沙溪口水电站计发电机层结构设计计算书.doc

水利水电工程专业毕业设计 1 第一章第一章概述概述 2 第二章第二章 重力坝挡水坝段设计重力坝挡水坝段设计 2 2 1 重力挡水坝坡面设计 2 2 2 荷载的计算 4 2 3 抗滑稳定计算 15 第三章重力坝溢流坝段第三章重力坝溢流坝段 18 3 1 溢流坝段剖面设计 18 3 2 荷载的计算 闸门开启时 22 3 3 设计设计情况情况 25 第四章水电站建筑物设计第四章水电站建筑物设计 27 4 1 特征水头的选择 27 4 2 水电站水轮机组的选型 28 4 3 ZZ460 HL310 方案比较 32 第五章第五章 蜗壳和尾水管的计算蜗壳和尾水管的计算 33 5 1 蜗壳计算 33 5 2 尾水管尺寸 35 5 3 进水口设计 35 第六章第六章 水轮机发电机外形尺寸估算水轮机发电机外形尺寸估算 36 6 1 主要尺寸估算 36 6 2 外形尺寸估算 37 6 3 轴向尺寸计算 38 6 4 发电机重量估算 39 第七章第七章 调速系统 调速设备 油压装置的选择调速系统 调速设备 油压装置的选择 39 7 1 调速功计算 39 7 2 接力器选择 40 7 3 配阀直径选择 41 7 4 油压装置选择 41 7 5 起重机设备选择 41 第八章第八章 厂房布置厂房布置 42 8 1 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定 42 8 2 主厂房平面尺寸的设计 43 8 3 主厂房的宽度的确定 44 第九章第九章 厂房稳定分析厂房稳定分析 44 9 1 厂房稳定的计算应考虑的计算工况 44 9 2 机组正常运行情况 45 第十章第十章 发电机层楼板设计发电机层楼板设计 47 沙溪口水电站及发电机层结构设计 2 10 1 楼板设计 47 10 210 2 次梁设计次梁设计 52 10 3 主梁主梁计计算算 59 水利水电工程专业毕业设计 3 第一章概述 初步设计采用重力坝挡水 溢流坝泄洪 消力戽消能 河床式厂房发电 工 程等别二等 主要建筑物级别二级 次要建筑物级别三级 临时建筑物四级 第二章 重力坝挡水坝段设计 2 1 重力挡水坝坡面设计 上游设计洪水位 90 0m 校核洪水位 90 5m 正常蓄水位 87 00m 下游 设计洪水位 79 5m 校核洪水位 80 5m 24 0 KN 9 81 c 3 m 0 KN 云母长英片岩与混凝土边界 f 0 5 K 1 05 c 0 6kg c K 3 0 3 m 2 1 1 剖面设计 2 1 1 1 坝顶高程 设计情况坝顶高程由静水位 相应情况下的风浪涌高和安全超高 即 静水位 h 式中 h 2hl h0 hc 2hl 0 0166Vf5 4D1 3为浪高 Vf 计算风速 D 吹程 h0 波浪中心线高出静水位高度 hc 超高 由规范查得 计算风速为 30m s 校核洪水位下吹程为 3 00km 2hl 0 0166Vf5 4D1 3 0 0166 605 43 01 30 4 13m 2LL 10 4 2hl 0 8 15 83m h0 0 88m L 1 L 2 L L H cth L2 h4 hc 0 4 h 2hl h0 hc 4 13 0 85 0 5 5 38m 坝顶高程 90 5 5 38 95 878m 校核洪水位下吹程为 3 00km 2hl 0 0166Vf5 4D1 3 4 13m 沙溪口水电站及发电机层结构设计 4 2LL 10 4 2hl 0 8 15 83m h0 0 88m L 1 L 2 L L H cth L2 h4 h 2hl h0 hc 4 13 0 88 0 5 5 5m 坝高 90 5 5 95 5m 重力坝坝顶高程取 96 00m 2 1 1 2 坝顶宽 坝顶宽度根据坝顶双线公路要求 坝顶宽度取为 10m 2 1 1 3 坝底宽 上游折坡的起坡点位置应结合应力控制条件和引水 泄水建筑物的进口高程 来选定 一般在坝高的 1 3 2 3 的范围内 为尽量利用水重 在满足应力要 求前提下 上游坡应尽可能缓 同时考虑电站进水口闸门拦污栅和操作便利 为 尽量利用水重 在满足应力要求的前提下 折坡点高程定在 84 50 处 上下游边坡 n m 由稳定和应力要求确定 n 0 2 m 0 85 10 32 6 78 3 84 5 87 0 90 5 1 0 2 1 0 85 图图 1 11 1 挡水坝段 坝底宽 H 96 58 38 m f 0 5 C 0 2 4 C 0 0 C 0 0 38H B26 22 2 40 5 KH B36 1 m m f 应力条件 稳定条件 坝底宽 0 7 0 9 96 58 26 6 34 2 m 取坝底宽 32 6m 水利水电工程专业毕业设计 5 2 2 荷载的计算 2 2 1 坝基面 84 5 78 3 32 6 10 96 2 2 1 1 自重 0 5 26 5 0 2 24 1685 4 kN 1 N 2 16 3 5 3 2 3 21516 94 kN M 1 M 1 N 逆时针 10 38 24 9120 kN 2 N 16 3 10 3 54720 kN M 2 M 2 N 逆时针 0 5 20 3 0 85 24 4225 27 kN 3 N 2 16 3 17 32 3 54720 kN M 3 M 3 N 顺时针 15030 67 kN 123 NNNN 56096 49 kN M 123 MMMM 逆时针 沙溪口水电站及发电机层结构设计 6 2 2 1 2水压力 1 校核情况 96 10 32 6 78 3 84 5 90 5 水平 KNHHPX5180 9158 5 909 81 2 1 2 1 22 0 下上 90 5 58 3 56126 53 kN M PxM x 顺时针 竖直 KNPy1000 873 5 5 84 5 9058 5 909 81 2 1 2 04 14272 41 kN MPyMy 逆时针 下游 mH80 5 下 水平 KNHHPX2483 1658 5 809 81 2 1 2 1 22 0 下上 80 5 58 3 18623 7 kN MPxM x 逆时针 竖直 KNPy2100 4581 9 3 172 2 3 20 3 179 81 2 1 顺时针 16 3 17 3 2 3 10012 15 kN MPyMy kN M83 37502 总 x M 顺时针 2 设计情况 静水压力 kN M26 4260 总 y M 逆时针 上游 m90 0H 上 水利水电工程专业毕业设计 7 96 10 32 6 78 3 84 5 90 0 水平 KNHHPX5022 7258 0 909 81 2 1 2 1 22 0 下上 90 0 58 3 53575 68 kN MPxM x 顺时针 竖直 KNPy974 873 5 5 84 0 9058 0 909 81 2 1 2 03 13911 4kN MPyMy 逆时针 下游 mH79 5 下 水平 KNHHPX2267 3458 5 799 81 2 1 2 1 22 0 下上 79 5 58 3 16249 41 kN MPxM x 逆时针 竖直 KNPy1947 7181 9 3 173 1 3 20 3 179 81 2 1 16 3 17 3 2 3 9284 08kN MPyMy 顺时针 kN M 27 37326 总 x M 顺时针 kN M32 4627 总 y M 逆时针 2 2 1 3 压力 由于扬压力较大 坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统 由规范 DL5077 1997 坝基面渗透压力扬压力强度系数为 0 3 0 沙溪口水电站及发电机层结构设计 8 1 校核情况 32 5 8888 6 22 5 校核水位扬压力分布图 71 89281 9 8 5 22 1 V m63 13 3 1 8 3 16 1 b 61 1217063 13 7 892 1 M 顺时针 18 76581 9 875 9 2 V m 3 122 8 3 16 2 b 71 9411 3 1218 765 2 M 顺时针 49 2845 081 9 8 5 275 9 3 V m63 5 8 3 1 8 3 16 3 b 63 160263 5 49 284 3 M 顺时针 32 60381 9 86 885 2 4 V m4 4 b 26 2413432 603 4 M 逆时针 水利水电工程专业毕业设计 9 66 8435 081 9 6 820 5 V m43 13 3 1 6 8 3 16 5 b 17 1133343 1366 843 5 M 逆时针 52 9438 总 M 顺时针36 3389V 总 2 设计情况 8 6888 32 21 5 设计水位扬压力图 95 8785 081 9 8 4 22 1 V m63 13 3 1 8 3 16 1 b 44 1198063 1395 878 1 M 顺时针 41 75381 9 86 9 2 V m 3 122 8 3 16 2 b 92 9266 3 1241 753 2 M 顺时针 60 2785 081 9 8 5 26 9 3 V m63 5 8 3 1 8 3 16 3 b 54 156863 5 60 278 3 M 顺时针 沙溪口水电站及发电机层结构设计 10 32 60381 9 86 885 2 4 V m4 4 b 26 2413432 603 4 M 逆时针 48 8015 081 9 6 819 5 V m43 13 3 1 6 8 3 16 5 b 84 1076343 1366 843 5 M 逆时针 8 9638 总 M 顺时针69 3315V 总 2 2 1 4 浪压力 1 设计情况 22 2 2 000LLLL l LLhhL p 82 15 2 877 0 13 4 10 386 43 kN m 75 128973 589043 386 设计 M 顺时针 2 校核情况 96 130903 58 5 9043 386 校核 M 顺时针 地震荷载 由于其烈度为 6 度 不需计算 冰压力 此电站处于南方 冰压力可忽略 2 2 22 2 2 折坡点处 折坡点处 水利水电工程专业毕业设计 11 10 84 5 78 3 2 2 2 1 自重 5 1 24 6 2 24 92 26 kN 1 N 5 62 1 24 2 3 441 93kN m 1 M 1 N 逆时针 10 96 78 3 24 4248kN m 2 N 5 62 1 24 5 2633 76 kN 2 M 2 N 顺时针 4340 26 kN m 12 NNN 2191 83 kN 12 MMM 顺时针 2 2 2 2下游水压力 1 校核情况 静水压力 上游m90 5H 上 沙溪口水电站及发电机层结构设计 12 10 84 5 78 3 90 5 水平 KNHHPX730 06 3 78 5 909 81 2 1 2 1 22 0 下上 90 5 78 3 3 2968 91 kN M PxM x 顺时针 竖直 KNPy110 73 5 5 84 5 90 3 78 5 909 81 2 1 0 56 62 kN MPyMy 逆时针 下游 mH80 5 下 水平 KNHHPX23 74 3 78 5 809 81 2 1 2 1 22 0 下上 80 5 78 3 3 17 41 kN MPxM x 逆时针 kN M 42 2112 总 x M 顺时针 kN M62 总 y M 逆时针 2 设计情况 静水压力 上游 m90 0H 上 水平 KNHHPX671 45 3 78 0 909 81 2 1 2 1 22 0 下上 90 0 78 3 3 2732 78 kN MPxM x 顺时针 水利水电工程专业毕业设计 13 竖直 KNPy104 6124 1 5 84 0 90 3 780 909 81 2 1 0 52 54 55kN MPyMy 逆时针 下游 mH79 5 下 水平 KNHHPX7 06 3 78 5 799 81 2 1 2 1 22 0 下上 79 5 78 3 3 2 82 kN MPxM x 逆时针 kN M 41 2675 总 x M 顺时针 kN M55 54 总 y M 逆时针 2 2 2 3 扬压力 1 校核情况 12 2 0 24 3 66 校核水位扬压力分布图 kN 10 1135 081 9 7 254 8 1 V m72 4 3 1 7 262 5 1 b kN M 93 41372 4 10 1130 1 M 顺时针 kN 94 9681 9 7 266 3 2 V 沙溪口水电站及发电机层结构设计 14 m27 4 2 b kN M 93 41372 4 94 96 2 M 顺时针 kN 85 1781 9 58 7 24 0 3 V m35 1 3 b kN M 09 2435 1 85 17 3 M 顺时针 kN 16 1275 081 9 24 0 66 3 58 7 4 V m83 1 4 b kN M 7 23283 1 16 127 4 M 逆时针 kN M kN 97 690 总 M 顺时针06 355V 总 2 设计情况 0 13 12 2 3 5 设计水位扬压力分布图 kN 46 1085 081 9 7 219 8 1 V m72 4 3 1 7 262 5 1 b 水利水电工程专业毕业设计 15 kN M 95 51172 4 46 108 1 M 顺时针 kN 97 9281 9 7 251 3 2 V m27 4 2 b kN M 98 39672 4 97 92 2 M 顺时针 kN 67 9 81 9 58 7 13 0 3 V m35 1 3 b kN M 05 1335 1 67 9 3 M 顺时针 kN 67 1255 081 9 13 0 51 3 58 7 4 V m83 1 4 b kN M 97 22983 1 67 125 4 M 逆时针 kN M kN 91 665 总 M 顺时针77 336V 总 2 2 2 4浪压力 1 校核情况 P 386 43 kN m kN M 48 15713 3 78 5 9043 386 校核 M 顺时针 2 设计情况 kN M 08 15073 3 789043 386 设计 M 顺时针 2 3 抗滑稳定计算 2 3 1 坝基面 2 3 1 1 校核情况 抗滑稳定 沙溪口水电站及发电机层结构设计 16 其中 f 0 5 p uwf K 15030 67 1000 87 2100 45 18131 99 kN W 3389 36 kN V 5180 91 2483 16 386 43 3084 18 kN P 324 44 kN M M 逆时针 p uwf K 43 38616 248391 5180 36 338945 210087 100067 15030 5 0 2 4 1 0 满足要求 有扬压力边缘应力的计算 B 32 6m 558 6 32 44 3246 6 32 31 11641 6 2 2 B M B W y 2 m 34 554 6 32 44 3246 6 32 31 11641 6 2 2 B M B W y 2 m 均大于0 满足要求 2 3 1 2 计情况 15030 67 974 87 1947 71 17953 25 kNW 3315 69 kN V 5022 72 2267 34 386 43 3141 81 kN P 水利水电工程专业毕业设计 17 860 99 kN M M 逆时针 p uwf K 43 38634 226772 5022 69 331571 194787 97467 15030 5 0 2 3 1 0 满足要求 有扬压力边缘应力的计算 B 32 6m 0 57 555 6 32 99 8606 6 32 25 17953 6 2 2 B M B W y 2 m 0 85 545 6 32 99 8606 6 32 25 17953 6 2 2 B M B W y 2 m 均大于0 满足要求 2 3 1 挡水坝抗滑稳定计算 2 3 1 1 校核情况 运用抗剪断强度公式进行稳定计算 其中 f 0 5 p uwf K 92 26 4248 110 7 4450 96 kN W 355 06 kN V 730 06 29 74 386 43 1092 75 kN P 沙溪口水电站及发电机层结构设计 18 2191 83 2112 42 690 97 1571 48 6566 7 kN M M 顺时针 p uwf K 75 1092 06 35596 4450 5 0 1 874 1 0 满足要求 有扬压力边缘应力的计算 54 52 24 11 7 65666 24 11 9 14095 6 2 2 B M B W y 2 m 26 676 24 11 7 65666 24 11 9 14095 6 2 2 B M B W y 2 m 均大于0 满足要求 2 3 1 2 设计情况 4340 26 54 55 4394 81 kN W 336 77 kN V 671 45 2 82 386 43 1055 06 kN P 7040 23 kN M M 顺时针 p uwf K 06 1055 77 33681 4394 5 0 1 92 1 0 满足要求 有扬压力边缘应力的计算 水利水电工程专业毕业设计 19 069 26 24 11 23 70406 24 11 04 4058 6 2 2 B M B W y 2 m 039 695 24 11 23 70406 24 11 04 4058 6 2 2 B M B W y 2 m 均大于0 满足要求 第三章重力坝溢流坝段 3 1 溢流坝段剖面设计 溢流坝剖面 除应满足强度 稳定和经济条件外 其外形尚需考虑水流运动 要求 通常它也是由基本三角形剖面修改而成 溢流面由顶部溢流段 中部直线 段和反弧段组成 上游面为直线或折线 3 1 1 堰顶高程 1 设计情况 0 QQQ s 其中 20500 0 8 s Q sm 3 为通航 泄水 发电及其它建筑物下泄流量 0 Q 试算的 1450考虑到通航等用水 HQ 下总 90 3 495万 0 Q sm 3 取 1600 0 Q sm 3 则 20500 0 8 1600 19220 0 QQQ s sm 3 取单宽流量 q 70 sm 2 则溢流前缘总净宽 L Q q 19220 70 274 57 m 取单孔 b 17m 则 n 17 d 2m 溢流前缘总宽 L n 1 d 0 L 274 16 2 321m 沙溪口水电站及发电机层结构设计 20 2 3 0 2HgmLQ 其中 0 90 侧收缩系数取 0 9 095 m 0 5 流量系数 0 95 0 5 321 19220 3 2 0 2QLmg H 则 10 344m 0 H 19220 17 17 10 344 6 429m s 00 HLQV H 8 237m g V H 2 2 0 0 所以堰顶高程为 90 00 8 237 81 763m 取 81 76m 2 校核情况 此时可设 L 不变 Q 22500 1 0 1600 20900 sm 2 q Q L 20900 17 17 72 38 sm 2 与 70 sm 2 相差不大 则无须改动 2 3 0 2HgmLQ 其中 0 90 侧收缩系数取 0 9 095 m 0 5 流量系数 则 10 571 m 0 H 6 841 m s 00 HLQV H 8 186 m g V H 2 2 0 0 则堰顶高程为 90 50 8 186 82 314 m 综合前两种情况取堰顶高程 81 76m 正常挡水位 87m 取闸门高度 6m 3 1 2 堰面曲线 我国现行采用的为 WES 曲线 其曲线方程为 水利水电工程专业毕业设计 21 y 1n d n kH x 90 5 81 76 8 74 m 75 95 6 55 8 303 m max H d H max H 取8 00 m d H 当 n 1 0 2 时 K 1 962 n 1 842 y 842 0 842 1 00 8 962 1 x 溢流面曲线坐标 x y 的 原点在堰顶 a 0 15341 23m d H b 0 2552 04m d H y 842 0 842 1 00 8 962 1 x A 为下游水深的 1 9 则 A 2 5m 下游河床高程为 62 m 溢流坝段最下部分为 6 5m 反弧段半径 H R 2 0 8 0 H 90 5 62 28 5 m 初步确定 R 13 m 3 1 3 反弧段的设计 选用戽式消能方式 查 水力学 下 mR mR g V hR F g V h ghVF mVqh gV smgzV smq r r 13 8957 12 93 0 2 69 1 866 13 2 69 1 721 5 145 8 2 64 12 5 80 5 9081 9 295 0 2 138 72 1717 20900 min min 2 1min 2 1 11 11 2 1 3 和 沙溪口水电站及发电机层结构设计 22 由1 69 0 93 查图得 r F 2 2 1 1 g V hR 6 2 6 9 1min 1max hh hh t t 则 9 6 5 721 54 922 m 5 721 2 6 14 876 m maxt h mint h 80 5 62 18 5 m t h 1 0 满足要求 2 有扬压力边缘应力的计算 B 43 6m 0829 230 6 43 87 219646 6 43 026 10039 6 2 2 B M B W y 2 m 沙溪口水电站及发电机层结构设计 26 067 229 6 43 87 219646 6 43 026 10039 6 2 2 B M B W y 2 m 均大于0 满足要求 3 3 设计设计情况情况 3 3 1 自重同上 3 3 2 坝面上游水压力 KN 1 P 9 8181 76589081 761920 63 0 5 81 76 58 11 88m 1 b 22817 03 KN m 1 M KN 2 P 2 9 8181 765822769 06 1 3 81 76 58 7 92m 2 b 21930 96 KN m 2 M 顺时针 可以利用水重 KN W 9 81 1 2 5 3 23 76617 68 21 8 5 3 3 20 03m w b 12613 8 KN m w M 顺时针 下游 KN x P 2 9 81 0 579 5582267 34 79 5 58 3 7 17m 1 b 16256 80 KN m x M 逆时针 KN y P 9 81 0 579 5580 85 13 379 5642400 57 11m 26406 23 KN m 2 b y M 顺时针 3 3 3 扬压力 扬压力 水利水电工程专业毕业设计 27 0 5 9 81 32 9 6 8 878 98 KN 1 V 19 13m 1 b 16814 89 KN m 1 M 顺时针 9 6 9 81 8 753 41 KN 2 V 17 8m 2 b 13410 66 KN m 2 M 顺时针 7 81 9 81 0 5 8 278 6 KN 3 V 11 13m 3 b 3492 36 KN m 3 M 顺时针 35 6 9 81 2 5 873 09 KN 4 V 4m 4 b 3492 36 KN m 4 M 9 81 9 6 0 5 19 894 67 KN 5 V 11 13m 5 b 16640 19 KN m 5 M 逆时针 沙溪口水电站及发电机层结构设计 28 3678 75 KN V总 13193 15 KN mM总 3 3 4 稳定分析 1 抗滑稳定计算 13572 586 KN W 3678 75 KN V 2422 35 KN P 1081 66 KN m M 逆时针 p uwf K 35 2422 75 3678585 13572 5 0 2 04 1 0 满足要求 2 有扬压力边缘应力的计算 B 43 6m 032 230 6 2 B M B W y 2 m 049 223 6 2 B M B W y 2 m 均大于0 满足要求 第四章水电站建筑物设计 4 1 特征水头的选择 装机容量 N 30 万 kw 单机容量 机组台数 4 台 7 5 万 kw 4 1 1 校核洪水位 90 5m 校核洪水最大下泻流量 22500 m s 3 水利水电工程专业毕业设计 29 从水位流量关系曲线上查得下游水位 80 6m 则 下 Z 90 5 80 6 9 9m 9 9 0 98 9 70m 毛 H 净 H 4 1 2 设计洪水位 90 0m 设计洪水最大下泻流量 20500 m s 3 从水位流量关系曲线上查得下游水位 79 5m 则 下 Z 90 0 79 5 10 5m 10 5 98 10 29m 毛 H 净 H 4 1 3 设计蓄水位 87 00m 设计蓄水位时 一台机组发电 假设三个下泻流量 Q 从水位流量关系图上 查出相应的下游水位 由 其中取 86 可得 Q N 关系曲线 QHN81 9 Q N曲线 2 3 4 5 6 7 8 9 150200250300350400450 流量 m3 s 出力 万瓦 Q N曲线 交点 由 Nr 7 5 万 kw 查得 Q 390 m s 查得下游水位 64 1m 则 3 87 0 64 1 22 9 m 22 9 98 22 44 m 毛 H 净 H 设计蓄水位时 一台机组发电 沙溪口水电站及发电机层结构设计 30 Q N曲线 15 20 25 30 35 40 900110013001500170019002100 流量 m3 s 出力 万瓦 Q H曲线 交点 由 Nr 30 0 万 kw 查得 Q 1660m s 查得下游水位 65 7m 则 3 87 0 65 7 21 3m 21 3 98 20 86 m 毛 H 净 H 4 1 4 设计低水位 84 00m 设计低水位时 四台机组发电 假设三个下泻流量 Q 从水位流量关系图上 查出相应的下游水位 由 其中取 86 可得 Q N 关系曲线 QHN81 9 Q N曲线 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 900110013001500170019002100 流量 m3 s 出力 万瓦 Q N曲线 交点 由 Nr 30 0 万 kw 查得 Q 1980 m s 查得下游水位 65 96m 则 3 84 0 65 96 18 04 m 18 04 98 17 68 m 毛 H 净 H 22 44 m Hmin 17 68 m max H 20 06 m av H 水利水电工程专业毕业设计 31 河床式 18 05 m HavHr9 0 4 2 水电站水轮机组的选型 根据水头工作范围和设计水头查资料选择水轮机型是为 HL310 和 ZZ460 下 面进行选型比较计算 4 2 1HL310 水轮机方案的主要参数选择 4 2 1 1 转轮直径 D1 查表 水电站 3 6 得限制工况下单位流量 QiM 1400L S 1 4m3 S 效率 82 6 由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量 Qi Qin 1 4m3 S m 效率 86 5 水轮机额定力 Nr 75000 0 96 78125kw rri r HHQ N D 81 9 1 78125 9 81 1 4 18 0518 05 86 5 8 9m 取之相近而偏大的标称直径 D1 9m 4 2 1 2 转速 n 计算 最优工况下 n10 M 88 3r min 假定 n10 n10 M n ni 88 318 05 144 81 min 9 HDr 取与之相近且偏大的同步转速 n 60r min 4 2 1 3 效率修正及单位参数修正 HL310 最优工况下 Mmax 89 6 模型转轮直径 D1M 0 39m 则原型效率 1 0 5 5 0 maxmax 1 0 39 1 1 1 1 89 6 94 4 9 M D M D Mmax 模型最优工况下效率 D1m 模型转轮直径 则效率正修正值 94 4 89 6 4 8 减去一修正值1 修正值 3 8 单位转速 n 的修正值 沙溪口水电站及发电机层结构设计 32 110max M 1 MMax nn 110ax M 1 2 1 3 0 maxmaxm nn 故单位转速可不加修正 Q 也可不加修正 最后求得 86 5 Q QiM D1 9m n 60r min 4 2 1 4 工作范围检验 在 Hr Nr条件下 33 1max1 22 00 1 78125 1 379 1 4 9 819 81 918 0518 05 86 5 rr Nr QQmSmS D HH 则水轮机最大引用流量 Qmax Q1max D1 527 29Hr 3 m 与特征水头 Hmax Hmin Hr相对应的单位转速为 1 1min max 60 9 113 99 min 22 44 nD nr H 1 1max min 60 9 128 42 min 17 68 nD nr H 160 9 127 09 min 18 05 r r nD nr H 在综合特性曲线图上绘工作范围图 基本不包高效区 4 2 1 5 吸出高度 Hs 计算 设计工况下参数 nir 123 7r min Q1max 1310L s 气蚀系数 0 36 有设计水头差表的 m 64 1m 10 0 63 18 05 900 0 10 mm Hs 64 1 900 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 模型气蚀系数 m 气蚀系数修正值 m 水利水电工程专业毕业设计 33 H 水轮机设计水头 计算得 Hs 3 43 4m 4 2 2 ZZ460 主要参数选择 4 2 2 1 转轮直径 D1 查表 水电站 得限制工况下单位流量 QiM 1750 1 75sm 3 sm 3 模型效率 79 0 86 0 m 转轮直径 1 1 78125 7 9 9 819 81 1 75 18 05 18 05 0 86 r rr N Dm Q HH 取与之相近且偏在标称直径 D1 8 0m 4 2 2 2 转速 n 计算 最优工况下 n10 M 116r min 假定 n10 n10 M n ni 1 20 06 8 061 12 minHDr 取与之相近且偏大的同步转速 n 65 2r min 4 2 2 3 效率修正及单位参数修正 10 5 1 1 maxmax 7 03 0 1 1 H H D D mm 15m 0 195 M Dm m HmD0 8 1 18 05Hm 得 maxmax 1 0 627 1 表表 2 12 1 效率修正计算表 叶片转角 5 0 0 0 5 0 10 0 15 0 20 0 maxM 79 583 585 282 881 278 6 max 87 289 790 289 388 286 7 max maxM 7 76 25 66 57 18 1 沙溪口水电站及发电机层结构设计 34 6 75 24 65 56 17 1 由于最优工况的模型效率 接近 则 00 max 85 M o 5 85 4 6 89 6 max maxM 限制的工况 N 116r min Q 1750L s 的 10 00 79 M 在 15 和 20 之间 插值得 7 0 00 则 79 0 7 0 86 0 上述假定相同 单位转速修正 110max 12 1 3 0 MMmax nn 4 2 2 4 工作范围检验 在 Nr H2条件下 33 1max 2 1 78125 1 749 1 75 9 819 81 64 18 0518 05 0 86 r rr N QmSmS DHH 则 22 max1max1 1 749 8 018 05475 56 3 r QQDHmS 与特征水头 Hmax Hmin Hr相应单位转速为 1 1min 65 2 8 110 04 min 22 4 Max nD nr H 1 1max min 65 2 8 123 89 min 17 68 nD nr H 211900 25 95210400 25 2 aabb rDrD 在综合特性曲线图上绘工作范围图 基本包高效区 4 2 2 5 吸出之度 Hs 确定 10 06 0 055 18 05HHs 900 10 64 1 900 1 89m 4m 4 3 ZZ460 HL310 方案比较 水利水电工程专业毕业设计 35 水轮机方案参数对照表 序号项 目 ZZ460HL310 1 推荐使用水头范围 m 15 26 30 2 最优单位转速 r min 10 n 11688 3 3最优单位流量 L s 10 Q10501220 4 最高效率 maxM 8589 6 5 模型 转轮 参数 气蚀系数 0 24 6 工作水头范围 m 17 68 22 4417 68 22 44 7 水轮机直径 m 1 D 8 09 0 8 额定 转速 n r min 65 260 0 9 最高效率 max 86 086 5 10 额定出力 万 KW r N 7 817 81 11 最大引用流量 m s max Q 475 56527 29 12 原型 水轮 机参 数 吸出高度 Hs m 1 89 3 43 两种水轮机比较 1 比较使用水头两都包括水电站的工作水头 均满足要求 2 两个水轮机的最高效率都差不多 但由水轮机综合特性曲线画得 ZZ460 包围 的高效区比 HL310 大 这表明 ZZ460 比较充分利用水力资源有用 3 出力都相等 ZZ460 的直径较小 比较经济 4 的转速 ZZ460 大于 HL310 它可以选用尺寸较小的发电机 这一点优于 HL310 综合考虑最终选用 ZZ460 第五章 蜗壳和尾水管的计算 沙溪口水电站及发电机层结构设计 36 5 1 蜗壳计算 5 1 1 水头范围 17 68 22 44 20000KVA f S 21 2 417 22 419 82DDmm 6 2 3 转子外径 3 D 3 21467 61 ii DDDm 水利水电工程专业毕业设计 41 6 2 4 下机架最大跨度 mmDD126 0 4 116 0 54 其中 水轮机机坑直径 查表 7 2 得 5 DmD 4 11 5 6 2 5 推力轴承外径和励磁机外径 6 D 7 D 60000100000 f SmmD4200 3600 6 mmD3600 2600 7 取 6 4200Dmm 7 3310Dmm 6 3 轴向尺寸计算 6 3 1 定子机座高度 1 h 1 260101 352 50 0960261 53 t hlcm 6 3 2 上机架高度 2 h 转速 150以下为伞式 min r 伞式非承载机架 2 0 100 10 1467 61146 76 i hDcm 6 3 3 推力轴承高度 3 h 励磁机高度 副励磁机和永磁机高度 4 h 5 h 6 h 取 mh8 1 3 mh0 2 4 mh8 0 5 mh6 0 6 沙溪口水电站及发电机层结构设计 42 6 3 4 下机架高度 7 h 伞式承载机架 7 0 200 20 1467 61293 52 i hDcm 6 3 5 定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离 8 h 伞式承载机架 8 0 250 25 1467 61366 90 i hDcm 6 3 6 下机架支承面主主轴法兰底面距离 9 h 700 1500 取mmmmmh7 0700 9 6 3 7 转子磁轭轴向高度 10 h 无风扇 10 500 6001013 5500 6001513 5 1613 5 t hlmmmm 取 10 16001 6hmmm 6 3 8 发电机主轴高度 11 h Hh9 0 7 0 11 1245689 1185 9Hhhhhhhhcm 11 0 7 0 90 7 0 91185 19829 6 1066 67hHcm 取 11 9009 0hcmm 6 3 9 定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距 12 h 12110 0 460 46 261 53 160280 3hhhcm 6 4 发电机重量估算 2 23 3 1 88240 8 978 82 65 2 f f e S GKt n K1 系数 伞式 这里取 89 7 1 K 水利水电工程专业毕业设计 43 发电机转子重 489 41t 2 1 f G 发电机飞轮力矩 2 GD 23 53 53 2 4 5 14 691 0154959 06 it GDK Dltm 第七章 调速系统 调速设备 油压装置的选择 7 1 调速功计算 max1 6 200 250200 250475 5622 44 8 0 1 2 1 61030 AQ HD KWKW 万 最大水头 m max H 水轮机转轮直径 m 1 D 属大型调速器 7 2 接力器选择 7 2 1 导叶接力器直径 s d Z 24 取 01 0 382bD max 22 44Hm 1 8 0Dm 030 0 0 1max 1 0 03 8 00 382 22 440 730730 s b dDHmmm D 额定油压 4 0 a MP0 810 81 0 7030 569 ss ddmm 选择与之相近且偏大的的标准接力器mmds600 7 2 2 最大行程 max0max 8 1 4 1aS 查图得模型导叶开度 则原型导叶开度mma m 34 max0 沙溪口水电站及发电机层结构设计 44 00 0max0max 00 10 67 5 21 8197 79 0 245 24 m m m D Z aamm D Z 所以 max0max 1 61 6 197 790 277Samm 7 2 3 接力器容积计算 223 max 0 60 2770 157 22 ss Vd Sm 7 2 4 转桨式水轮机转轮叶片接力器 1 0 2 52 5 0 3 0 450 3 0 458 01 897 2 85 4 0 c dDm P 取较小系数mD5 1 1 9 c dm 取 mDSc61 0 30 0 072 0 036 0 1max 30 0 max c S 223 max 1 90 300 85 44 ccc Vd Sm 7 3 配阀直径选择 s s vT V d 4 取 3 0 157 s Vm smv 5 4 4 vm s 接力器导叶关闭时间 取 s TsTs8 选 3 4 0 157 196 5 108 dmm 200dmm 故选用 DST 200 型电气液压型调速器 7 4 油压装置选择 水利水电工程专业毕业设计 45 压力油罐总容积 3 0 18 20 4 5 6 23 7 39 Sc VVVm 选用 YZ 8 分离式油压装置 7 5 起重机设备选择 最重的设备为发电机转子 489 41t 因此选用一台双小车起重机 2 250 t 跨度为 27 m 吊具 双小车平衡梁 a1 h1 h a b 图7 1 平衡梁示意图 a2 表 7 1 平衡梁参数 吊钩起重量 t 平衡梁起重量 t a 1 a 2 a 3 abh 1 h 自重 t 2 250 500550043002300100017121000140014 807 第八章 厂房布置 8 1 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定 8 1 1 水轮机组安装高程 对于轴流转浆式水轮机 其安装高程为 安装高程 1 xDHs w 65 1 1 89 0 4360 8 沙溪口水电站及发电机层结构设计 46 66 69m 式中 下游尾水位 m Hs 吸出高度 m w D1 水轮机转轮直径 m 8 1 2 尾水管地板高程和厂房基础开挖高程 导叶高度 b0 D1 0 382 b0 3 06 尾水管底板高程 Zs 半个导叶高 尾水管高 66 69 1 53 18 4 46 76 47m 厂房基础开挖高程 47 00 1 46 0m 8 1 3 水轮机层地面高程 水轮机层地面高程 水轮机安装高程 蜗壳进口断面 蜗壳上部砼厚 74 76 8 1 4 发电机地板高程和安装场高程 发电机地板高程 水轮机地面高程 进人孔 顶部深梁 定子支撑面至发电机层 地面高度 81 78m 安装场高程与发电机地板高程同高为 81 78m 尾水平台与发电机地板高程同高为 87 8m 均大于下游最高水位 79 50m 8 1 5 吊车梁轨顶高程 发电机转子主轴长度 9m 安装场地面至平衡梁底距离至少为 3 9 1 12m 吊车轨顶高程 81 78 12 93 78m 取 m 8 1 6 天花板高程和屋顶面高程 厂房屋顶高程 93 78 5 4 2 1 4 0 4 102 98m 8 1 7 厂房总高 102 98 47 56m 8 2 主厂房平面尺寸的设计 水利水电工程专业毕业设计 47 1 机组段长度的确定 机组段长度由发电机 水轮机 蜗壳 及相应保护层厚度确定 蜗壳层 m 1 2 LL L11 568221 56 发电机机层 m 2 LD19 82221 82b 尾水管层 m 由此可见 厂房长度由发电机层的长度决定 由于发电机层安排调速器 油 压装置等设备取值要比算的较大一点 主厂房长度 97m 装配厂长度 33m 厂房总长度 130m 8 3 主厂房的宽度的确定 吊车跨度 27m 主厂房宽度 1 6 0 4 37 31m 副厂房取 10m 尾水平台 12m 上游设检修闸门 工作闸门闸敦 胸墙 取 23m 厂房总宽 31 23 12 10 71 第九章 厂房稳定分析 9 1 厂房稳定的计算应考虑的计算工况 9 1 1 正常运行情况 上游正常水位和下游低水位 水头最大 扬压力不大 上游设计水位和下游相应水位 此时扬压力较大 对稳定不利 9 1 2 机组检修 上游正常蓄水位时 机组检修 机组设备重及流到内的水重均不考虑 厂房 沙溪口水电站及发电机层结构设计 48 承受水头大 而厂房较轻 对稳定不利 9 1 3 施工状况 一期混凝土已浇筑 二期混凝土还未浇筑 厂房重量最轻 对抗滑抗浮不利 9 1 4 非常运行情况 上游校核水位 下游最不利水位 9 1 5 地震情况 上游正常蓄水位 下游最低尾水位 选择机组正常运行情况进行计算 9 2 机组正常运行情况 厂房底高程 47m 9 2 1 正常蓄水位 上游水位为 87 0m 下游水位为 64 1m 扬压力 图 9 1 扬压力 101 9 81 40392 4PH 23 9 81 17 1167 75PP 表 9 1 荷载计算 主厂房单位长度 荷载作用力 kN 方向 自重混凝土自重 26080 水利水电工程专业毕业设计 49 发电机重 489 41 水重 2632 9 81 0 5 402 7848 静水压力 9 81 0 5 17 12 1434 26 9 81 20 46 61 12243 5 扬压力 9 81 0 5 43