湖南镇水电站枢纽布置及调压室设计（一）【含CAD图纸+文档】
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摘 要湖南镇水电站位于中国浙江省衢州市境内，钱塘江支流乌溪江上，是一个以发电为主兼有航运、灌溉，防洪、供水等综合利用效益的较大水电站。也是乌溪江两级开发中的第一级。水库设计洪水位238m（千年一遇），相应的下泄流量4800m3/s；校核洪水位240.25m（万年一遇），相应的下泄流量8500m3/s；设计蓄水位230m.本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程242.6m。坝底高程112m。最大坝高130.6m。上游折坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.79，溢流坝堰顶高程226.0m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100m。洞径8.6m，调压室位于厂房上游280m左右处，高程180m的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游荻青位置。设计水头93.9m，装机容量54.5=18万kw，主厂房净宽18.9m，总长54.4m。水轮机安装高程116.81m，发电机层高程126.81m，校核尾水位126.74m。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。由此可见，本设计是合理可行的。Abstract The Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the release works (the concrete over fall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 4800 m3/s .The check level is 240.25 m ,its corresponding flow is 8500 m3/s .The regular water retaining level is 230m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 242.6 m ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is 130.6 m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,the downstream dam slop is 1:0.79 ,the spillway crest elevation is 226.0 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100 m ,the diametric of which is 8.60 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 280 m from the work shop building and is type is differential motion.The workshop building is located at downstream ,the design level of the turbine is 93.9 m , the equipped capacitor is 18.0104kw ,the clean width is 18.9 m , its whole length is 54.4 m . The fix level of the turbine is 116.81 m , and the height lf dynamo is 126.81 m , the level of the adjustment bay is 126.74 m (higher of the downstream water level 0.07 m ) . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；选型；引水隧洞；调压室；厂房； 目录摘 要- 1 -Abstract- 2 -第一章 设计基本资料- 5 -1.1 地理位置- 5 -1.2 水文与气象- 5 -1.2.1 水文条件- 5 -1.2.2 气象条件- 6 -1.3 工程地质- 6 -1.4 交通状况- 7 -1.5 既给设计控制数据- 7 -第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物- 8 -2.1 枢纽布置- 8 -2.1.1 枢纽布置形式- 8 -2.1.2坝轴线位置比较选择- 8 -2.2 挡水及泄水建筑物- 8 -2.2.1 坝高确定- 8 - 坝顶超出静水位高度h- 8 -2.2.2 挡水建筑物混凝土重力坝- 9 - 基本剖面- 9 -稳定及应力计算- 11 -实用剖面- 15 -2.2.3 泄水建筑物混凝土溢流坝- 15 - 堰顶高程- 15 - 溢流坝实用剖面设计- 16 - 溢流坝稳定应力计算- 18 -2.3 坝内构造- 19 -2.3.1 坝顶结构- 19 -2.3.2 坝体分缝- 20 -2.3.3 坝内廊道- 20 -2.3.4 坝基地基处理- 20 -2.4 溢流坝消能防冲措施- 20 -第三章水轮机选型- 22 -3.1水头Hmax、Hmin、Hr确定- 22 -3.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）：- 22 -3.1.2 Hmin的可能出现情况（水头损失按2%计）：- 22 -3.1.3 Hav 的确定：- 23 -3.1.4 Hr的确定：- 23 -3.2水轮机选型比较- 23 -3.2.1 HL200水轮机方案的主要参数选择- 23 -3.2.2 HL180水轮机方案主要参数选择- 25 -3.2.3 HL200和HL180方案参数对照表- 26 -3.2.4水轮机安装高程- 27 -第四章水电站厂房- 28 -4.1 厂房内部结构- 28 -4.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算- 28 -4.1.2 发电机重量估算- 29 -4.1.3 水轮机蜗壳及尾水管- 30 -4.1.4 调速系统，调速设备选择- 31 -4.1.5 起重机设备选择- 32 -4.2主厂房尺寸- 34 -4.2.1 长度- 34 -4.2.2 厂房各层高程的确定- 34 -4.3 厂区布置- 35 -第五章水电站引水建筑物- 37 -5.1引水隧洞整体布置- 37 -5.1.1洞线布置（水平位置）- 37 -5.1.2洞线布置（垂直方向）- 37 -5.2细部构造- 37 -5.2.1隧洞洞径- 37 -5.2.2隧洞进口段- 37 -5.2.3 隧洞细部构造- 37 -5.2.4闸门断面尺寸- 38 -5.2.5进口底高程的计算- 38 -5.2.6隧洞渐变段- 39 -5.2.7压力管道设计- 39 -5.2.8调压室设计- 39 -参考文献- 45 -毕业设计感想46 目 录目 录- 1 -第一章设计基本资料- 3 -1.1.地理位置- 3 -1.2.水文与气象- 3 -1.2.1.水文条件- 3 -1.2.2.气象条件- 3 -1.3.工程地质- 3 -1.4.交通状况- 3 -1.5.既给设计控制数据- 3 -第二章枢纽布置、挡水及泄水建筑物- 4 -2.1.枢纽布置- 4 -2.1.1.枢纽布置形式- 4 -2.1.2.坝轴线位置比较选择- 4 -2.2.挡水及泄水建筑物- 4 -2.2.1.坝高确定- 4 -2.2.2.挡水建筑物砼重力坝- 4 -.基本剖面- 4 -.实用剖面- 5 -2.2.3.泄水建筑物砼溢流坝- 10 -.堰顶高程- 10 -.溢流坝实用剖面设计- 11 -.溢流坝稳定应力计算- 11 -2.3.坝内构造- 14 -2.3.1.坝顶结构- 14 -.非溢流坝- 14 -.溢流坝- 14 -2.3.2.坝体分缝- 14 -2.3.3.坝内廊道- 15 -2.3.4.坝基地基处理- 15 -2.4.溢流坝消能防冲措施- 15 -第三章水轮机选型- 15 -3.1.水头Hmax、Hmin、Hr确定- 15 -3.1.1.Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）- 15 -3.1.2.Hmin 的可能出现情况（水头损失按2%计）- 16 -3.1.3.Hav 的确定- 16 -3.1.4.Hr的确定- 16 -3.2.水轮机选型比较- 16 -3.2.1.HL200水轮机方案的主要参数选择- 16 -3.2.2 HL180水轮机方案主要参数选择- 17 -3.2.3 HL200和HL180方案参数对照表- 18 -3.2.4 水轮机安装高程- 18 -第四章水电站厂房- 18 -4.1.厂房内部结构- 18 -4.1.1.水轮机发电机外形尺寸估算- 18 -4.1.2.发电机重量估算- 18 -4.1.3.水轮机蜗壳及尾水管- 19 -4.1.4.调速系统，调速设备选择- 19 -4.1.5.起重机设备选择- 20 -4.2.主厂房尺寸- 20 -4.2.1.长度- 20 -4.2.2.厂房各层高程的确定- 20 -4.3.厂区布置- 20 -第五章水电站引水建筑物- 20 -5.1.引水隧洞整体布置- 20 -5.1.1.隧洞洞径- 20 -5.1.2.隧洞进口段- 20 -5.2.细部构造- 20 -5.2.1.隧洞洞径- 20 -5.2.2.隧洞进口段- 20 -5.2.3.隧洞细部构造- 21 -5.2.4.闸门断面尺寸- 21 -5.2.5.进口底高程的计算- 21 -5.2.6.隧洞渐变段- 21 -5.2.7.压力管道设计- 21 -5.2.8.调压室设计- 22 - 根据近似准则判断是否要设调压室- 22 - 计算调压室托马断面- 22 - 调压室方案比较- 30 -第一章 设计基本资料1.1. 地理位置1.2. 水文与气象1.2.1. 水文条件1.2.2. 气象条件1.3. 工程地质1.4. 交通状况1.5. 既给设计控制数据第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物2.1. 枢纽布置2.1.1. 枢纽布置形式2.1.2. 坝轴线位置比较选择2.2. 挡水及泄水建筑物2.2.1. 坝高确定h = 2h1+ho+hc设计情况下：h = 2h1% +hz +hc =21.31+0.49+0.7=3.81校核情况下：h = 2h1% +hz+hc =20.79+0.27+0.5=2.352.2.2. 挡水建筑物砼重力坝. 基本剖面M=B/H=0.69 （应力条件） M=0.79 （稳定条件）. 实用剖面坝顶宽度8%10%110.4取为12m坝基面稳定及应力计算设计洪水位情况下，下游水位20.34m坝基面：自重:G1=GGk=1.00.57.24823.5=4060.8 （垂直向下）力臂L1=55.2-7.232=50.4m 弯矩M1= G1L1=4060.850.4=204664.32KN.m （逆时针） G2=GGk=1.012130.623.5=36829.2KN （垂直向下）力臂L2=55.27.26=42m 弯矩M2= G2L2=36829.242=1546826.4KN.m （逆时针）G3=GGk=1.00.591.2115.423.5=123662.64KN （垂直向下）力臂L3=55.27.21291.23=5.6m 弯矩M3= G3 L 3=123662.645.6=692510.78KN.m （逆时针） 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(238112)2=79380 KN （指向下游） 力臂L1=(238112)3=42m 弯矩M1= P1L1=7938042=3333960KN.m （顺时针） P2=GGk=1.00.51020.34=2068.58 KN（指向上游） 力臂L2=6.78m 弯矩M2= P2L2=2068.586.78=14024.96KN.m （逆时针） P3=GGk=1.00.5(126+78) 7.210=7344 KN （垂直向下） 力臂L3=51.9m 弯矩M3= P3L3=734451.9=381153.6KN.m （逆时针） P4=GGk=1.00.520.3416.0710=1634.32KN （垂直向下） 力臂L4=49.84m 弯矩M4= P4L4=1634.3249.84=81454.51KN.m （顺时针） 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=0.510(2.55+0.49+1.31)2.551.2=198.2 KN （指向下游）力臂L1=120.46 m弯矩M1=P1 L1=198.2120.46=23875.2KN.m （顺时针）P2=G roLl2/2=0.59.812.5521.2=149.1 KN （指向上游）力臂L2=119.86 m弯矩M2=P2 L2=149.1119.86=17871.1 KN.m （逆时针）扬压力:浮托力：U1=GGk=1.020.3410110.4=22455.36 KN （垂直向上）力臂L1=0弯矩M1=0U2=0.25(126-20.34) 1018.2=4807.53 KN （垂直向上） 力臂L2=46.1m弯矩M2= U2 L2=4807.5346.1=221627.13 KN.m （顺时针）U3=100.25(126-20.34) 92.20.5=12177.315KN （垂直向上） 力臂L3=6.27m弯矩M3= U3 L3=12177.3156.27=76351.77KN.m （顺时针）U4=100.5(126-20.34) 18.20.75=7211.3KN （垂直向上） 力臂L4=49.13m弯矩M4= U4 L4=7119.849.4=354291.17 KN.m （顺时针）综上，=117549.15 KN （垂直向下）=1366163.38（顺时针）=80852KN=127222.4KN故满足稳定要求=2948.5KPa=6851.9KPa=1921.5 KPa故满足应力要求折坡面：自重:G1=GGk=23.51282.61.0=23293.2KN力臂L1=26.6 弯矩M1= 23293.226.6=619599.12 KN.mG2=GGk=1.053.267.423.5=42131.74KN （垂直向下）力臂L2=2.9m 弯矩M2= G2L2=42131.742.9=122182.05KN.m （逆时针） 水压力： P1=GGk=1.00.510(238160)2=30420 KN （指向下游） 力臂L1=26m 弯矩M1= P1L1=3042026=790920KN.m （顺时针） 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=0.510(2.55+1.49+1.31)2.551.2=198.2KN（指向下游）力臂L1=72.46 m弯矩M1=P1 L1=198.272.46=14361.6KN.m （顺时针）P2=G roLl2/2=0.5102.551.2=149.1KN（指向上游）力臂L2=71.86m弯矩M2=P2 L2=149.171.86=10714.3 KN.m （逆时针）扬压力:U1=0.25107811=2145 KN （垂直向上） 力臂L1=27.1m弯矩M1= U1 L1=214527.1=58129.5 KN.m （顺时针）U2=0.5100.257854.2=5284.5 KN （垂直向上） 力臂L2=3.5m弯矩M2= U2 L2=5284.53.5=18495.75 KN.m （顺时针）U3=0.510780.7511=3217.5 KN （垂直向上） 力臂L3=28.9m弯矩M3= U3 L3=3217.528.9=92985.75KN.m （顺时针）综上，=52648.54KN （垂直向下） =412154.07 KN.m（顺时针）=2357.7KN=6851.9KN故满足稳定要求=31850.47KP=故满足应力要求,校核洪水位情况下，下游水位24.22m坝基面：自重:G1=GGk=1.00.57.24823.5=4060.8 （垂直向下）力臂L1=55.2-7.232=50.4m 弯矩M1= G1L1=4060.850.4=204664.32KN.m （逆时针） G2=GGk=1.012130.623.5=36829.2KN （垂直向下）力臂L2=55.27.26=42m 弯矩M2= G2L2=36829.242.3=1546826.4KN.m （逆时针）G3=GGk=1.00.591.2115.423.5=123662.64KN （垂直向下）力臂L3=55.27.21291.23=5.6m 弯矩M3= G3 L 3=123662.645.6=692510.78KN.m （逆时针） 水压力： P1=GGk=1.00.59.81(240.25112)2=82240.31 KN （指向下游） 力臂L1=(240.25112)3=42.75m 弯矩M1= P1L1=82240.3142.75=3515773.25KN.m （顺时针） P2=GGk=1.00.51024.22=2933.04KN（指向上游） 力臂L2=8.07m 弯矩M2= P2L2=2933.048.07=23669.63KN.m （逆时针） P3=GGk=1.00.5(128.25+80.25)7.210=7506 KN （垂直向下） 力臂L3=51.9m 弯矩M3= P3L3=750651.9=389561.4KN.m （逆时针） P4=GGk=1.00.524.2219.110=2313.01KN （垂直向下） 力臂L4=48.83m 弯矩M4= P4L4=2313.0148.83=112944.28KN.m （顺时针） 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=0.510(0.79+0.27+3.65)=86 KN （指向下游）力臂L1=123.92 m弯矩M1=P1 L1=86123.92=10657.1KN.m （顺时针）P2=G roLl2/2=0.59.813.653.65=66.6 KN （指向上游）力臂L2=123.57 m弯矩M2=P2 L2=66.6123.57=8229.8 KN.m （逆时针）扬压力:浮托力：U1=GGk=1.024.2210110.4=26738.88 KN （垂直向上）力臂L1=0弯矩M1=0 U2=0.25(128.25-24.22) 1018.2=4733.37 KN （垂直向上） 力臂L2=46.1m弯矩M2= U2 L2=4733.3746.1=218208.36 KN.m （顺时针）U3=100.25(128.25-24.22) 92.20.5=11989.46KN （垂直向上） 力臂L3=6.27m弯矩M3= U3 L3=11989.466.27=75173.91 KN.m （顺时针）U4=100.5(128.25-24.22) 18.20.75=7100.05KN （垂直向上） 力臂L4=49.13m弯矩M4= U4 L4=7100.0549.13=348825.46 KN.m （顺时针）综上，=113687.6KN （垂直向下）=1545047（顺时针）74174.06KN故满足稳定要求 =2718.75KPa=6581.85KPa故满足应力要求折坡面：自重:G1=GGk=23.51282.61.0=23293.2KN力臂L1=26.6 弯矩M1= 23293.226.6=619599.12 KN.mG2=GGk=1.053.267.423.5=42131.74KN （垂直向下）力臂L2=2.9m 弯矩M2= G2L2=42131.742.9=122182.05KN.m （逆时针） 水压力： P1=GGk=1.00.510(240.25160.25)2=32200.31 KN （指向下游） 力臂L1=2.9m 弯矩M1= P1L1=32200.312.9=861358.3KN.m （顺时针） 浪压力： P1=G ro(Ll+2hl+h0) Ll/2=0.510(0.79+0.27+3.65)=86 KN（指向下游）力臂L1=75.92 m弯矩M1=P1 L1=8675.92=6529.1KN.m （顺时针）P2=G roLl2/2=0.59.813.653.65=66.6 KN KN（指向上游）力臂L2=75.57m弯矩M2=P2 L2=66.675.57=5033KN.m （逆时针）扬压力:U1=0.251080.2511=2206.88 KN （垂直向上） 力臂L1=27.1m弯矩M1= U1 L1=2206.8827.1=59806.45 KN.m （顺时针）U2=0.5100.2580.2554.2= 5436.94KN （垂直向上） 力臂L2=3.5m弯矩M2= U2 L2=5436.943.5=19029.29 KN.m （顺时针）U3=0.51080.250.7511=3310.31 KN （垂直向上） 力臂L3=28.9m弯矩M3= U3 L3=3310.3128.9=95668 KN.m （顺时针）综上，=52279.98 KN （垂直向下） =330777 KN.m （顺时针）=1926.57KN故满足稳定要求=8190KPa =30129KPa=77015.37KPa故满足应力要求2.2.3. 泄水建筑物砼溢流坝. 堰顶高程设计洪水位时，Qs=4800m3/s，Q0=55.69m3/s取=0.9，则A=126130=16380 m2 ，堰顶高程=设计洪水位Ho +=23811.98+校核洪水位时，Qs=8500m3/s，Q0=55.69m3/s(见后水能规划部分)，取=1，则：A=129130=16770 m2 ，堰顶高程=设计洪水位Ho +=240.2511.967+故取最小的堰顶高程：226m. 溢流坝实用剖面设计反弧段设计试算过程：表2-1 hco试算得T0实际T02160.35103.812.3122.0353103.812.5103.844103.812.49104.6496103.812.48105.4652103.81所以hco为2.03m。. 溢流坝稳定应力计算1）校核状况自重:G1=GGk=1.00.57.24823.5=4060.8KN （垂直向下）G2=GGk=1.0600023.5=141000KN（垂直向下） 水压力： 静水压力： P1=GGk=1.0100.5=82240.31KN （指向下游） P2=GGk=7506 KN （垂直向下） P3=GGk=1.00.59.8124.22=2933.04 KN （垂直向上） 动水压力： （指向上游） （垂直向下） 扬压力:U1=GGk=1.024.229.81105=24947.8KN (垂直向上)U2=0.5403105=7182.4 KN (垂直向上) U3=10656.1KN (垂直向上) 综上，=114618 KN （垂直向下） =P1P4Px=8108031401607=76333KN （指向下游） =108287.8=85514KN故满足稳定要求2）设计状况1）自重与校核状况相同 水压力： 静水压力： P1=GGk=0.5=79380KN （指向下游） P2=GGk=1.00.59.81(1262-48)=7344 KN （垂直向下） P3=GGk=1.00.59.81=2350.1 KN （垂直向上） 动水压力： 由表2-2 试算过程：hco试算得T0实际T0262.925105.22.348.36805293105.21.969.40692521105.21.786.02525952105.21.696.7953125105.21.5109.8111111105.21.55102.9860042105.21.54104.297632105.21.53105.6352587105.21.533105.2312004105.2所以：=2.50m； （指向上游） （垂直向下） 扬压力:U1=GGk=1.021.79.81125.4=27211.8 KN (垂直向上)U2=（1260.3-21.7）107.2 5=8629.6KN (垂直向上) U3=10956.4KN (垂直向上) 综上，=106541.58 KN （垂直向下） =76363.97 KN （指向下游） =104733.8=79800.35KN故满足稳定要求2.3. 坝内构造2.3.1. 坝顶结构. 非溢流坝. 溢流坝2.3.2. 坝体分缝2.3.3. 坝内廊道2.3.4. 坝基地基处理2.4. 溢流坝消能防冲措施 tr=第三章 水轮机选型3.1. 水头Hmax、Hmin、Hr确定3.1.1. Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）1、H1=98% （Z上Z下 ）=109.71m2、H2=98% （Z上Z下 ）=111.54m 3、（3.1） 假设Q=80m3/s，则：Z下=115.72m，H3=Z上Z下 =114.28mN=AQH=7.7万Kw（3.2） 假设Q=40m3/s，则：Z下=115.39m，H3=Z上Z下 =114.61mN=AQH=3.85万Kw（3.3） 假设Q=46m3/s，则：Z下=115.44m，H3=Z上Z下 =114.56mN=AQH=4.42万Kw由（3.1）、（3.2）、（3.3）得NQ关系曲线：由N=4.5万Kw查NQ关系曲线得：Q=46.82m3/s Z下=115.45mH3=98% (Z上Z下 )=114.55m综合1、2、3得：Hmax=114.55m3.1.2. Hmin 的可能出现情况（水头损失按2%计）设计低水位时全部机组发电：（1） 假设Q=200m3/s，则：Z下=116.47m，H3=Z上Z下 =73.53N=AQH=12.34万Kw（2） 假设Q=300m3/s，则：Z下=116.8m，H3=Z上Z下 =73.24N=AQH=18.43万Kw（3）假设Q=293m3/s，则：Z下=116.74m，N=AQH=18.01万Kw由1、2、3得NQ关系曲线如右图所示：由N=18万Kw查NQ关系曲线得：Q=292.85m3/s Z下=116.74mHmin=98% (Z上-Z下)=73.26m3.1.3. Hav 的确定Hav=(Hmax+Hmin)/2=93.905m3.1.4. Hr的确定Hr=Hav=93.905m3.2. 水轮机选型比较3.2.1. HL200水轮机方案的主要参数选择1. 转轮直径 D1=2.47m2. 转速 =239.61r/min 3. 效率及单位参数的修正 =93.5%90.7%=2.8% =1.0% =1.8%max=90.7%+1.8%=92.5%，=89.4%+1.8%=91.2%4、工作范围检验 Qmax=Q11max D12= 0.862.752=67.42m3/s5、吸出高度Hs=10(0.09+0.019)93.905 =0.3637m3.2.2 HL180水轮机方案主要参数选择4. 1、转轮直径 D1=2.58m5. 转速 =236.09r/min 6. 效率及单位参数的修正 =94.4%92%=2.4% =1.0% =1.4%max=92%+1.4%=93.4%，=89.5%+1.4%=90.9%4、工作范围检验 Qmax=Q11max D12= 0.762.752=55.69m3/s5、吸出高度Hs=10(0.0775+0.019)93.905 =0.81m3.2.3 HL200和HL180方案参数对照表3.2.4 水轮机安装高程Zs=+Hs+=116.81m第四章 水电站厂房4.1. 厂房内部结构4.1.1. 水轮机发电机外形尺寸估算4.1.2. 发电机重量估算4.1.3. 水轮机蜗壳及尾水管4.1.4. 调速系统，调速设备选择接力器: 直径 : 最大行程 : 油压装置:4.1.5. 起重机设备选择4.2. 主厂房尺寸4.2.1. 长度4.2.2. 厂房各层高程的确定4.3. 厂区布置第五章 水电站引水建筑物5.1. 引水隧洞整体布置5.1.1. 隧洞洞径5.1.2. 隧洞进口段5.2. 细部构造5.2.1. 隧洞洞径=8.6m 5.2.2. 隧洞进口段a=1.01.5 D=8.612.9m，b= D=2.874.3m5.2.3. 隧洞细部构造5.2.4. 闸门断面尺寸bh=78.6m25.2.5. 进口底高程的计算v=Q/(bh)=4.0m/sScr=cv =0.554=6.45m隧洞进口底高程为1906.458.6=174.95m。5.2.6. 隧洞渐变段5.2.7. 压力管道设计 D= = =6.7m D= = =3.70mD= = =5.93mD= = =4.98m5.2.8. 调压室设计 根据近似准则判断是否要设调压室上游调压室： =6.49sT24可不设下调压室，所以之需设上调压室 计算调压室托马断面1）引水道的水头损失（1）沿程水头损失R= L=1100m计算选用糙率（最小）（2）局部水头损失拦污栅处污染物附着影响系数，机械清污=与栅条形状有关系数 2.42与栅柱形状有关系数 1.67栅条厚或直径0.03m栅柱厚0.6m栅条净距0.09m栅柱净距5m 过栅平均流速喇叭口段（取减缩段面积）闸门段（2个平板闸门）三个渐变段 隧洞转弯处=0.1310.1632()7/2()1/2=0.076 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 岔管前： 岔管后：（2）局部水头损失 转弯段=0.1310.1632()7/2()1/2=0.093共两处 蝶阀处全开时3）断面计算 式中 ： L引水隧洞长1100m引水道断面面积 58.06m2引水道水头损失系数 引水道通过流量Q时的水头损失压力管道通过流量Q时的水头损失为了保证稳定性和加快削减速度，实际调压室的面积还应比托马断面大，工程中往往将其乘以1.05，所以得：计算最高涌波引水道水头损失1）沿程水头损失R= L=1100m计算选用糙率（最小）（2）局部水头损失拦污栅处污染物附着影响系数，机械清污=与栅条形状有关系数 2.42与栅柱形状有关系数 1.67栅条厚或直径0.03m栅柱厚0.6m栅条净距0.11m栅柱净距5m 过栅平均流速喇叭口段（取减缩段面积）闸门段（2个平板闸门）=0.3三个渐变段 =3.23隧洞转弯处=0.1310.1632()7/2()1/2=0.076 计算最低涌波引水道水头损失1）沿程水头损失R= L=1100m计算选用糙率（最小）（2）局部水头损失拦污栅处污染物附着影响系数，机械清污=与栅条形状有关系数 2.42与栅柱形状有关系数 1.67栅条厚或直径0.03m栅柱厚0.6m栅条净距0.11m栅柱净距5m 过栅平均流速喇叭口段（取减缩段面积）闸门段（2个平板闸门）三个渐变段 隧洞转弯处=0.1310.1632()7/2()1/2=0.076 调压室方案比较1）简单式调压室（1）丢弃全负荷时的最高涌波水位计算： 式中：L引水隧洞长1100m引水道通过流量Q时的水头损失对应于Q时的引水道流速压力水道断面面积调压室断面面积 = 得出（2）丢弃全负荷时第二振幅计算： 得出（3）增加负荷时最低涌波计算：（两台机增加到四台机满发） 得出2） 阻抗式调压室最低涌波水位的计算最低涌波水位可能有两种情况，取其小值。相应最高涌波时下降的最低涌波水位上游取最低水位，对应流量166.4，引水隧洞糙率n取大值0.016， m=0.5沿程水头损失： F=320.49 m=0.5 L=1100m f=58.06 =110.96按平衡设计要求 Zmin=2.1781.228=2.67 相对阻抗最高涌波水位的计算=158.66 根据公式1010.610.3510.3310.315A1.06691.44561.26501.252181.2427试算得 将代入公式，得出对应此最高涌波水位时的第二振幅 1076.476.466.451.0670.31240.6512-0.25010.2490试算得 相对阻抗3）差动式调压室（1）阻抗孔面积S与增加负荷时的最低涌波计算： 式中： 升管断面面积，取与引水道相同=58.06 大室断面面积，320.49-58.06=262.43 压力管道断面面积，58.06 代入数据： 带入算出阻抗孔面积： 式中： 水自大室流入升管（或压力水道）时的孔口阻抗损失相对值 水自大室流入升管（或压力水道）时的孔口流量系数，取代入数据： 阻抗直径： （2）丢弃全负荷时的最高涌波水位计算：设计情况： 水自升管（或压力水道）流入大室时的孔口阻抗损失相对值 水自升管（或压力水道）流入大室时的孔口流量系数，取假定： 最高涌波水位（净水位以上）与丢弃负荷前库水位（净水位以下）之间所需的大井容积：经升管顶溢入大室溢流量：升管顶部溢流厚度 ： 式中 ：M堰顶流量系数取1.8B溢流前沿长（半个周长）升管堰顶在静水位以上的高度：从升管顶溢入大井和孔口溢入大井的水量V 令：需要进行进一步试算表5-1 试算成果表zmaxwqyh1zbxbxmaxabv-11.30 3287.72 62.10 1.88 -9.42 -7.67 -9.20 0.11 0.12 4762.24 -12.00 3471.42 59.23 1.82 -10.18 -8.29 -9.77 0.10 0.11 4499.14 -13.00 3733.85 55.25 1.73 -11.27 -9.17 -10.59 0.09 0.11 4172.18 -14.00 3996.28 51.41 1.65 -12.35 -10.06 -11.40 0.09 0.10 3891.77 -13.70 3917.56 52.55 1.68 -12.02 -9.79 -11.16 0.09 0.10 3971.61 -13.80 3943.80 52.17 1.67 -12.13 -9.88 -11.24 0.09 0.10 3944.61 - 37 -摘 要湖南镇水电站位于中国浙江省衢州市境内，钱塘江支流乌溪江上，是一个以发电为主兼有航运、灌溉，防洪、供水等综合利用效益的较大水电站。也是乌溪江两级开发中的第一级。水库设计洪水位238m（千年一遇），相应的下泄流量4800m3/s；校核洪水位240.25m（万年一遇），相应的下泄流量8500m3/s；设计蓄水位230m.本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程242.6m。坝底高程112m。最大坝高130.6m。上游折坡坡度1：0.15，下游坝坡坡度1：0.79，溢流坝堰顶高程226.0m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100m。洞径8.6m，调压室位于厂房上游280m左右处，高程180m的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游荻青位置。设计水头93.9m，装机容量54.5=18万kw，主厂房净宽18.9m，总长54.4m。水轮机安装高程116.81m，发电机层高程126.81m，校核尾水位126.74m。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。由此可见，本设计是合理可行的。关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；选型；引水隧洞；调压室；厂房；Abstract The Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the release works (the concrete over fall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 4800 m3/s .The check level is 240.25 m ,its corresponding flow is 8500 m3/s .The regular water retaining level is 230m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 242.6 m ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is 130.6 m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,the downstream dam slop is 1:0.79 ,the spillway crest elevation is 226.0 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1100 m ,the diametric of which is 8.60 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 280 m from the work shop building and is type is differential motion.The workshop building is located at downstream ,the design level of the turbine is 93.9 m , the equipped capacitor is 18.0104kw ,the clean width is 18.9 m , its whole length is 54.4 m . The fix level of the turbine is 116.81 m , and the height lf dynamo is 126.81 m , the level of the adjustment bay is 126.74 m (higher of the downstream water level 0.07 m ) . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .目录摘 要- 1 -Abstract- 2 -第一章 设计基本资料- 5 -1.1 地理位置- 5 -1.2 水文与气象- 5 -1.2.1 水文条件- 5 -1.2.2 气象条件- 6 -1.3 工程地质- 6 -1.4 交通状况- 7 -1.5 既给设计控制数据- 7 -第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物- 8 -2.1 枢纽布置- 8 -2.1.1 枢纽布置形式- 8 -2.1.2坝轴线位置比较选择- 8 -2.2 挡水及泄水建筑物- 8 -2.2.1 坝高确定- 8 - 坝顶超出静水位高度h- 8 -2.2.2 挡水建筑物混凝土重力坝- 9 - 基本剖面- 9 -稳定及应力计算- 11 -实用剖面- 15 -2.2.3 泄水建筑物混凝土溢流坝- 15 - 堰顶高程- 15 - 溢流坝实用剖面设计- 16 - 溢流坝稳定应力计算- 18 -2.3 坝内构造- 19 -2.3.1 坝顶结构- 19 -2.3.2 坝体分缝- 20 -2.3.3 坝内廊道- 20 -2.3.4 坝基地基处理- 20 -2.4 溢流坝消能防冲措施- 20 -第三章水轮机选型- 22 -3.1水头Hmax、Hmin、Hr确定- 22 -3.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按2%计）：- 22 -3.1.2 Hmin的可能出现情况（水头损失按2%计）：- 22 -3.1.3 Hav 的确定：- 23 -3.1.4 Hr的确定：- 23 -3.2水轮机选型比较- 23 -3.2.1 HL200水轮机方案的主要参数选择- 23 -3.2.2 HL180水轮机方案主要参数选择- 25 -3.2.3 HL200和HL180方案参数对照表- 26 -3.2.4水轮机安装高程- 27 -第四章水电站厂房- 28 -4.1 厂房内部结构- 28 -4.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算- 28 -4.1.2 发电机重量估算- 29 -4.1.3 水轮机蜗壳及尾水管- 30 -4.1.4 调速系统，调速设备选择- 31 -4.1.5 起重机设备选择- 32 -4.2主厂房尺寸- 34 -4.2.1 长度- 34 -4.2.2 厂房各层高程的确定- 34 -4.3 厂区布置- 35 -第五章水电站引水建筑物- 37 -5.1引水隧洞整体布置- 37 -5.1.1洞线布置（水平位置）- 37 -5.1.2洞线布置（垂直方向）- 37 -5.2细部构造- 37 -5.2.1隧洞洞径- 37 -5.2.2隧洞进口段- 37 -5.2.3 隧洞细部构造- 37 -5.2.4闸门断面尺寸- 38 -5.2.5进口底高程的计算- 38 -5.2.6隧洞渐变段- 39 -5.2.7压力管道设计- 39 -5.2.8调压室设计- 39 -参考文献- 45 -毕业设计感想46第一章 设计基本资料1.1 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。1.2 水文与气象1.2.1 水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为83.0m3/s。表1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线水位（m）122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5流量（m3/s）105010020050010002000水位（m）130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量（m3/s）300050007500100001250015000图1-1 坝址断面处山前峦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水位（m）115115.17115.39115.57115.72115.87116流量（m3/s）1020406080100120水位（m）116.13116.25116.37116.47117.05117.9118.5流量（m3/s）1401601802004007001000水位（m）119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8流量（m3/s）150020003000400060008000100001.2.2 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；7、8、9月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响。1.3 工程地质本工程曾就获青、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。坝址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，其走向与地形地线一致，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，故坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌奖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，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。1.4 交通状况坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。1.5 既给设计控制数据a .校核洪水位：240.25m，校核最大洪水下泄流量8500m3/s，相应的水库库容2056.65108m3b .设计洪水位：238.00m，设计洪水最大下泄流量4800m3/sc .设计蓄水位：230.00md .设计低水位：190.00me .装机容量：44.5Mw，即18 万kw第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物2.1 枢纽布置2.1.1 枢纽布置形式因坝址附近河道蜿蜒曲折，多年平均径流量83.0m3/s，较小；河床坡度比降1/1000，故根地形条件选用有压引水式地面厂房方案。上游山前峦断面布置挡水建筑物及泄水建筑物，大坝右岸上游约150m处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水口。下游获青处布置地面厂房，开关站等建筑物，具体位置见枢纽布置图。2.1.2坝轴线位置比较选择根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择两条坝轴线。a线沿东西向与河道垂直，纵坐标76380，b线也沿东西向，纵坐标76370。a线总长428m，穿过左岸部分裂隙；b线总长425m，避开左岸裂隙。由于坝轴线较短，穿过裂隙不多可作地基处理故选择a 线方案。2.2 挡水及泄水建筑物2.2.1 坝高确定根据水电站装机18万kw，水库总库容2056.65108m3，取工程规模为大（1）型，主要建筑物级别：1级，次要建筑物：2级，临时建筑物：4级。 坝顶超出静水位高度hh = 2h1+ho+hc2hl波浪涌高ho波浪中线高出静水位高度hc安全超高a. 2hl=0.166vf5/4D1/3 vf 风速D 吹程b. ho=cthc. hc-查水工建筑物（上）河海大学出版社 P53表2-8基本组合：hc=0.7m，特殊组合hc=0.5m 设计洪水位+h=241.81m 坝顶高程=max校核洪水位+h=242.6m 则坝顶高程为242.6m 查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程112.0m，由此知大坝实际高度为242.6-112.0=130.6m2.2.2 挡水建筑物混凝土重力坝 基本剖面由于电站形式为引水式，在右岸设有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度B/H= （应力条件）B= （稳定条件）B坝底宽度H实际坝高（基本剖面H=242.6-112=130.6m）坝体材料容重（23.5）水的容重(10)扬压力折减系数k基本组合安全系数取=0 计算得 B=103.2m上游折坡系数 n=0 m=0.75 根据工程经验，一般上游坡n=00.2,下游坡m=0.60.85,坝底宽约为坝高的0.70.9，故取n=0.15，m=0.79， B/H满足要求 稳定及应力计算设计洪水位情况下表2-1设计状况下坝基面稳定应力计算荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)力臂(m)弯矩(KNm)自重 G14060.850.7204664.32G236829.2421546826.4G3123662.645.6692510.78水压力P179380423333960P22068.586.7814024.96P3734451.9381153.6P41634.3249.8481454.51浪压力P1198.2120.4623875.2P2149.1119.8617871.1扬压力U122455.36000U24807.5346.1221627.13U312177.3156.2776351.77U47211.349.13354291.17抗滑稳定计算 公式2-1 公式2-2：结构重要性系数，因本工程属级工程，取为1.1；：结构系数，对于水工建筑物，稳定校核时，取1.2，应力校核时，取1.8；：设计状况系数，对于设计洪水位，属短暂状况，取为0.95；对于校核洪水位，属偶然状况，取为0.85；：摩擦系数，混凝土与基岩之间，取为1.0，混凝土与混凝土之间，取为1.25；：黏聚力，混凝土与基岩之间，取为900KPa，混凝土与混凝土之间，取为1450 KPa；：材料性能分项系数，对于,取为1.3，对于，取为3.0；R(*)：结构构件抗力设计值；S(*)：荷载效应组合值；：作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和；：作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和；A：单位坝段与基岩接触面面积。 经计算，=80852KN=127222.4KN故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力） 公式2-3 公式2-4：上游面正应力；：下游面正应力；B：计算截面沿上下游方向的宽度；：所有外力对计算截面形心弯矩的矢量和。经计算，=2948.5KPa=6851.9KPa 故应力满足要求。上游折坡处：表2-2设计状况上游折坡面稳定应力计算：（160m高程处）荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)力臂(m)弯矩(KNm)自 重G123293.226.6619599.12G242131.742.9122182.05水压力 P13042026790920浪压力P1198.272.4614362P2149.171.8610714.3扬 压 力U1214527.158129.5U25284.53.518495.75U33217.528.992985.75抗滑稳定计算：经计算，=31850.47KN=77298.88KN故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力）：,经计算，=2357.7Pa=6851.9KPa 故应力满足要求。校核洪水位坝基面： 表2-3偶然状况下坝基面稳定应力计算荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)力臂(m)弯矩(KNm)自重 G14060.850.4204664.32G236829.2421546826.4G3123662.645.6692510.78水压力P182240.3142.753515773.25P22933.048.0723669.63P3756051.9389561.4P42313.0148.83112944.28浪压力P186123.9210657.1P266.6123.578229.8扬压力U126738.88000U24733.3746.1218208.36U311989.466.2775173.91U47100.0549.13348825.46抗滑稳定计算：经计算，=74174.06KN=124252KN故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力）：求得=1037.18KPa，=2907.75KPa,经计算， =958KPa=6851.85KPa =2718.75KPa=6851.85KPa 故应力满足要求。上游折坡面（160m高程处）表2-4设计状况上游折坡面稳定应力计算：荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)力臂(m)弯矩(KNm)自 重G123293.226.6619599.12G242131.742.9122182.05水压力 P132200.31 26.75861358.3浪压力P18675.926529.1P266.675.575033扬 压 力U12206.8827.159806.455U25436.943.519029.29U33310.3128.995668抗滑稳定计算：经计算，=30129KN=77015.37KN故满足抗滑稳定要求。应力计算（计入扬压力）：,经计算，=1926.57KPa=6851.9KPa 故应力满足要求。实用剖面坝顶宽度=8%10%H=12m考虑坝体的稳定在上游侧距坝底60m高处设一折坡，坡度为1：0.15灌浆廊道距坝底5m，距上游坝面8.5m，廊道宽2.5m，高3.25m2.2.3 泄水建筑物混凝土溢流坝 堰顶高程坝址岩基状况良好，故取设计况下的单宽流量q=90m3/s,则溢流坝前缘总净宽 L=4800/90=53m，设计状况下洪水下泄量来自溢流坝和电站厂房部分。溢流堰取5孔14m，边墩取2m，闸墩取4m。计算堰上水头 （设计状况下）ho=（）2/3m流量系数 设计水头下取0.49 侧收缩系数 =0.90.95g重力加速度试算得 ho=11.98m校核状况下Q=LmH2/3Ho=11.98m , =0.941 m=0.49求得Q=6317.5m3/s8500m3/s 故堰顶高程需按校核状况设计经度算得 H=11.79m时 m=0.51 0.928 Q总=9637.3+200=9837.3m3/s 满足要求则堰顶高程 H=226m , 正常挡水位230m 取闸门高度5m 230 226+安全超高0.5=4.5m 溢流坝实用剖面设计设计堰上水头Hd=12.5ma . 溢流面曲线采用WES曲线Xn=KHdn-1yHd定型设计水头 Kn 与上游坝面坡度有关的系数和指数（查手册知k=2, n=1.85）Y=x1.85/(1.97120.85)堰顶点上游采用三段圆弧组成 =0.5Hd=6.25m =0.175Hd=2.19m =0.2Hd=2.5m =0.276Hd=3.45m =0.04Hd=0.5m =0.282Hd=3.53m反孤段设计查水力学（下） P53 取=0.9， q=118.14m3/s(校核状况下泄流量)To- 总有效水头Hco-临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）4流速系数查表取0.9下游尾水位136.22m，故取挑坎高程136.22+12m=138mTo=240.25-140=100.25m试算得上hco=2.03m则及孤段半径R（610）hco=20m 鼻坎挑角30度 溢流坝稳定应力计算校核洪水位情况表25荷载计算荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)自 重G14060.8G2141000水 压 力P182240.31P27506P32933.04浪压力P176.44P20扬 压 力U124947.8U27182.4U310656.1动水压力Px1149.46Py5913.46稳定计算：=85514KN=108287.8KN满足要求设计洪水位情况表26荷载计算荷载名称垂直力(KN)水平力(KN)自 重G14060.8G2141000水 压 力P179380P27344P32350.1P40浪压力P176.44P20扬 压 力U127211.8U28629.6U310956.4动水压力Px688.78Py3543.47稳定计算：=79800.35KN166.7r/min Da=Di+=592.7cm 公式4-4平面尺寸：ne=250r/min1、定子机座外径D1 D1=1.20Da=711.24cm 公式4-52、风罩内径D2 St20000KVA D2=D1+2.4m=9.5m 公式4-63、转子外径D3 D3=Di=524.1cm 公式4-74、下机架最大跨度 D4=D5+0.6=440cm 公式4-85、推力轴承外径D6和励磁机外径D7St=53000KVA 查表得 D6=300cm D7=200cm轴向尺寸计算1、定子机座高度h1ne214r/min 公式4-92、上机架高度 判别型式 公式4-10 采用悬式发电机 上机架高度 h2=0.25Di=0.25524.1=131.03cm 公式4-113、推力轴承高度 h3、 励磁机高度h4、副励磁机高度h5、永磁机高度h6：h3=170cmh4=230cm（其中上机架高度80cm）h5=100cmh6=80cm4、下机架高度 h7=0.12Di=62.9cm 公式4-125、定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离h8悬式h8=0.15Di=78.6cm 6、下机架到支承面主轴法兰底面之间的距离h9=100cm 公式4-137、转子磁轭轴向高度h10，有风扇：=+90=244.4cm8、h11=（0.70.9）H 公式4-14 H=h1+h2+h9-h7=1181.23cm h11=0.8H=945cm9、定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距h12 h12=0.46h1+h10=378.5cm 公式4-154.1.2 发电机重量估算 公式4-16 K1：系数，悬式K1=810，这里取10；发电机转子重=Gf=160 T4.1.3 水轮机蜗壳及尾水管 水头范围73.26114.55m40m，故采用金属蜗壳，对于D1=2.75m的高水头混流式水轮机，采用圆形焊接或铸造结构蜗壳半径： 公式4-17Vc：蜗壳断面流速；座环外径Da=4650mm，内径Db=3550mm表4-1蜗壳渐变段内径数据表3075120165210255300345i (mm)4016348029401060116912671389Ri(mm)30773543387941554395461348094993尾水管尺寸（标准砼肘管）（见附图）h=2.6D1=6.05m， L=4.5D1=12.375m，B5=1.808D1=4.972m,D4= h=1.10 D1=3.025m, h6=0.574 D1=1.5785mL1=0.94 D1=2.585m，h5=1.3 D1=3.575m水轮机转轮流道尺寸：4.1.4 调速系统，调速设备选择1、调速功计算A =（200250）QD1 公式4-18=164172205215N.m30000N.mHmax：最高水头； D1：水轮机直径；所以属大型调速器。2、 a 接力器选择 bo/D1=0.2 bo=0.55m 直径ds= 公式4-19 选择与之相近且偏大的ds=400mm的标准接力器b 最大行程 Smax=(1.41.8)a0max a0max：水轮机导叶最大开度； a0max= a0 Mmax 公式4-20 采用系数1.8Smax=0.2925c 接力器容积计算 公式4-21 公式4-22选用Ts=6S，Vm=4.5m/s故选用DT-80型电气液压型调速器3、油压装置 VK=（1820）VS=1.331.58m3 公式4-23选用组合式油压装置HYZ-1.6组合式油压装置表4-2 油压装置外形尺寸型号油罐长度宽n(mm)总高H油罐高h油罐外径HYZ-1.62400mm1700327023701028HYZ-4.02950mm2000445030501300进水阀附件空气阀：直径=0.3m为便于进水阀安装有拆卸、附设伸缩节4.1.5 起重机设备选择1、设备型号台数选择：最大起重量171t，机组台数4台，选用一台双小车起重机，跨度16m（根据后面的厂房净宽确定）。表4-3 工作参数表名义起重量t单台小车起重量（t）跨度lkm起重高度m速度（m/min）单台小车重t起升运行主钩副钩主钩副钩小车大车21001002016261613.727.719起重机最大轮压起重机总重（t）电动机（型号/KW）总容重（KW）单台小车起重量(t)起升机构运行主副小车大车61.594JZR2-51-8/222JZR2-21-6/52JZR2-41-8/1129310020主要尺寸小车轨距LT小车轮距KT大车轮距K大梁底面至轨道顶距F起重机最大宽度B轻道中心距起重机外端距离B1轨道面至起重机顶端距离H4400mm2000mm4400mm650mm9200mm460mm370mm 轨道面至缓冲器距离 H1车轮中心至缓冲器外端距离A操作室底面至轨道面距离 h3两小车吊钩间距极限位置推荐用大车轨道吊钩至轨道面距离吊钩至轨道中心距离hh1中心距离1200mm1980mm2900mm3100mm主钩副钩L1L2Qu-1001240mm700mm1100mm1600mm平衡梁吊点至大车轨顶极限距离146mm吊具：双小车平衡梁尺寸表4-4平衡梁参数吊钩起重量（t）平衡梁起重量(t)aa1a2a3bhh1自重(t)210020037803100145070013009406504.5784.2主厂房尺寸4.2.1 长度(1) 机组段长度A、蜗壳层 L=5.05+4.13+3=11.98mB、尾水管层 L=B出口+22=8.8mC、发电机层 L=3+b+23=13.8mB出口：尾水管出口处宽度；2：尾水管边墩砼厚度，取2m；3：发电机风罩内径；3：发电机风罩壁厚，取为0.4m； 两台机组之间风罩外壁的净距，因机组间布置楼梯，取为4m。最终取机组段长度13m（2）端机组段长度 同标准机组段长度，为了布置需要，可以将端部的外墙适当向外加厚，但本人未将这部分长度做为机组段的长度。（3）安装场长度1.01.5 机组段长度再由吊车极限位置同时控制，确定安装场宽度为13m。4.2.2 厂房各层高程的确定（1）水轮机安装高程 ：（水轮机型号： HL200-LJ-250） （2）尾水管底板高程 h1：尾水管高度（m）；bo：导叶高度（m）。（3）水轮机层地面高程=ZS+r2+l =118.81mr2：与蜗壳进口相接处的压力钢管半径l：压力钢管上部外包混凝土厚度。（4）发电机层地面高程（上机架全部埋入）=+h1+h2+1（为了方便的布置蝴蝶阀的油压设备）=126.81m（下游最高尾水位126.74m,相差不到1米，不设装配厂层。）（5）吊车轨顶的高程=138.51m（6）厂房顶部高程=145.41m4.3 厂区布置厂房部分依山而建，可利用场地面积狭小，又因厂房尾水管尺寸较长故考虑将副厂房布置在厂房下游，厂房东面有一定面积的平整场地，故考虑厂房东侧布置开关站（220KV）。厂房西侧布置主变和110KV开关站。交通公路在厂房处从尾水平台上通过，公路空心盖板下面布置电动葫芦，用来起吊、运送闸门。根据布置需要取下游副厂房总宽6.0m，尾水平台总宽3.7m，故尾水管长度需加长至147m。副厂房共分四层，最上层布置直接生产用房，（中控室，继电保护盘室等）具体布置见正图；第二层布置电缆层，第三层布置出线层，其作用是将电传至厂房西侧的主变。最下一层布置事故油层及男女浴室。开关站主变安装场主厂房开关站公路 公 路 尾水渠图4-4 厂区布置图第五章 水电站引水建筑物5.1引水隧洞整体布置5.1.1洞线布置（水平位置）根据洞线布置要求，隧洞进口处设在坐标（20679705，3176235）处，洞线起始沿南北向正向延伸，至坐标（20679705，3176435）处转向北偏西270，至坐标（20679354，3177154）处转向北偏东60，直至厂房。整条洞线与所有节理、断层破碎带均有较大的夹角，且压力管道出口处地势较陡，便于布置。5.1.2洞线布置（垂直方向）隧洞进口断面为矩形，后渐变成圆形，再变为矩形闸门段，过闸门段后又由矩形渐变到圆形，至压力管道处再度渐变，隧洞段坡降5 。接压力钢管后以45度角向下拐弯到高程116.81m处（水轮机安装高程），然后水平布置直至厂房。5.2细部构造5.2.1隧洞洞径设计水头下四台机全发电时隧洞流量： QNf/（9.81Hr)=222.76m3/s 公式5-1Nf：发电机额定出力；：效率；Hr：设计水头 隧洞直径=8.6m 公式5-2 v：有压遂洞经济流速，取为4m/s。5.2.2隧洞进口段隧洞进口顶部采用椭圆曲线连接，俯视时成直线型喇叭口，内部断面为矩形。，取10m。，取3.5m。5.2.3 隧洞细部构造初步估计进水口宽度B为19.0m。设置中墩、立柱和横梁、拦污栅后，经验算，过栅流速为0.98m/s，所以估计的进水口宽度是较为合适的。具体验算过程见后面的调压室部分。进口布置如图： 设二个中墩宽0.5m，另设四个立柱各宽0.55m。共计30个栅片，每个栅片bh=0.0918m2,栅条厚取10mm，间距100mm。在高程205m处设置拦污栅清污及检修平台。5.2.4闸门断面尺寸bh=7.08.6m2通气孔面积根据经验公式取通气孔面积为2m2。5.2.5进口底高程的计算以死水位190m为计算条件：v=Q/(bh)=4.0m/sv：闸门断面流速； 公式5-3Scr：闸门低于最低水位的临界淹灭深度；C：经验系数，估计为非对称进水，故取C0.55；D：闸门孔口高度。为安全起见，取Scr=8m即隧洞进口底
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