmDDmhDmhDmLDmhDmhhaLL155511231243433.3551.8560.20312.375511.50(0.10.15)0.49720.745811(0.04350.146)0.18952.750.52110.026.050.52110.023.711.802tan(8)3.7121abBmbmhDmhmhhhhhmDDh考虑到闸墩的厚度取为米，.80tan83.2m乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-14-第三章第三章发电机发电机3.1主要尺寸估算1、极距、极距KVA4fSNcos5.6100.8565882.35cmf44jS65882.35k1072.382p2122、定子内径、定子内径iDcmi2p24D72.38553.223.143、定子铁芯长度、定子铁芯长度(采用空冷采用空冷)tl6102.5ccmft262ieS65882.35l132.47cDn6.510553.22250比较合理tl132.471.83372.384、定子铁芯外径、定子铁芯外径aD166.7rminDa=Di+=553.22+72.38=625.6cmen-15-水利水电工程专业毕业设计-15-32外形尺寸估算（一）平面尺寸估算（一）平面尺寸估算1、定子机座外径1D214300rminen1aD1.20D1.20625.6750cm7.5m2、风罩内径2D20000KVAD2=D1+2.4m=7.5+2.4=9.9mfS3、转子外径3D3iDD5.53m4、下机架最大跨度4D10000214rminen1thl2132.47272.38277cm2.77m2、上机架高度2h所以采用悬式en2ih0.25D0.25553.22138.3cm1.38m乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-16-3、推力轴承高度、励磁机高度、副励磁机高度和永磁机高度3h4h5h6h（起重机架高（起重机架高0.8）1.0m3h2.0m4h2.0m0m.1h57m.0h64、下机架高度7h7ih0.12D0.12553.2266.385、定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离8h悬式8ih0.15D0.15553.2282.98cm0.83m6、下机架支承面主主轴法兰底面距离=700mm1500mm9h这里取0m.11000mmh97、转子磁轭轴向高度10h无风扇时+(500600)mm=132.47cm+(5060)t10lhcm=182.47192.47m这里取10h1.90m8、发电机主轴高度11h12345689Hhhhhhhhh2.771.382.02.01.00.70.831.011.68m=（0.70.9）H=8.17610.512取为9m11h9、定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距12h12110h0.46hh0.462.771.903.17m-17-水利水电工程专业毕业设计-17-（三）三）水轮发电机重量估算水轮发电机重量估算水轮发电机的总重量2233ff1eS65882.35GK9369.94tn250发电机转子重量=f1G184.97t2第四章第四章混凝土重力坝混凝土重力坝41确定坝高吹程1000m，1131220.0076ghgdvvv推出5%0.775hm1%0.95h1123.7502.152013.752.150.33119.8110004000.3314009.81207.86movgdLvvg21%0.361zmhhl1%0.950.360.41.71zchhhh设计洪水位+h设=238+1.71=239.71m坝顶高程=max校核洪水位+h校=240+1.71=241.75=242mB=)(1fKH乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-18-=)5.00(68.01261024=97.5m坝顶宽度坝顶宽度坝顶宽度=8%10%130=10.413m，取坝体宽度12m图图4-1非溢流坝剖面图非溢流坝剖面图4.4稳定和应力校核（以下计算均取单宽=1m混凝土采用C20）稳定及应力计算设计状况坝基面：-19-水利水电工程专业毕业设计-19-自重:G1=GGk=1.00.555024=3000KN力臂：m153.7L弯矩：58.3300016100.MknmG2=GGk=1.01213024=37440KN力臂：46Lm弯矩：37440461722240MG3=GGk=1.00.5（130-120.8）9224=126960KN力臂：39.33Lm弯矩：39.331269601184960.MkNm水压力：P1=GGk=1.00.59.81(240112)2=80363.52KN力臂：1128342.7Lm弯矩：180363.542.73431521.MkNMP2=GGk=1.00.59.81(12850128)5=6278.4KN力臂：256Lm弯矩：2536278.4357868.9.MknmP3=GGk=1.00.59.8124.22=2872.5642KN力臂：3526.4545.55Lm乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-20-弯矩：32872.545.5518537.2.MknmP4=GGk=1.00.59.8124.224.20.8=2298.05136KN力臂：345.55Lm弯矩：45.55229814829.Mknm浪压力：1%1()419.817.86(0.950.361)425.27wkmzprlhh扬压力:浮托力：U1=GGk=1.024.29.81109=25876.818KN力臂：10Lm弯矩：为0渗透力：p1=GGk=1.29.81(12824.2)1.25100.5=7637.085KNm力臂：158Lm弯矩：763758442946.Mknmp2=GGk=9.81（128-24.2）0.25991.20.5=15121.43knm力臂：214Lm弯矩：21415121.43211700.Mknm综上，W=G1+G2+G3+P2+P4U1p1-p2=154879.14kn-21-水利水电工程专业毕业设计-21-P=83261.35kn满足要求()0.68140879.141.1583261.35fwukp16100172224011849603431521357868.9185371482964693442946211700565278.9Md1R()=d1(kffW+kccA)=2.11(3.10.1154879.14+0.3900104)=101345.8KN0S()=0P=1.10.9583261.35=87007.12KNy=BW26B=+=1688.03KPa154879.141092565278.96109y=BW26B=-=1117.09KPa154879.141092565278.961090S()=0y=1.10.951688=1755.5KPa0S()=0y=1.10.951117.09=1161.741KPa折坡面：乌溪江水电站有压引水式地面厂房设计-22-G2G3自重:G1=GGk=1.0128024=23040KN力臂L1=26m弯矩M1=G2L2=2304026=599040KN.mG2=GGk=1.00.5806424=61440KN力臂L2=2.7m弯矩M2=G3L3=6174402.7=163840KN.m水压力：P1=GGk=1.00.59.81(240162)2=28331.28KN力臂L1=25.33m弯矩M1=P1L1=28331.2825.33=717725.8KN.m-23-水利水电工程专业毕业设计-23-P2、M2、P3、M3、P4、M4均为零浪压力：P1=Gro(Ll+2hl+h0)Ll2=49.1KN力臂L1取为84m弯矩M1=P1L1=49.184=4120.8KN.m扬压力:浮托力：U1=0、弯矩M1=0渗透力：p1