毕业设计计算书-坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算 (2).doc

水利水电工程专业毕业设计 -1- 摘摘 要要 J 电站在瓯江上游干流梯级开发的第一级水电站，工程以发电为主，兼 顾航运、放木及防洪等综合利用要求。瓯江流域处浙东南沿海山区，属于年 调节水库。 本次设计的水库死水位为 263.5m，正常蓄水位为 283m。根据历史洪水 资料设计洪水（P=0.1%） ，水库的设计洪水位 289.5m。校核洪水位 （P=0.01%）为 291.8m。 根据地形地质的特点选择坝型为重力坝，坝长 270.5m。其中溢流坝段长 142.5m，其中有 8 孔溢洪道，净宽 102.5m。水电站进水口中心线高程 251.04m。 水电站装机容量为 18 万 kW，四台机组单机 4.5 万 kW。水轮机型号为 HL220-LJ-300；为坝后厂房顶溢流式厂房，开关站布置在右岸。主厂房总宽 定为 19m，总长 68m。水轮机安装高程为 202.19m。起重机选用电动双钩桥式 起重机，最大起重量选 2100 吨，跨度选用 16m。装配场长度取 20.8m，进 场公路布置在左岸。副厂房是为保证水电站正常运行需要，设置在主厂房与 坝的间隙。主要布置各种机电辅助设备、房间、生产间和必要生活设施房间。 Abstract J plant is the first step hydropower station in upper reaches of the Oujiang River. The main purpose of the project is to generate electricity, but also considered the woods of the shipping and protect floods. Oujiang River basin located in the southeast area which is near the say in Zheijang Province, and the plant is a year adjust reservoir This design determined the dead water level is 263.5m, the normal water level is 283m. According to the historical flood date (P=0.1%), the designed flood level is 289.5m, the proofread level is 291.8m (P=0.01%). 坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算 -2- According to the characteristics of geology and topography, gravity dam was chosen. The total length of the dam is 270.5m, and the over-flow dam is 142.5m, and eighi holes over-flow causes is set, and the last, the net width is 100m. The elevation of the water intake of the plant is 254.2m. The total electric capacity is 180,000kW,and four generates whose capacity is 45,000kW was installed. The type of the turbine is HL-220-LJ-300. The units are installed in the main power house.The width of the main power house is 19m,the length is 68m. All kinds of auxiliary equipment and other kinds of rooms assemble in deputy house. 水利水电工程专业毕业设计 -3- 目录目录 摘摘 要要.1 Abstract .1 1 水文地址情况与枢纽布置水文地址情况与枢纽布置.8 1.1 流域概况流域概况.8 1.2 水文与气候水文与气候.8 1.3 地形与地质地形与地质.11 1.3.1 水库区工程地质.11 1.3.2 坝址地质.11 1.4 天然建筑材料天然建筑材料 .12 1.4.1 土料：.12 1.4.2 砂石料：.12 1.51.5 给定设计控制数据给定设计控制数据.12 1.5.1 设计资料.12 1.5.2 设计任务.13 1.6 枢纽布置枢纽布置.13 2 重力坝挡水坝段设计重力坝挡水坝段设计.15 2.1 剖面设计剖面设计.15 2.1.1 坝顶高程的确定.15 2.1.2 坝底宽的确定.16 2.1.3 实用剖面.18 2.2 荷载计算（取单宽荷载计算（取单宽 1 米）米）.19 坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算 -4- 2.2.1 设计洪水位下荷载.20 2.2.2 校核洪水位下荷载.21 2.3 稳定分析稳定分析.22 2.3.1 设计洪水位下稳定计算 .22 2.3.2 校核洪水位下稳定计算 .22 2.4 应力校核应力校核.23 2.4.1 原理.23 2.4.2 设计洪水位下.24 2.4.3 校核洪水位下.24 2.5 坝内构造坝内构造.25 2.5.1 坝内廊道.25 2.5.2 坝基处理.25 2.5.3 坝体分缝.26 3 重力坝溢流坝段设计重力坝溢流坝段设计.27 3.1 剖面设计剖面设计.27 3.1.1 堰顶高程的确定.27 3.1.2 堰面曲线.30 3.1.3 下游反弧段.31 3.2 荷载计算荷载计算.33 3.2.1 设计洪水位下.33 3.2.2 校核洪水位下.33 3.3 稳定分析稳定分析.34 3.3.1 设计洪水位下.34 3.3.2 校核洪水位下.35 3.4 应力校核应力校核.35 3.4.2 设计洪水位下.35 3.4.3 校核洪水位下.36 水利水电工程专业毕业设计 -5- 3.5 溢流坝消能抗冲刷措施溢流坝消能抗冲刷措施 .36 3.5.1 挑距.36 3.5.2 冲坑.37 3.5.3 导墙高度.37 4 水电站引水建筑物水电站引水建筑物.38 4.1 进水口高程进水口高程.38 4.2 压力钢管的布置压力钢管的布置.38 4.3 压力钢管的厚度压力钢管的厚度.39 4.4 拦污栅及进水口闸门的设计拦污栅及进水口闸门的设计.40 4.5 通气孔通气孔.41 5 水电站建筑物设计水电站建筑物设计.42 5.1 特征水头的选择特征水头的选择.42 5.1.1 校核洪水位下.42 5.1.2 设计洪水位下.42 5.1.3 正常蓄水位+一台机组满发 .42 5.1.4 正常蓄水位+四台机组满发 .42 5.1.5 设计低水位+一台机组满发 .43 5.1.6 设计低水位+四台机组满发 .43 5.2 水电站水轮机组的选型水电站水轮机组的选型 .44 5.2.1 转轮直径 D1.44 5.2.2 转速 n（最优工况）.44 5.2.3 效率修正.45 5.2.4 工作范围检验.45 5.2.5 吸出高度 Hs.46 5.3 水轮发电机的选择与尺寸估算水轮发电机的选择与尺寸估算 .47 5.3.1 主要尺寸估算.47 坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算 -6- 5.3.2 平面尺寸估算.48 5.3.3 轴向尺寸.48 5.4 蜗壳和尾水管的计算蜗壳和尾水管的计算.49 5.4.1 金属蜗壳尺寸.49 5.4.2 尾水管尺寸.50 5.5 调速器与油压装置的选择调速器与油压装置的选择.51 5.5.1 调速器.51 5.5.2 油压装置.52 5.6 厂房桥吊设备的选择厂房桥吊设备的选择.53 5.7 厂房形式与布置厂房形式与布置.54 5.8 主厂房的特征高程主厂房的特征高程.55 5.8.1 水轮机安装高程.55 5.8.2 尾水管底板高程.55 5.8.3 水轮机层地面高程.55 5.8.4 定子安装高程.55 5.8.5 发电机层地面高程（定子埋入式）.56 5.8.5 装配场地面高程.56 装配场与发电机层同高 212.50m。.56 5.8.6 吊车轨顶的高程.56 5.8.7 厂房顶部高程.56 5.9 水电站主厂房长宽尺寸的确定水电站主厂房长宽尺寸的确定 .56 5.9.1 主厂房宽度的确定.56 5.9.2 主厂房长度的确定.57 5.10 主厂房各层的布置主厂房各层的布置.59 5.10.1 发电机层.59 5.10.2 水轮机层.59 5.10.3 蜗壳层.60 5.11 水电站副厂房各层高程及平面布置水电站副厂房各层高程及平面布置.60 水利水电工程专业毕业设计 -7- 6 专题专题发电机机座及结构稳定计算发电机机座及结构稳定计算.62 6.1 设计假定设计假定.62 6.1.1 动力计算中的假定.62 6.1.2 静力计算中的假定.62 6.2 荷载及组合荷载及组合.63 6.2.1 荷载.63 6.2.2 组合.64 6.3 机墩动力计算机墩动力计算 .64 6.3.1 机墩强迫振动频率.64 6.3.2 机墩自振频率.65 6.3.3 共振检验与动力系数确定 .66 6.3.4 振幅检验.66 6.4 机墩静力计算机墩静力计算 .68 6.4.1 垂直正应力.68 6.4.2 剪应力.68 6.4.3 主拉应力.69 6.4.4 应力校核.69 主要参考文献主要参考文献.71 坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算 -8- 1 水文地址情况与枢纽布置水文地址情况与枢纽布置 1.1 流域概况 紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上，坝址以上流域面积 2761 平方公里。 龙泉溪发源于浙闽交界仙霞岭、洞官山，河流长度 153 公里，直线长度 77 公 里，平均宽度 36 公里。除龙泉县城附近及赤石仁三处有小片盆地外，其余地 段多为峡谷，河床覆盖多以大块石和卵石组成，险滩较多。 本流域东侧与瓯江支流小溪相邻，西侧与钱塘江支流乌溪江相邻，南侧为 闽江支流松溪，北侧为瓯江支流松阴溪。河流四周均为岭南山系洞官山脉包围， 山脉走向与河流流向一致，最高峰黄茅尖高达 1921 米，流域平均高度 662 米， 河道坡降上游陡、下游缓，平均坡降为 6.32 0.97，因河道陡，河槽调蓄 能力低，汇流快，由暴雨产生的洪水迅涨猛落，历时短，传播快，所以一次洪 水过程尖瘦，属典型的山区性河流。 龙泉溪是浙江省木材主要产地，境内森林茂盛，植被良好，水土流失不严 重。 本工程为瓯江干支流规划的五个梯级开发中的一级，以发电为主，兼顾航 运、放木（竹）以及防洪等综合效益。电站建成后主要担任华东电网调峰并供 电丽水、温州，将使丽、温两地区通过 220 千伏输电线路联系，形成浙南电力 系统。为解决建坝后龙泉溪木材（竹）的流放和航运的发展，大坝左岸专门设 置有货筏过坝建筑物。水库有 1.53 亿立方米的防洪库容，用以减轻下游丽水、 碧湖地区防洪的负担。 1.2 水文与气候 本地区地处浙东南沿海山区，属温带季风气候，气候温和，坝址区历年平 均气温 17.3，月平均气温以 1971 年 7 月份 30.7最高，1962 年 1 月份 13最低，实测最高气温为 40.7（1966 年 8 月） ，最低气温-8.1（1969 年 2 月） 。 水利水电工程专业毕业设计 -9- 流域内气候湿润，历年平均相对湿度 79%，其中以 6 月份的 87%为最大，1 月份的 84%为最小，实测最小相对湿度仅 8%。 本流域距东海仅 120180 公里，水汽供应充沛，坝址以上流域年平均雨 量为 1833.8 毫米，但在年内分配很不均匀，39 月占年雨量为 80.5%，其中 56 两月为雷雨季节，降雨量占年雨量的三分之一，往往形成连绵起伏的洪水， 本流域暴雨常出现在此期间，实测最大 24 小时雨量为 236.8 毫米。79 月间 台风侵袭，也有暴雨出现，最大 24 小时雨量曾达 145.4 毫米。 流域多年平均降水日数为 172 天，最多达 201 天，最少 145 天。 本流域 4 至 8 月为东南风，1 至 3 月、9 至 12 月一般为东北风及西北风。 历年平均风速 1.15 米/秒，出现在 1970 年 4 月，风向西北偏西。坝址区可能 发生最大风力为 11 级，相当于风速 32 米/秒。 紧水滩坝址与石富站流域面积仅差 41 平方公里，占控制流域面积的 15%，故坝 址处流量资料均不加改正，直接采用石富站资料。泥沙对紧水滩水库使用不会 有严重的影响。 表 1-1 厂区水位流量关系： 水位（m） 202203204205206207208209210 流量（m3/s） 8024054088012801740230029003620 水位（m） 211212213214215216217218219 流量（m3/s） 438052006060700079408980100801120012340 图 1-1 厂区水位流量关系曲线 坝后式水电站设计及发电机机座结构稳定计算 -10- 表 1-2 水库面积、容积： 高程 （m） 205215220225230235240 面积 （km2） 01.32.33.95.77.79.7 容积 （108m3） 00.050.20.350.60.9251.375 高程 （m） 245250255260265270275 面积 （km2） 11.613.615.918.321.324.527.7 容积 （108m3） 1.92.53.24.055.056.257.575 高程