水电站枢纽布置岔管设计计算书毕业论文.doc

目 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 4 2 2 水轮机型号选择 4 2 2 1HL200型水轮机方案的主要参数选择 4 2 2 2 HL180型水轮机方案的主要参数选择 6 2 3 调速设备及油压装置选择 7 2 3 1调速功计算 7 2 3 2接力器的选择 7 2 3 3调速器的选择 8 2 3 4油压装置的选择 9 2 4 水轮机安装高程 9 2 5 蜗壳及尾水管 9 2 5 1蜗壳断面型式 9 2 5 2蜗壳水力计算 9 2 5 3尾水管尺寸的确定 10 2 6 水轮机进水阀和起重设备 10 第三章第三章 发电发电机机 12 3 1 主要尺寸 12 3 2 水轮发电机重量 12 第四章第四章 混凝土重力坝混凝土重力坝 13 4 1 坝顶高程 13 4 1 1设计洪水位情况 13 4 1 2校核洪水位情况 13 4 2 坝顶宽度 14 4 3 重力坝基本剖面 14 4 4 重力坝实用剖面 14 4 5 稳定和应力校核 15 4 5 1设计洪水情况 15 4 5 2校核洪水位情况 19 第五章第五章 溢流坝溢流坝 24 5 1 溢流坝孔口尺寸的确定 24 5 1 1 溢流坝下泄流量的确定 24 5 1 2孔口净宽溢流坝段总长度 24 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 2 5 1 3堰顶高程的确定 24 5 1 4 闸门高度 25 5 1 5 定型设计水头 25 5 2 溢流坝的剖面设计 25 5 2 1 溢流面曲线 25 5 2 2 消能防冲设计 25 5 3 溢流坝稳定验算 27 5 3 1设计洪水位 27 5 3 2校核洪水位 29 第六章第六章 引引水水建筑物建筑物 31 6 1 有压进水口 31 6 1 1有压进水口高程 31 6 1 2进口段 31 6 1 3闸门段和渐变段 31 6 1 4 拦污栅断面 31 6 2 压力管道及分岔管 31 6 3 调压室 32 6 3 1 设置调压室条件 32 6 3 2 托马断面 32 6 3 3 调压室设计比较 36 第七章第七章 厂房厂房 47 7 1 主厂房长度确定 47 7 1 1机组间距 47 7 1 2端机组段长度 47 7 1 3安装间长度 47 7 2 主厂房宽度确定 47 7 3 主厂房主要高程确定 48 7 3 1尾水管底板高程 48 7 3 2基岩开挖高程 48 7 3 3水轮机层地面高程 48 7 3 4主阀廊道地面高程 48 7 3 5发电机层地面高程和安装间地面高程 48 7 3 6尾水平台高程 48 7 3 7吊车轨顶高程 48 7 3 8厂房天花板高程和厂房顶部高程 49 第八章第八章 岔管岔管 50 8 1 岔管布置及结构分析 50 8 1 1 布置形式 50 8 1 2 几何尺寸 50 8 2 水力计算及壁厚计算 73 8 2 1正常运行情况最高压力及壁厚计算 73 8 2 2特殊运行情况最高压力及壁厚计算 75 8 3 抗外压稳定校核 77 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 4 第一章 基本资料 第二章 水轮机 2 1 水电站水头的确定 根据 N 8 3QH 绘 N H 曲线图 设计蓄水位下四台机组满发查 N H 曲线图得 H 109 97m 设计低水位下四台机组满发查 N H 曲线图得 H 71 5m 设计洪水位下最大下泄流量 5400 查获青水位流量关系得下游水位sm3 124 915m 净水头 H 96 237 5 124 915 108 1m 校核洪水位下最大下泄流量 9700 查获青水位流量关系曲线得下游水sm3 位 129 5m 净水头 H 96 239 129 5 105 12m 故最大水头 109 97m 最小水头 min H 71 5m 平均水头 max H av H 0 6 109 97 0 4 71 5 94 6m 2 2 水轮机型号选择 根据该水电站的水头工作范围 71 5 109 97m 查 水电站 教材型谱表选 择合适的水轮机型有 HL200 HL180 两种 现将这两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 本电站 4 台机组 装机容量 N 170000kW 发电机效率 97 则水轮机单 机出力 N 43814 43kW m N 97 0 4 170000 2 2 1HL200 型水轮机方案的主要参数选择 2 2 1 1 转轮直径 1 D 假定 90 2 39 m 取标称 rr 1 r 1 HH81Q 9 N D 90 6 94 6 9495 0 81 9 43 43814 直径 2 5m 1 D 2 2 1 2 转速 n 取 n 300r minminr 6 264 5 2 6 9468 D Hn n 1 av 10 2 2 1 3 效率及单位参数修正 4 93 5 2 46 0 7 901 1 D D 1 1 5 5 1 M1 Mmaxmax 1 5 6 0 5 1 7 90 4 93 maxMmax 与上述假定相同 M 89 4 0 6 90 3 5 11 7 90 4 931 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正 同时 单位流量 1 Q 也可不加修正 2 2 1 4 工作范围的检验 90 6 94 6 945 281 9 43 43814 HHD81 9 N Q 2 rr 2 1 r max1 0 863 sm3 6 945 2863 0 HDQQ 2 r 2 1 max1max 52 46 sm3 minr 5 71 97 109 5 2300 H nD n max 1 min1 minr 7 88 5 71 5 2300 H nD n min 1 max1 minr 1 77 6 94 5 2300 H nD n r 1 r1 在 HL200 型水轮机模型综合特性曲线图上画出工作范围 2 2 1 5 水轮机吸出高度 Hs 计算 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 6 0 863 在该型号水轮机模型综合特性曲线中查得minr 1 77n r1 max1 Qsm3 模型气蚀系数 0 105 根据设计水头 Hr 94 6m 查 水电站 图 2 26 得气蚀系数 修正值 0 018 下游平均水位查获青水位流量关系曲线得 115 74m 故水 轮机吸出高度 Hs 10 H 10 0 105 0 018 94 6 900 900 74 115 1 764m 2 2 2 HL180 型水轮机方案的主要参数选择 2 2 2 1 转轮直径 假定 90 1 D 2 5m 取标称直 rr 1 r 1 HH81Q 9 N D 90 6 94 6 9486 0 81 9 43 43814 径 2 5m 1 D 2 2 2 2 转速 n 取 n 250r minminr 7 260 5 2 6 9467 D Hn n 1 av 10 2 2 2 3 效率及单位参数修正 3 94 5 2 46 0 921 1 D D 1 1 5 5 1 M1 Mmaxmax 018 0 5 0 8 1 92 3 94 maxmax M 与上述假定相同 90 5 0 5 89 M 3 3 11 92 3 941 n n Mmaxmax 10 1 单位转速可不加修正 同时 单位流量也可不加修正 1 Q 2 2 2 4 工作范围的检验 09 6 94 6 945 281 9 43 43814 HHD81 9 N Q 2 rr 2 1 r max1 0 863sm3 52 46 6 945 2863 0 HDQQ 2 r 2 1 max1max sm3 minr59 6 97 109 5 2025 H nD n max 1 min1 minr73 9 5 71 5 2250 H nD n min 1 max1 minr26 64 6 94 5 2025 H nD n r 1 r1 在 HL180 型水轮机模型综合特性曲线图上绘出工作范围 2 2 2 5 水轮机吸出高度 Hs 0 863 在该型号水轮机模型综合特性曲线中查minr26 64n r1 max1 Qsm3 得模型气蚀系数 0 086 根据设计水头 Hr 94 6m 查 水电站 图 2 26 得气蚀系 数修正值 0 018 下游平均水位查获青水位流量关系曲线得 115 74m 故 水轮机吸出高度 Hs 10 H 10 0 086 0 018 900 900 74 115 94 6 0 033m 根据水轮机方案参数对照表可看出 两种不同机型方案在同样水头下满足额 定出力情况下 HL180 型具有工作范围好 气蚀系数小 安装高程高等优点 故 选择 HL180 型水轮机 2 3 调速设备及油压装置选择 2 3 1 调速功计算 sm45 13 9 0109 9781 9 43814 43 81H 9 N Q 3 max r 30000NmNm10 1 87 5 1 DHQ250 200A 5 1max 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 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 8 2 3 2 接力器的选择 2 3 2 1 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 03 0 s d 2 0 D b 1 0 352mm109 972 05 203 0 H D b Dd max 0 1s 1 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375mmds 标准接力器 2 3 2 2 接力器最大行程的计算 0maxmax a8 1 4 1S 导叶最大开度可由模型的求得 0max a 0Mmax a 175mm 24534 242875 32 5 ZD ZD aa 00M 0M0 0Mmax0max 在模型综合特性曲线上查得 a 32 5mm D 534mm Z 24 max0MM0M0 2875mm5 215 1 15D 1 D 10 当选用计算系数为 1 8 时 则315m 0 1758 1Smax 2 3 2 3 接力器容积的计算 两个接力器的总容积 s V 3 2 max 2 ss 07m 0 315 0 375 0 2 Sd 2 V 2 3 3 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 71mm071m 0 5 44 07 0 13 1 VT V 13 1 d mS s sm5 4V 4sT ms 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 2 3 4 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 3 SK 4m 1 26 1 07 0 20 18 V 20 18 V 由此 在 水电站机电设备 表 4 2 种选则与之相邻而偏大的 YZ 1 6 分离式 油压装置 2 4 水轮机安装高程 一台水轮机额定流量 Q 52 46m s 查获青水位 Hr N 81 9 9 0 6 9481 9 43 43814 3 流量关系曲线得设计尾水位 115 5m w 水轮机安装高程 Zs Hs b 2 115 5 0 033 0 25 115 783m 取为 w0 115 8m 2 5 蜗壳及尾水管 2 5 1 蜗壳断面型式 金属蜗壳 断面为圆形 座环蝶形边切线与水平中心线夹角 55 蜗壳包 角 345 0 2 5 2 蜗壳水力计算 通过任一断面 i 的流量 Q Q 360 断面半径 断面中 imaxi i c i v Q 360 max 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 10 心距 a r 断面外半径 R r 2 蜗壳进口断面平均流速 v 根据水轮机设 iai iai c 计水头查 水电站 图 2 8 得 v 7 5m s r D 2 4 1 2 2 05m r D 2 3 4 2 1 7m caabb 表 2 1 涡壳计算表格 从蜗壳鼻端 至断面 i 的 包角 i 断面半径 m i 断面中心 距 m i a 断面外半 径 m i R 345 1 463 514 97 300 1 363 414 77 255 1 263 314 57 210 1 143 194 33 165 1 013 064 07 120 0 862 913 77 75 0 682 733 41 30 0 432 482 91 2 5 3 尾水管尺寸的确定 采用弯肘形尾水管 2 5 3 1 进口直锥段 单边扩散角 8 2 5 3 2 中间弯肘段 h 1 35D 3 375m D 1 35D 1 35 2 5 3 375m 4141 h 0 675D 1 6875m L 1 82D 4 55m 6111 2 5 3 3 出口扩散段 尾水管水平长度 L 4 5D 11 25m 尾水管高度 1 h 2 6D 6 5m h 1 22D 3 05m 顶板仰角 15 B 2 72D 6 8m 由于下 151 51 游布置副厂房 尾水管加长至 15 55m 2 6 水轮机进水阀和起重设备 采用蝴蝶阀 直径 D 进口断面直径 D 0 D f 671 0 0687 0 1 3 max H 3 5m D 选用蝴蝶阀直径 D 0f m3 4 671 0 5 3 m f 6 4 最重吊运部件重量 162t 机组台数 4 台 选用一台双小车桥式起重机 名义 起重量 2 100t 跨度 L m k 14 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 12 第三章 发电机 由 N 42500kW 和 250r min 套用 水电站机电设备 附表 8 选 SF42 5 24 520 型发电机 3 1 主要尺寸 定子内径 4600mm 定子铁芯长度 t l 1820mm 定子铁芯外径 i D a D 5200mm 定子机座外径 6390mmD1 风罩内径 D2 8800mm 转子外径 4572mm 下机架最大跨度 4100mmD4 定子机座高度 2980mm 上机 3 D 1 h 架高度 1250mm 永磁机高度 600mm 定子支座支承面至下机架支承面或 2 h 6 h 下挡风板之间的距离 540mm 下机架支承面主主轴法兰底面距离 8 h 1105mm 转子磁轭轴向高度 2550mm 发电机主轴高度 6968mm 9 h 10 h 11 h 定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距 3180mm 12 h 3 2 水轮发电机重量 水轮发电机的总重量 G 318t 发电机转子重量 G 162t FZ 第四章 混凝土重力坝 4 1 坝顶高程 4 1 1 设计洪水位情况 山区峡谷受台风影响 取计算风速 V 14m s 有效吹程 2000m 0284 0 14 200081 9 140076 0 0076 0 3 1 2 12 1 3 1 2 12 1 2 v gD v v gh 故 h 0 0284m57 0 81 9 142 3313 0 14 200081 9 14331 0 331 0 75 3 1 2 15 2 1 75 3 1 2 15 2 1 2 v gD v v gLm 故 L 0 3313 m m62 6 81 9 142 由于 h 相当于累积频率 5 的波高 查 水工建筑物 表 2 12 1 100 2 v gD 得 h 0 71m 波浪中心线高出计算静水位 h 1 安全超高查 水工建筑物 mcth L H cth L h mm z 24 0 62 6 5 1222 62 6 71 0 2 2 2 1 表 4 5 得 h 0 7m 故坝顶上游防浪墙顶应超出水库静水位高度 c mhhhh cz 65 1 7 024 0 71 0 1 设 坝顶上游防浪墙顶高程 设计洪水位 mh15 23965 1 5 237 设 4 1 2 校核洪水位情况 h 0 71m h 安全超高查得 h 故坝顶上游防浪墙顶应超出 1 m z 24 0 m c 5 0 水库静水位高度 坝顶上游防浪墙顶mhhhh cz 45 1 5 024 0 71 0 1 校 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 14 高程 校核洪水位 mh45 24045 1 239 校 比较上述两种情况得坝顶防浪强顶高程为 240 5m 防浪墙高度取 1m 最后 确定坝顶高程为 239 5m 查坝轴线工程地质剖面图得可利用基岩最低点高程 115m 故最大坝高 239 5 115 124 5m 4 2 坝顶宽度 坝顶宽度 b 8 10 H 且不宜小于 3m 取 10m 4 3 重力坝基本剖面 按在主要荷载作用下剖面满足坝基面稳定和应力控制条件确定坝底最小宽度 联立求解 B H B 1 21 1 r rc 1 r r f kH c 其中 H 239 115 124m 坝体材料容重 r 24kN m 水容重 r 10kN m c 3 3 坝基摩擦系数 f 0 68 扬压力折减系数 0 25 基本组合安全系数 k 1 0 1 解得 B 84 66m004 0 4 4 重力坝实用剖面 上游坡 n 0 1 下游坡 m 0 8 折坡点高程 175m 此时坝底宽度 B 105 2m 图 4 1 非溢流坝剖面图 4 5 稳定和应力校核 4 5 1 设计洪水情况 4 5 1 1 坝基面 坝体自重 kNVW c 43201606 2 1 24 11 kNVW c 298801 5 1241024 22 kNVW c 6 119349 5 111 2 89 2 1 24 33 静水压力 kNHPH66 73605 5 122 2 1 81 9 2 1 2 2 101 kNHPH53 159403 1881 9 2 1 2 1 2 2 202 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 16 kNVPV75 367816 5 6281 9 101 kNVPV 8 17651606 2 1 81 9 22 kNVPV62 1275103 18424 14 2 1 81 9 33 扬压力 kNBHU18 1860703 18 2 10581 9 21 kNHBU91 2305947 10481 9 25 0 12 kNHBU83 12323 2 9681 9 47 10425 0 2 1 2 1 23 kN BHHHU 88 3458947 10481 9 25 0 03 1881 9 5 12281 9 2 1 2 1 1214 浪压力 坝前水深 H 122 5m L 2 3 31m 为深水波 1m P L kNhhL zm 43 1524 0 71 0 62 6 81 9 4 1 4 1 10 表 4 1 非溢流坝坝基面荷载计算表格 荷 载 垂直向下的 力 kN 垂直向上的 力 kN 水平向右的 力 kN 水平向 左的力 kN 对截面 形心力 臂 m 弯矩 顺时 针 kN m 弯矩 逆时 针 kN m W1 432048 6209952 W2 2988041 61243008 W3 119349 66 87819931 752 1H P 73605 6640 83 3005319 1 2H P 1594 53 6 019583 13 P 1V3678 7549 6182466 P 2V1765 850 689349 48 P 3V1275 6247 792 60964 43 1 U 18607 1800 2 U2305 91 48 1 110914 271 3 U 12323 8311 53 142093 76 U43458 8849 6 171560 448 L P 15 43 121 641876 92 总 计 123573 97 72026 56 938438 567 坝基面抗滑稳定分析 不计凝聚力 抗滑稳定安全系数 k 1 10 抗滑稳定满足要求 17 1 56 72026 97 12357368 0 P UWf 滑动力 阻滑力 坝基面应力分析 坝踵处垂直应力 ay MP B M B W 666 0 2 105 567 9384386 2 105 97 1235736 22 坝趾处垂直应力 ay MP B M B W 683 1 2 105 567 9384386 2 105 97 1235736 22 应力满足要求 4 5 1 2 折坡面 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 18 坝体自重 kNVW c 154801 5 641024 11 kNVW c 6 25461 5 51 2 41 2 1 24 22 静水压力 kNHPH16 19160 5 62 2 1 81 9 2 1 2 2 101 扬压力 kNBHU625 11039 5 6281 9 2 0 11031 kNBHU39 2587 2 42 5 6281 9 2 0 2 1 2 1 21032 kNBHHU25 22079 5 6281 9 2 0 5 6281 9 2 1 2 1 1103103 浪压力 kNhhLP zL m 43 1524 0 71 0 62 6 81 9 4 1 4 1 10 表 4 2 非溢流坝折坡面荷载计算表格 荷 载 垂直向下的 力 kN 垂直向上 的力 kN 水平向右 的力 kN 水平向 左的力 kN 对截面 形心力 臂 m 弯矩 顺时 针 kN m 弯矩 逆时 针 kN m W 1 1548020 6 318888 W 2 25461 61 87 47613 2 1H P 19160 1620 84399297 74 1 U 1103 62521 123286 49 2 U 2587 392 536546 1 3 U 2207 2522 649883 85 L P 15 4361 64951 11 总 计 35043 33519175 59113464 09 折坡面应力分析 坝体上游面垂直应力 ay MP B M B W 425 0 2 51 09 1134646 2 51 335 350436 22 坝体下游面垂直应力 ay MP B M B W 944 0 2 51 09 1134646 2 51 335 350436 22 应力满足要求 4 5 2 校核洪水位情况 4 5 2 1 坝基面 坝体自重 kNVW c 43201606 2 1 24 11 kNVW c 298801 5 1241024 22 kNVW c 6 119349 5 111 2 89 2 1 24 33 静水压力 kNHPH28 75419124 2 1 81 9 2 1 2 2 101 kNHPH59 244332 2281 9 2 1 2 1 2 2 202 kNVPV04 3767166481 9 101 kNVPV 8 17651606 2 1 81 9 22 kNVPV87 1954132 22856 17 2 1 81 9 33 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 20 扬压力 kNBHU51 2303432 22 2 10581 9 21 kNHBU33 2244968 10181 9 25 0 12 kNHBU71 11994 2 9681 9 68 10125 0 2 1 2 1 23 kN BHHHU 51 3366968 10175 0 81 9 2 1 2 1 1214 浪压力 坝前水深 H 124m L 2 3 31m 为深水波 1m P L kNhhL zm 43 1524 0 71 0 62 6 81 9 4 1 4 1 10 表 4 3 非溢流坝坝基面荷载计算表格 荷 载 垂直向下的 力 kN 垂直向上的 力 kN 水平向右 的力 kN 水平向 左的力 kN 对截面 形心力 臂 m 弯矩 顺时 针 kN m 弯矩 逆时 针 kN m W1 432048 6209952 W2 2988041 61243008 W3 119349 66 87819931 752 1H P 75419 2841 34 3117833 035 2H P 2443 59 7 4418180 31 P 1V3767 0449 6186845 184 P 2V1765 850 689349 48 P 3V1954 8746 64891190 78 1 U 23034 5100 2 U2244 33 48 1 107952 273 3 U 11994 7111 53138299 U43366 5149 6166978 896 L P 15 43 123 141900 05 总 计 120397 25 72991 121056887 308 坝基面抗滑稳定分析 不计凝聚力 抗滑稳定安全系数 k 1 05 抗滑稳定满足要求 122 1 12 72991 25 12039768 0 P UWf 滑动力 阻滑力 坝基面应力分析 坝踵处垂直应力 ay MP B M B W 571 0 2 105 308 10568876 2 105 25 1203976 22 坝趾处垂直应力 ay MP B M B W 717 1 2 105 308 10568876 2 105 25 1203976 22 应力满足要求 4 5 2 2 折坡面 坝体自重 kNVW c 154801 5 641024 11 kNVW c 6 25461 5 51 2 41 2 1 24 22 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 22 静水压力 kNHPH88 2009064 2 1 81 9 2 1 2 2 101 扬压力 kNBHU112 113096481 9 2 0 11031 kNBHU48 2649 2 426481 9 2 0 2 1 2 1 21032 kNBHHU224 22609 6481 9 2 06481 9 2 1 2 1 1103103 浪压力 kNhhLP zL m 43 1524 0 71 0 62 6 81 9 4 1 4 1 10 表 4 2 非溢流坝折坡面荷载计算表格 荷 载 垂直向下的 力 kN 垂直向上 的力 kN 水平向右 的力 kN 水平向 左的力 kN 对截面 形心力 臂 m 弯矩 顺时 针 kN m 弯矩 逆时 针 kN m W 1 1548020 6 318888 W 2 25461 61 87 47613 2 1H P 20090 8821 34430547 56 1 U 1130 11221 123845 36 2 U 2649 482 536703 18 3 U 2260 22422 651081 06 L P 15 4363 14974 25 总 计 34901 78420106 31146650 218 折坡面应力分析 坝体上游面垂直应力 ay MP B M B W 346 0 2 51 218 1466506 2 51 784 349016 22 坝体下游面垂直应力 ay MP B M B W 017 1 2 51 218 1466506 2 51 784 349016 22 应力满足要求 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 24 第五章 溢流坝 5 1 溢流坝孔口尺寸的确定 5 1 1 溢流坝下泄流量的确定 设计洪水下最大下泄流量 5400m 查获青水位流量关系曲线得下游水位s 3 124 915m 由 N 8 3QH 即 170000 8 3Q 0 96 237 5 124 915 得 Q 189 5 引 m 此时通过溢流坝的下泄流量 Q Q5400 0 8 189 5 5248 4 ms 3 引 Q S s 3 校核洪水下最大下泄流量 9700 m 查获青水位流量关系曲线得下游水位s 3 129 5m 由 N 8 3QH 即 170000 8 3Q 0 96 239 129 5 得 Q 194 84 引 m 此时通过溢流坝的下泄流量 Q Q9700 1 194 84 9505 16ms 3 引 Q S s 3 5 1 2 孔口净宽溢流坝段总长度 单宽流量 50 100 m 分别计算设计和校核情况下孔口宽度 s 3 表 5 1 孔口净宽计算 计算情况 流量 Q m s 3 单宽流量 q m s 3 孔口净宽 B m 设计情况5248 4 50 100104 968 52 484 校核情况9505 16 50 100190 1 95 05 溢流坝孔口宽度取 60m 每孔宽度 10m 孔数 n 6 初拟闸墩厚度为 3m 则 溢流坝总长度 L nb n 1 d 60 15 75m 0 5 1 3 堰顶高程的确定 由 q m计算堰顶水头 计算水位减去相应堰上水头即为堰顶高程 2 3 0 2 Hg 表 5 2 堰顶高程计算 计算情况流量 m s 3 流量系数孔口净宽 m 堰顶水头 m 堰顶高程 m 设计情况5248 40 5026011 57225 93 校核情况9505 160 5026017 19221 81 取堰顶高程 221 81m 5 1 4 闸门高度 闸门高度 正常蓄水位 堰顶高程 安全超高 231 221 81 0 1 9 29m 取门高 10m 5 1 5 定型设计水头 堰上水头 H 校核洪水位 堰顶高程 239 221 81 17 19m max 定型设计水头 H 75 95 H 12 89 16 33m 取 H 15m 则 dmaxd 15 17 19 0 873 查 水利水电工程专业毕业设计指南 表 2 8 知堰面可能出现最 大负压 0 28 H 4 2m 小于规定允许值 最大不超过 3 6m 水柱 d 5 2 溢流坝的剖面设计 5 2 1 溢流面曲线 采用 WES 型堰 定型设计水头 Hd 15m 堰面曲线方程 1nn d xkHy 基本剖面下游面与幂曲线的切点坐标 x c 由 得 y c 14 5m mH mn k d n 4 2115 85 1 8 0 2 85 0 1 1 1 1nn d xkHy 表 5 3 WES 曲线方程参数表 上游面 坡度 kn R1 a R2 b 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 26 3 0 2 0001 850 0 5H 7 5m d 0 175H 2 625m d 0 2H 3m d 0 282H 4 23m d 5 2 2 消能防冲设计 采用挑流消能 挑射角 挑流鼻坎高出下游最高水位 1 2m 鼻坎高 30 程 137 4 1 138 4m 5 2 2 1 反弧半径 1 设计情况 流速系数 鼻坎出流断面平均流速86 0 57 11 81 1060155 0 1 0155 0 1 H p V smgZc c 93 37 4 138 5 23781 9286 0 2 该断面水深 hm V q c c 31 2 93 37 5 87 反弧半径 R 6 10 h 13 86 23 1m c 2 校核情况 流速系数 鼻坎出流断面平均流速9 0 19 17 81 1060155 0 1 0155 0 1 H p V smgZc c 99 39 4 13823981 9 29 02 该断面水深 hm V q c c 96 3 99 39 4 158 反弧半径 R 6 10 h 23 76 39 6m 比较选用反弧半径 R 25m c 5 2 2 2 挑射距离和冲刷坑深度的估算 坎顶垂直向水深 mhh c 43 3 30cos96 3 cos 1 坎顶至河床面高差mh 4 23115 4 138 2 坎顶水面流速smVV c 99 4399 391 11 1 1 m hhgVVV g L 8 208 4 2343 3 81 9 230sin99 4330cos99 4330cos30sin99 43 18 9 1 2sincoscossin 1 222 21 2 2 11 2 1 挑流冲刷坑深度采用 k 0 9 鼻坎单宽流量决定的临界 11 0 89 0 44 2 Zh k T k r r 水深 h 上下游水位差 Z 239 k mgq68 1381 9 4 158 3223 137 4 101 6m 代入得 T 37 5m 故 4 5 泄水建筑物不受冲坑影响 83 13 115 4 137 5 37 8 208 tT L 图 5 1 溢流坝剖面示意图 5 3 溢流坝稳定验算 5 3 1 设计洪水位 a 自重 G 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 28 G 147535 10 KN 方向铅直向下 力臂 b 14 55 m 力矩 M 2146664 81 KN m 方向逆时针 b 扬压力 U U1 17470 53 KN 方向铅直向上 力臂 b1 0 力矩 M1 0 U2 7993 60 KN 方向铅直向上 力臂 b2 9 72 m 力矩 M2 77697 79 KN m 方向顺时针 U3 1925 11 KN 方向铅直向上 力臂 b3 45 68 m 力矩 M3 87939 02 KN m 方向顺时针 U4 3850 23 KN 方向铅直向上 力臂 b4 47 51 m 力矩 M4 182924 43 KN m 方向顺时针 c 水平静水压力 P P1 11529 15 KN 方向水平向右 力臂 b1 56 83 m 力矩 M1 655201 59 KN m 方向顺时针 P2 63365 71 KN 方向水平向右 力臂 b2 37 89 m 力矩 M2 2400926 75 KN m 方向顺时针 P3 14850 38 KN 方向水平向左 力臂 b3 5 8 m 力矩 M3 86132 20 KN m 方向逆时针 d 利用水重 W W1 2890 42 KN 方向铅直向下 力臂 b1 49 18 m 力矩 M1 142150 86 KN m 方向逆时针 W2 784 8 KN 方向铅直向下 力臂 b2 48 51 m 力矩 M2 38070 65 KN m 方向逆时针 W 1026527 184 KN m W U 118595 956 KN P 60044 48 KN 2 W UW U B B 6y 118595 956118595 956 6 98 412 98 41 507 77 KN m2 2 W UW U B B 6y 118595 956118595 956 6 98 412 98 41 1859 956 KN m2 满足应力要求 K P UWf 1 34309 1 1 满足抗滑稳定要求 5 3 2 校核洪水位 a 自重 G 同设计情况下 b 扬压力 U U1 21486 74 KN 方向铅直向上 力臂 b1 0 力矩 M1 0 U2 7796 45 KN 方向铅直向上 力臂 b2 9 72 m 力矩 M2 75781 49 KN m 方向顺时针 U3 1877 63 KN 方向铅直向上 力臂 b3 45 68 m 力矩 M3 85770 14 KN m 方向顺时针 U4 3755 27 KN 方向铅直向上 力臂 b4 47 51 m 力矩 M4 178412 88 KN m 方向顺时针 c 水平静水压力 P P1 13536 16 KN 方向水平向右 力臂 b1 56 83 m 力矩 M1 769259 97 KN m 方向顺时针 P2 63365 71 KN 方向水平向右 力臂 b2 37 89 m 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 30 力矩 M2 2400926 75 KN m 方向顺时针 P3 22462 94 KN 方向水平向左 力臂 b3 7 13 m 力矩 M3 160160 748 KN m 方向逆时针 d 利用水重 W W1 2890 42 KN 方向铅直向下 力臂 b1 49 18 m 力矩 M1 142150 86 KN m 方向逆时针 W2 784 8 KN 方向铅直向下 力臂 b2 48 51 m 力矩 M2 38070 65 KN m 方向逆时针 M 1057100 613 KN m W U 114989 295 KN P 54438 93 KN 518 02 KN m2 2 W UW U B B 6y 1728 96 KN m2 2 W UW U B B 6y 所以满足应力要求 K 1 436338 1 05 所以满足抗滑稳定要求 P UWf 第六章 引水建筑物 6 1 有压进水口 6 1 1 有压进水口高程 有压进水口应低于运行中可能出现的水位 不出现吸气漩涡的临界淹没深度 按戈登经验公式估算 S cv 经验系数 c 0 55 隧洞采用圆形断面 设计低 cr d 水位下机组满发时隧洞流量smQ 3 max 5 286 实际取为 d D 8m 闸门断面水流m H Q D77 7 5 71 5 2862 52 5 7 3 7 max 3 速度 v Q 286 5 7 8 5 12m s 故 S 0 55 5 12 7 97m 隧洞bd maxcr 8 顶部高程为 191 2 7 97 183 23m 6 1 2 进口段 采用平底三向收缩 上唇收缩曲线为四分之一椭圆 椭圆曲线方程为 a 1 1D 8 8 b 0 5D 41 2 2 2 2 b y a x 6 1 3 闸门段和渐变段 闸门孔口采用矩形 宽度 b 7m 高度 d 8m 渐变段断面由矩形变为圆形采 用在四角加圆角过渡 渐变段长度为 14m 6 1 4 拦污栅断面 拦污栅倾角为 实际取为 60 这样过水面积大 且易于清污 每 70 60 块栅片宽度 2m 高度 3 5m 栅条厚度 10mm 宽度 150mm 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 32 6 2 压力管道及分岔管 压力管道经济直径 取 D 8m m H Q D77 7 5 71 5 2862 52 5 7 3 7 max 3 压力管道分岔方式采用 y 形 管道直径 D 8m 1 取 D 7mm H Q D87 6 5 71 875 2142 52 5 7 3 7 max 3 2 2 取 D 6mm H Q D77 5 5 71 25 1432 52 5 7 3 7 max 3 3 3 取 D 3 5mm H Q D29 4 5 71 625 712 52 5 7 3 7 max 3 4 4 6 3 调压室 6 3 1 设置调压室条件 根据近似准则判别是否需要设置上游调压室 T 进口段长度 w gHLV L 15 73m 平均流速 V 渐变段长度 L 平均流速 V 1 sm 2 3 1 m14 2 引水隧洞及压力管道长度 L 平均流速 V 蜗sm 4 5 2 m17 1282 3 sm 7 5 3 壳长度 L 11 41m 平均流速 V 4 5m s 尾水管长度 L 11 25m 平均流速 V 445 3 8m s 压力水道不计分岔管道情况下估算压力水道惯性时间常数 5 T 15 73 3 2 14 5 4 1282 17 5 7 11 41 4 5 11 25 3 8 w 9 81 71 5 10 72 4s 需设上游调压室 不设尾水调压室的尾水道临界长度 L 水轮机导 s ds w H g V V T 2900 8 5 2 叶关闭时间 T 恒定运行时尾水道中流速 V 3 8m s 尾水管进口流速 Vs s 4 水轮机安装高程 水轮机吸出高度 H 代入sm d 24 6 m 8 115 m s 033 0 计算得 L 真实长度 故不设尾水调压室 m w 81 30 6 3 2 托马断面 F Lf 2 调压室稳定断面采用正常运行时可能出现最低水头计算 此 k1 gH 时 4 台机组满发对应隧洞流量 Q 286 5ms 3 6 3 2 1 引水隧洞的水头损失 1 沿程水头损失 f h 水力半径 2 4 D RmL 8 1138 1 计算托马断面时混凝土衬砌 选用最小糙率 n 0 012 平均流速sm A Q v7 5 16 5 286 谢才系数54 93 1 6 1 R n c m Rc Lv hf12 2 254 93 8 11387 5 2 2 2 1 2 2 局部水头损失 j h 拦污栅处 j1 h 321 0 60sin 8 4 2 1 035 1 83 10 42 2 2 1 sin 3 4 3 4 3 4 1 1 2 3 4 11 bb k 过栅平均流速smv29 1 86 1316 5 286 1 m g v hj027 0 81 9 2 29 1 321 0 2 2 2 1 11 喇叭口段 j2 h 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 34 08 0 2 平均流速 sm A Q v29 1 86 1316 5 286 2 m g v hj007 0 2 2 2 22 闸门段 j3 h 3 0 3 平均流速 vsm A Q 12 5 87 5 286 3 m g v hj4 0 2 2 3 33 闸门渐变段 j4 h 05 0 4 平均流速 vsm 12 5 4 m g v hj067 0 2 2 4 44 隧洞转弯处 j5 h 103 0 90 56 56 8 1632 0 131 0 90 1632 0 131 0 2 1 2 7 2 1 2 7 5 R D 087 0 90 40 56 8 1632 0 131 0 90 1632 0 131 0 2 1 2 7 2 1 2 7 5 R D 19 0 087 0 103 0 555 m g v hj315 0 2 2 5 55 局部水头损失 h j mh i ji 816 0 315 0 067 0 4 0007 0 027 0 5 1 引水隧洞水头损失mhhh jfw 936 2 816 0 12 2 0 6 3 2 2 压力钢管的水头损失 1 沿程水头损失 糙率取最大值 0 013 f h 平均流速sm A Q v7 5 16 5 286 压力管道长度 L 173 1m 2 34 86 6 1 n R C m RC vL hf377 0 234 86 1 1737 5 2 2 2 2 2 2 局部水头损失局部水头损失 j h 缓管段 093 0 90 45 56 8 1632 0131 0 90 1632 0131 0 2 1 2 7 2 1 2 7 1 R D m g v hj154 0 2 2 1 11 分岔 共三处斜分岔和一个弯管段 斜分岔处损失系数 15 0 2 D 3 5m R 9m 0969 0 90 1632 0 131 0 2 1 2 7 2 R D 45 m g v g v hj571 0 81 9 2 45 7 0969 0 315 0 2 3 2 2 2 2 2 2 2 22 蝶阀 损失系数 平均流速 v15 0 3 sm A Q 45 7 75 1 625 71 2 3 乌溪江水电站枢纽布置及岔管设计 36 m g v hj155 0 2 2 3 33 局部水头损失 h j mh i ji 88 0 155 0 571 0 154 0 3 1 压力管道水头损失mhhh jfwm 257 1 88 0 377 0 0 6 3 2 3 断面计算 H H 1 mHH wmw 793 64257 13936 2 5 713 00min 216 0 81 9 2 15 0 103 0 315 0 093 0 19 0 05 0 3 008 0 321 0 81 9 2 1 234 86 1 173 254 93 8 1138 22 1 222 ggRC L 隧洞断面面积 2 22 24 50 4 814 3 4 m D f 故 250 1m2 K F 793 6481 9 216 0 2 24 5