沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析计算书毕业设计.doc

水利水电工程专业毕业设计 1 目录目录 摘要摘要 3 中文摘要 3 关键字 3 ABSTRACT 4 KEYWORDS 5 1 枢纽布置枢纽布置 5 2 重力坝挡水坝段设计重力坝挡水坝段设计 5 2 1 剖面设计 5 2 1 1 坝顶高程 5 2 1 2 坝顶宽度 6 2 1 3 上游折坡的起坡点位置 7 2 1 4 上下游边坡 n m 7 2 2 荷载的计算 7 2 2 1 自重 8 2 2 2 上下游水压力 8 2 2 3 扬压力 9 2 2 4 浪压力 11 2 2 5 地震荷载和冰压力 11 2 3 挡水重力坝的稳定分析 12 2 3 1 设计水位情况下荷载计算 12 2 3 2 校核水位下的荷载计算 14 2 3 3 正常蓄水位下的荷载计算 15 3 重力坝溢流坝段设计重力坝溢流坝段设计 17 3 1 溢流坝段剖面设计 17 3 1 1 堰顶高程 18 3 1 2 堰面曲线 19 3 1 3 消能方式 20 3 2 荷载的计算 21 3 2 1 自重 21 3 2 2 上下游水压力 22 3 2 3 扬压力 22 3 3 稳定与应力分析 24 3 3 1 设计水位下的荷载计算 24 3 3 2 校核水位下的荷载计算 26 4 水电站机电设备选择水电站机电设备选择 29 4 1 特征水头的选择 29 4 1 1 Hmax 的选择 29 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 2 4 1 2 HMIN的选择 30 4 2 水电站水轮机组的选型 30 4 2 1 ZZ460 水轮机方案的主要参数选择 31 4 2 2 ZZ560 水轮机方案的主要参数选择 31 4 3 发电机的选择与尺寸估算 34 4 4 调速器与油压装置的选择 35 4 4 1 调速功计算 35 4 4 2 接力器的选择 35 4 4 3 调速器的选择 36 4 4 4 油压装置 36 4 5 厂房桥吊设备的选择 36 5 水电站厂房水电站厂房 38 5 1 蜗壳和尾水管的计算 38 5 2 主厂房各层高程及长宽尺寸的确定 41 5 2 1 主厂房各层高程 41 5 2 2 主厂房平面尺寸 43 5 3 厂房进水段 44 6 水电站厂房的稳定计算水电站厂房的稳定计算 45 6 1 荷载的计算 45 6 1 1 浪压力 P3 H1 L1 深水波 45 6 1 2 泥沙压力 45 6 1 3 水压力 46 6 1 4 自重 W1 46 6 1 5 机电设备重 G 47 6 1 6 基础扬压力 47 6 2 厂房抗滑稳定计算 49 6 2 1 正常运行 考虑两种水位组合 49 6 2 2 非常运行情况 50 6 2 3 机组大修情况 50 6 2 4 施工情况 二期混凝土未浇注 50 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别加 以标注和致谢的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过的研 水利水电工程专业毕业设计 3 究成果 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历 而使用过的材料 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论 文 的规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和电 子版本 学校有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并提供 目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其它复制 手段保存论文 在不以赢利为目的前提下 学校可以公布论文的部分 或全部内容 作者签名 日 期 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 4 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 涉密论文按学校规定处理 作者签名 日期 年 月 日 导师签名 日期 年 月 日 水利水电工程专业毕业设计 5 摘要 中文摘要 沙溪口水电站是福建省闽江流域的一个梯级电站 位于闽江支流西溪上 距 离平市 14km 距福州市 135km 三明市 95km 该电站以发电为主 兼有航运过木 等综合效益 电站总装机容量 4x6 75 万千瓦 水库正常蓄水位 87 80m 高程 电 站保证出力 50 万千瓦 300t 级船闸航运外 兼有过木过竹作用 该电站为低水 头径流式电站 库容 1 54 亿立方米 没有防洪效益 该工程为二等工程 枢纽主要建筑物按二级建筑物 次要建筑物级别三级 临时建筑物四级设计 电站水利枢纽由重力挡水坝 溢流坝 河床式厂房 开关 站和通航建筑物组成 沙溪口水利枢纽工程采用重力坝挡水 坝顶高程 94 00m 坝轴线总长 610 0m 溢流坝位于左岸主河槽中 为 16 孔单宽 17 00m 开敞式表孔泄流 总长 304m 堰顶高程 78 5m 溢流坝下游采用底流消能 发电厂厂房位于河道右岸 厂房尺寸 128m 68m 50 75m 长 宽 高 四台机组发电 单机装机 67 5MW 110 KV 和 220KV 输电 开关站位于右岸装配厂下游 船闸设于左岸主河槽中 采用 一级船闸 详见枢纽布置图 关键字 沙溪口 河床式厂房 重力坝 溢流坝 水轮机 发电机 高程 稳定 应 力 扬压力 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 6 ABSTRACT Shaxikou Hydropower Station is one of the cascade development in the Minjiang river basin in Fujian Province It is located on Xixi River a tributary in the upper reach of Minjiang River 14km upstream of Nanping City 135km upstream of Fuzhou City 95km upstream of Sanming City The main function of Shaxikou project is to generate electricity for the Fujian Provincial Power System After the project being completed the navigability of the Shaxi River and Futunxi River above the damsite will be improved The project has a total installed capacity of 300 t a firm capacity of 50MW The reservoir with a total storage capacity of 143 106 m3 is of daily pondage type The main structures of the Shaxikou project consist of overflow spillway dam non overflow dam powerhouse incorporated into the dam switchyards and navigation lock DCL dam crestlever is 94 00m Crest length is 618 50m The dam is of concrete gravity type The spillway is arranged on the left portion of the riverbed The spillway with 16 openings each of 17m wide has a total length of 304m crest lever with 78 5m discharging most flood flow still along the main river channel The powerhouse with dimension of 128 68 50 75m L W H is located at the right side of the spillway andi ncorporated into the dam It houses 4 axial flow turbines coupled with generators 67 5MW each Both 110 KV and 220KV switchyards are arranged on the platform at the left portion of downstream tailrace The shiplock with the dimension of 100 30 5m L W Min Water depth is located on the right side of the spillway The lock chamber of monolithic structures is filled and emptied with long gallery conduits at bottom in spreading form KEYWORDS 水利水电工程专业毕业设计 7 Shaxikou block power plant concrete gravity dam over flow dam combinatory hydro generator altitude stable stress uplift pressure 1 枢纽布置 坝址位置设计洪水位 87 8m 对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水 位关系曲线查得 80m 水头为 7 8m 校核洪水位 89m 同理可查得下游水位 83m 水头为 6m 初步设计选择采用河床式厂房发电 经综合分析 主河槽位于左河床靠近左岸 30 50m 之间 开挖至弱风化岩层 需至 48 00m 高程左右 初步设计布置船闸易于通航需求 沿坝轴线自此至右岸 500 600m 之间 开挖至弱风化岩层需至 58 00m 高程左右 初步设计选择布置溢 流坝和河床式厂房 综上 初步设计采用重力坝挡水 溢流坝泄洪 底流消能 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 2 重力坝挡水坝段设计 上游设计洪水位 87 8m 校核洪水位 89m 正常蓄水位 86 2m 下游设计洪水位 80m 校核洪水位 83m 正常蓄水位 65 9m 四台机组发电 坝底高程取未风 化岩石边界开挖线 51 00m 24 0 KN 9 81 KN 云母长英片 1 3 m 0 3 m 岩与混凝土边界 f 0 5 K 1 05 c 0 6kg c K 3 0 2 1 剖面设计 2 1 1 坝顶高程 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为计算风速 D 为吹程 D 10km h0为波浪中心线高出静水位高度 hc为超高 由规范查得 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 8 计算风速为 30m s 设计洪水位下 2hl 0 0166Vf5 4D1 3 2 51m 2LL 10 4 2hl 0 8 21 72m h0 0 92m L 1 L 2 L L H cth L2 h4 hc 0 5m h 2hl h0 hc 2 51 0 92 0 5 3 93m 坝顶高程 87 8 3 93 91 73m 取 93m 校核洪水位下 2hl 0 0166Vf5 4D1 3 2 51m 2LL 10 4 2hl 0 8 21 72m h0 0 92m L 1 L 2 L L H cth L2 h4 hc 0 4m h 2hl h0 hc 2 51 0 92 0 4 3 83m 坝高 89 3 83 92 33m 取 94m 考虑其他因素 该重力坝坝顶高程取 94m 2 1 2 坝顶宽度 坝底高程取未风化岩石边界开挖钱 58 00 由于 58m 做坝基时 大坝抗剪 强度无法满足要求 故向下开挖 7m 取 51m 高程开挖 则坝高为坝高为 95 51 44m 坝顶宽度一般为坝高的 8 10 并不得小于 2 0m 考虑交通等综合条件 及根据坝顶双线公路要求 坝顶宽度取为 10m 2 1 3 上游折坡的起坡点位置 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 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 67 00m 处 水利水电工程专业毕业设计 9 2 1 4 上下游边坡 n m 由稳定和应力要求确定 n 0 2 m 0 80 2 2 荷载的计算 参考 水工建筑物 荷载的分布如图所示 开挖高程51米 图图 2 2 1 1 非溢流坝剖面图 2 2 1 自重 1 0 5 3 15 24540WKN m 2 10 43 2410320WKN m 3 0 5 30 37 5 2413500WKN m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 10 123 24360WWWWKN m 2 2 2 上下游水压力 1 设计情况 上游水压力 Px 22 01 1 0 5 9 81 387083 2 r HKN m PY1 3 28 9 81 824 KN m PY2 3 15 9 81 0 5 221 KN m 下游水压力 Px 22 02 1 0 5 9 81 27 53710 2 r HKN m PY 0 5 27 5 0 8 9 81 2968kN m 2 2 校核情况 上游水压力 Px 22 01 1 0 5 9 81 38 57271 2 r HKN m PY1 3 28 5 9 81 839 kN m PY2 3 15 9 81 0 5 221kN m 下游水压力 Px 22 02 1 0 5 9 81 28 53984 2 r HKN m PY 0 5 28 5 0 8 9 81 3187kN m 2 3 正常情况 上游水压力 Px 22 01 1 0 5 9 81 356009 2 r HKN m 水利水电工程专业毕业设计 11 PY1 3 20 9 81 589kN m PY2 3 15 9 81 0 5 221kN m 下游水压力 Px 22 02 1 0 5 9 81 13 34873 2 kn r H m PY 0 5 13 34 0 8 9 81 698kN m 2 2 2 3 扬压力 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 25 0 20 0 50 012 扬压力的求法便是根据上下游的水位来确定整个图形的面积 1 设计情况 U1 43 7 6 9 81 3206 kN m U2 0 5 9 30 4 9 81 1342 kN m U3 0 5 8 6 15 9 81 241 kN m U4 26 6 15 9 81 1569 kN m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 12 U5 0 5 13 75 8 9 81 540 kN m U U1 U2 U3 U4 U5 6898kN m 2 校核情况 U1 43 7 7 9 81 3248 kN m U2 0 5 9 30 8 9 81 1360 kN m U3 0 5 8 6 55 9 812 257 kN m U4 26 6 55 9 81 1671 kN m U5 0 5 14 25 8 9 81 560 kN m U U1 U2 U3 U4 U5 7096kN m 3 正常情况 水利水电工程专业毕业设计 13 U1 43 6 67 9 81 2814 kN m U2 0 5 8 6 67 9 81 262 kN m U3 9 0 33 9 81 29 kN m U4 0 5 8 0 33 9 81 13 kN m U5 0 5 9 28 9 81 1236kN m U U1 U2 U3 U4 U5 4354kN m 2 2 4 浪压力 坝前水深 H LL 1 PL r0 LL 2hL h0 LL 2 r0L2L 2 9 81x 10 86 1 26 0 93 x10 86 2 9 81x10 86x10 86 2 183kN m 2 2 5 地震荷载和冰压力 本工程基本列度 6 级 主要建筑物为二级 所以设计烈度为基本烈度 对于小 于 7 级烈度的工程可不考虑地震荷载 本工程在闽江西溪流域属亚热带季风气候 年平易气温为 19 3 摄氏度 全年最低气温小于零度的天数平均为 7 天 所以不考 虑冰压力 不考虑其对工程的影响 2 3 挡水重力坝的稳定分析 2 3 1 设计水位情况下荷载计算 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 14 表 2 1 设计水位 90 0m 情况下坝基面上的荷载计算如表 坝基面抗滑稳定 72833710 1 0 761 578 1 23593SKN 0 5 540 10320 13500 1 0 221 8242968 1 03206 1 0 1 3 60 1342241 1569540 1 2 43 3 8836 R KN 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1 540KN 19 510530 2 10320KN 13 5139320 1 自重 3 13500KN 1 520250 KN m 水平向 7083KN 12 789718KN m 竖直向 1 221KN 20 54531KN m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 824KN 2016481 水平向 3710KN 9 133756 3 下游侧静水 压力坚直向 2968KN 1441552 KN m 1 3206KN00 2 1342KN 18 524827 3 241KN 7 21735 4 1569KN 8 513336 4 扬压力 5 540KN 18 810144 KN m 浪压力 1 761KN 29 922777 7 浪压力 2 578KN 28 816649 KN m 水利水电工程专业毕业设计 15 0 1 0 0 95 35933128 1 27363SKNRKN 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 M 10530 139320 20250 1 0 89718 33756 1 0 4531 16481 41552 1 0 24827 1735 2 13336 10144 1 2 22777 16649 1 2 39646KN M 2 6 1 64579 MM SKN M BB R 14300 1 3 9533 0 1 0 0 95 579550 1 85296 SKN MRKN M 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 2 y B M6 B M 572kN 0 显然满足要求 边缘应力的计算 参考 水工建筑物 按要求应考虑坝基面和折坡面的边缘应力 此处只进行了坝基面的相关计算 2 3 2 校核水位下的荷载计算 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 16 表 2 2 校核水位 89m 情况下坝基面上的荷载计算如表 坝基面抗滑稳定 7271 3984 1 0 761 578 1 23507SKN 0 5 540 10320 13500 1 0 221 8393187 1 03248 1 0 1 3 60 1360257 1671 560 1 2 43 3 8837 R KN 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1 540KN 19 510530 2 10320KN 13 5139320 1 自重 3 13500KN 1 520250 KN m 水平向 7271KN 12 893311KN m 竖直向 1 221KN 20 54531KN m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 839KN 2016775 水平向 3984KN 9 537849 3 下游侧静水 压力坚直向 3187KN 13 9 44299 KN m 1 3248KN00 2 1360KN 18 525154 3 257KN 7 21851 4 1671KN 8 514201 4 扬压力 5 560KN 18 810513 KN m 浪压力 1 761KN 29 922777 7 浪压力 2 578KN 28 816649 KN m 水利水电工程专业毕业设计 17 0 1 0 0 95 35073332 1 27363SKNRKN 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 M 10530 139320 20250 1 0 93311 37849 1 0 4531 16775 44299 1 0 25154 1851 14201 10513 1 2 22777 16649 1 2 41042knm 2 6 1 64573 MM SKN M BB R 14300 1 3 9533 0 1 0 0 95 573550 1 85296 SKN MRKN M 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 2 y B M6 B M 615kN 0 显然满足要求 2 3 3 正常蓄水位下的荷载计算 表 2 3 正常蓄水位情况下坝基面上的荷载计算如表 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 18 坝基面抗滑稳定 6009873 1 0 761 578 1 25356SKN 0 5 540 10320 13500 1 0 221 589698 1 02814 1 0 1 3 60 26229 13 1236 1 2 43 3 9017 R KN 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1 540KN 19 510530 2 10320KN 13 5139320 1 自重 3 13500KN 1 520250 KN m 水平向 6009KN 11 770301KN m 竖直向 1 221KN 20 54531KN m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 589KN 2011772 水平向 873KN 4 53882 3 下游侧静水 压力坚直向 698KN 1812564 KN m 1 2814KN00 2 262KN 18 84926 3 29KN 17493 4 13KN 9 8127 4 扬压力 5 1236KN 18 522867 KN m 浪压力 1 761KN 29 922777 7 浪压力 2 578KN 28 816649 KN m 水利水电工程专业毕业设计 19 0 1 0 1 0 53565356 1 27514SKNRKN 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 M 10530 139320 20250 1 0 70301 3882 1 0 4531 11772 12564 1 0 4926 493 127 22867 1 2 22777 16649 1 2 25470knm 2 6 1 64674 MM SKN M BB R 14300 1 3 9533 0 1 0 1 0 674674 1 25296 SKN MRKN M 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 2 y B M6 B M 583kN 0 显然满足要求 3 重力坝溢流坝段设计 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 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 20 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 初步设计采用 16 孔开敞式溢流堰 孔宽 17 0m 溢流前沿总净宽 L 272m 闸埻厚 2 0m 单宽流量 q 70 s Q qL 70 x272 19040m s 3 Q Q Q s0 设计工况 0 9 Q 21500 m s s 3 Q Q Q 21500 19040 0 9 342 m s 0s 3 校核工况 1 0 Q 27500 m s s 3 Q Q Q 27500 19040 1 0 1692m s 0s 3 由于发电用水 过船泄水 排沙泄水等影响 此多余泄量 Q 应能完全下泄 0 不再设其他泄水设施 则溢流段总长为 304m 3 1 1 堰顶高程 2 3 0 H2gmLQ m 0 502 0 90 设计 87 8m 时堰上水深为 23 0 10 7 2 Q H Lg 0 5 38 Q Vm s A 水利水电工程专业毕业设计 21 2 0 9 3 2 V HHm g 则堰顶高程 设计洪水位 H 87 8 9 3 78 5 闸门宽高比为 1 5 2 所以取闸门高为 11 5m 78 5 11 5 90m 89m 3 1 2 堰面曲线 我国现行采用的为 WES 曲线 其曲线方程为 y 1n d n kH x Hd为定型设计水头 因为设计洪水位 90 0m 堰顶高程为 80 5m 所以 Hd 0 75 0 95 H 9m k n 为上游堰面坡度有关的系数 k 2 0 n 1 85 得 Y x 2 9 85 1 85 0 堰顶点下游曲线坐标 1 850 85 2 9 1 25 XY YXC 12 83 8 7 X Y 表 3 1 最终定出坐标关系曲线 y00 281 002 133 625 477 66 x024681012 堰顶点上游曲线坐标 0 175H 1 575 m R 0 5 H 4 5 m 1 B d1d 0 276 H 2 484m R 0 2 H 1 8 m 2 B d2d 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 22 0 282 H 2 538m R 0 04 H 0 36 m 3 B d3d 溢流坝段底宽 27 872 2 538 3 33 4 3 1 3 消能方式 采用底流消能 10 3 28 x R 3 282116 11 864 vH x H X 1 59 R 12 米 单宽流量 q 70 s 0 5 38 Q Vm s A 0 95 堰上水头 9 5m T 35 2m 2 0 0 35 3 2 V TTm g 2 3 2 8 8 c q hm g 0 4 4 c T h 由 水力学 附录查得 0 0 4 c c h h 0 3 52 c hm 2 0 2 04 c c h h 2 0 17 95 c hm 2 0 805426 tc hmh 发生淹没水跃 可以不做消力池 做护袒即可 护袒厚度度计算 水利水电工程专业毕业设计 23 c uAp k 2 0 0 1 2 c gV A g 2m c uAp k 护坦长度 21 6 9 6 917 953 5283 77 jcoco lhhm 取 mll j 02 67 64 588 0 7 0 ml60 3 2 荷载的计算 3 2 1 自重 图图 3 1 溢流坝段剖面图 1 0 5 3 15 24540WKN m 2 10 26 246720WKN m 3 0 5 20 20 5 247056WKN m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 24 123 11700WWWWKN m 3 2 2 上下游水压力 1 设计情况 上游水压力 Px 22 01 1 0 5 9 81 36 86636 2 r HKN m PY1 3 21 8 9 81 642 kN m PY2 3 15 9 81 0 5 221kN m 下游水压力 Px 22 02 1 0 5 9 81 294250 2 r HKN m PY 0 5 29 0 8 9 81 3304kN m 2 2 校核情况 上游水压力 Px 22 01 1 0 5 9 81 387083 2 r HKN m PY1 3 23 9 81 677 kN m PY2 3 15 9 81 0 5 221kN m 下游水压力 Px 22 02 1 0 5 9 81 325023 2 r HKN m PY 0 5 32 0 8 9 81 4018kN m 2 3 2 3 扬压力 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 水利水电工程专业毕业设计 25 0 25 0 20 0 50 012 扬压力的求法便是根据上下游的水位来确定整个图形的面积 1 设计情况 U1 35 7 6 9 81 2535 kN m U2 0 5 9 30 4 9 81 1342 kN m U3 0 5 8 6 15 9 81 241 kN m U4 17 6 15 9 81 1026 kN m U5 0 5 13 75 8 9 81 540 kN m U U1 U2 U3 U4 U5 5684kN m 2 校核情况 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 26 U1 35 7 7 9 81 2569 kN m U2 0 5 9 30 8 9 81 1360 kN m U3 0 5 8 6 55 9 812 257 kN m U4 18 6 55 9 81 1092 kN m U5 0 5 14 25 8 9 81 560 kN m U U1 U2 U3 U4 U5 5838kN m 3 3 稳定与应力分析 3 3 1 设计水位下的荷载计算 表 3 1 在设计水位 87 8m 下各荷载对坝体基面作用如下表 水利水电工程专业毕业设计 27 坝基面抗滑稳定 70833710 1 0 761 578 1 2250 1 23293S 0 5 54067207056 1 0 221 8242968 1 03206 1 0 1 3 60 1342241 1026540 1 2716 1 2 43 3 5143 R KN 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1 540KN 158100 2 6720KN 960480 1 自重 3 7056KN 321168 KN m 水平向 7083KN 12 789718KN m 竖直向 1 221KN 163536KN m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 824KN 15 512772 水平向 3710KN 9 133756 3 下游侧静水 压力坚直向 2968KN 9 528196 KN m 水平向 250KN 61500 4 动水压力 竖直向 716KN 64296 KN m 1 3206KN00 2 1342KN 1418788 3 241KN 2 7651 4 1026KN 8 58721 4 扬压力 5 540KN 14 37722 KN m 浪压力 1 761KN 29 922777 7 浪压力 2 578KN 28 816649 KN m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 28 0 1 0 0 95 32933128 1 24286SKNRKN 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 M 8100 60480 21168 1 0 89718 33756 1 0 3536 12722 28196 1 0 8721 7722 18788 651 1 2 22777 16649 1 2 24033KN m 2 6 1 64764 MM SKN M BB R 14300 1 3 9533 0 1 0 0 95 764579 1 85296 SKN MRKN M 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 2 y B M6 B M 217kN 0 显然满足要求 3 3 2 校核水位下的荷载计算 表 3 2 在校核水位下各荷载对坝体基面作用如下表 水利水电工程专业毕业设计 29 坝基面抗滑稳定 7271 3984 1 0 761 578 1 2250 1 23207SKN 0 5 54067207056 1 0 221 8393187 1 02569 1 0 1 3 60 1360257 1092560 1 2716 1 2716 1 2 43 3 5722 R KN 0 1 0 0 95 32073128 1 24768SKNRKN 作用力作用力引起的弯矩 序号作用类别作用 方向 计算结 果 单位 作用 方向 力作 用点 计算结果 单位 1 540KN 158100 2 6720KN 960480 1 自重 3 7056KN 321168 KN m 水平向 7271KN 12 893311KN m 竖直向 1 221KN 163536KN m2 上游侧静水 压力 竖直向 2 839KN 15 513005 水平向 3984KN 9 537849 3 下游侧静水 压力坚直向 3187KN 9 429958 KN m 水平向 250KN 61500 4 动水压力坚直 向 716KN 64296 KN m 1 2569KN00 2 1360KN 1419040 3 257KN 2 7694 4 1092KN 8 59285 4 扬压力 5 560KN 14 38008 KN m 浪压力 1 761KN 29 922777 7 浪压力 2 578KN 28 816649 KN m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 30 显然满足稳定要求 坝址处抗压强度 M 8100 60480 21168 1 0 93311 37849 1 0 3536 13005 19958 1 0 9285 8008 19040 694 1 2 22777 16649 1 2 24396KN m 2 6 1 64840 MM SKN M BB R 14300 1 3 9533 0 1 0 0 95 840796 1 85296 SKN MRKN M 显然满足要求 坝踵处抗拉强度 2 y B M6 B M 259kN 0 显然满足要求 4 水电站机电设备选择 4 1 特征水头的选择 装机容量 N 27 万 kw 单机容量 机组台数 4 台 6 75 万 kw 1 设计洪水位 87 8m 对应下游水位可由下泄流量在流量与下游 水位关系曲线查得 80m 水头为 7 8m 2 校核洪水位 89m 同理可查得下游水位 83m 水头为 6m 3 汛期限制水位时 一台机组发电 下泄流量分别假设三个值 水利水电工程专业毕业设计 31 由 N AQH 可得 Q N 关系曲线 从而由单机装机 6 75 万 kw 可得 Q 值 A 8 3 4 1 1 Hmax 的选择 1 校核水位四台机组发电 Hmax 89 83 6m 2 设计水位四台机组发电 Hmax 7 8m 3 正常蓄水位一台机组发电 2 水头损失 6 75 7 11 9 5 R Nkw 假定 N Q 做关系曲线如下 Q N关系曲线 0 100 200 300 400 500 600 0246810 N Q 图 4 1 下游水位为 64 4m Hmax 22 2m 4 1 1 Hmin 的选择 设计低水位四台机组发电 83m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 32 27 27 8 0 97 R NKW 万 9 81 R NQ HH 下上 将 N 及 Q 带入公式试算得到 65 9H 下 H 17 1m 加权平均水头为 H 19 7m av 设计水头 H 0 9H 17 7mr av 4 2 水电站水轮机组的选型 根据该水电站的水头变化范围 17 7m 22 2m 在水轮机型普表查得可选水轮 机有 ZZ560 ZZ460 下面进行选型比较计算 4 2 1 ZZ460 水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径 D1 D1 H 9 81QN 3 2 r 1r 式中 Nr 水轮发电机额定出力 kW 6 96 gr r gr N N Hr 设计水头 m 取 17 7m 设计流量 m s 它是限制工况下的 Q1p值 查表 3 7 得 1M Q 1 75 3 ms 水利水电工程专业毕业设计 33 原型水轮机的效率 由限制工况下的模型水轮机的效率修 正可得 由于转轮直径未知 为知 可先估算效率修正值 限制工况下的模 型水轮机的效率为 85 9 m D1 12m H 9 81QN 3 2 r 1r 直径偏大 4 2 2 ZZ560 水轮机方案的主要参数选择 1 转轮直径 D1 D1 H 9 81QN 3 2 r 1r 式中 Nr 水轮发电机额定出力 kW Nr 6 96 万 kw Hr 设计水头 m 取 17 7m 设计流量 m s 它是限制工况下的 Q1p值 查表 3 7 得 1M Q 2 0 m s 原型水轮机的效率 由限制工况下的模型水轮机的效率修 正可得 由于转轮直径未知 为知 可先估算效率修正值 限制工况下的模 型水轮机的效率为 81 0 m D1 7 4m H 9 81QN 3 2 r 1r 根据水轮机转轮直径模型水轮机尺寸系列的规定 由上述计算出的转轮直 径 选用比计算值稍大的转轮直径值 D1 7 5m 2 选择水轮机的转速 n 76 9 r min 1av 10 D Hnn 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 34 水轮机的转速一般采用发电机的标准转速 选择与上述计算值相近的发电 机标准转速 n 79r min P 38 3 效率及单位参数的修正 510 maxmax11 1 1 0 30 7 MMM DDHH 0 46m 3m 7 5m H 17 7m 89 M1 D M H 1 D maxM maxmax 1 1 0 635 M 考虑制造工艺 1 将不同角度时的效率及修正计算如下表 0 0 表 4 1 水轮机效率的修正 叶片转角 10 50510152023 maxM 87 888 488 988 487 385 983 580 2 max 92 392 693 092 691 991 189 587 4 max maxM 4 54 24 14 24 65 26 07 2 3 53 23 13 23 64 256 2 ZZ4460 水轮机最优工况的模型效率为 89 0 由于最优工况接近 maxM 0 0 于等转角线 故采用 3 1作为修正值 从而原型最高效率为 0 0 0 0 89 3 1 92 1 m0 0 0 0 0 0 限制工况的 81 0 则 22 22 由内插得 5 6 从而该 Mm 0 0 00 0 0 工况下原型水轮机效率 水利水电工程专业毕业设计 35 81 5 6 86 6 0 0 0 0 0 0 与假定值接近 4 水轮机的流量 水轮机在 Hr Nr 下工作时 1 95m s max Q rr 2 1r HHD81 9 N 水轮机最大引用流量 D12 461 47m s max Q 1max Q r H 电站机组台数为 4 台 所以 电站最大引用流量为 4 4 461 47 1845 88 m s max Q 5 工作范围检验 与特征水头 Hmin Hmax Hmin Hr对应的单位转速为 n 1max nD1 143r minminH n 1min nD1 126r minmaxH n 1r nD1 140 8 r minrH 6 吸出高度 Hs Hs 10 900 H 式中 水轮机安装高程 m 取 65 9m 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 36 气蚀系数 由水轮机的设计工况参数 137r min 1 r n 1 79m s 查 ZZ560 水轮机模型综合特性曲线可得 取 0 73 max Q 气蚀系数修正值 取 0 05 Hs 10 900 H 3 88m 4 0m 4 3 发电机的选择与尺寸估算 由发电机转速 n 79 r min 上下各差百分之十 67 5 82 5 出力 Nr 6 75x104 上下差百分之二十 5 44x104 8 16x104 套用 SF 96 1350 型全伞式发电机 图 4 1 发电机尺寸示意图 4 4 调速器与油压装置的选择 4 4 1 调速功计算 A 200 250 Q 1 136 1 42 x10 N m 30000N m max1 DH 6 水利水电工程专业毕业设计 37 最高水头 属大型调速器 max H D1 水轮机直径 4 4 2 接力器的选择 a 接力器直径 0 4 0 03 0 1 b D 直径 D1 s d max 1 670 o b Hmm D 选择与之相近且偏大的 700mm 的标准接力器 s d b 最大行程 1 4 1 8 max S max0 a 00 0max0ax 0 720 M M M D Z aa D 水轮机导叶最大开度 其中 D1 5m 时选用 1 5 则 1 5 720 1296mm max S c 接力器容积计算 23 max 1 2 Ss Vd Sm 4 4 3 调速器的选择 1 13 Ssm dVTV 选用 Ts 4S Vm 4 5m s 1 13 1 4 4 5265dmm 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 38 故选用 DST 300 型电气液压型调速器 4 4 4 油压装置 VK 18 20 VS 18 20m3 选用分离式油压装置 YZ 20 4 5 厂房桥吊设备的选择 设备型号 台数选择 最大起重量 382t 机组台数 4 台 选用一台双小车桥式起重机 额定起重量 200t 跨度 25m 根据厂房净宽确定 表 4 2 工作参数表 单台小车起重 t 跨度 lkm大车轨道名义起重量 t 主钩副钩 2 2002004025QU120 表 4 3 吊车梁主要尺寸表 主要尺寸 小车轨距 LT 小车轮距 KT 大车轮距 K 大梁底面 至轨道距 F 起重机最 大宽度 B 轨道中心 距起重机 外端距离 B1 轨道面至 起重机顶 端距离 H 580027005800250106804605000 轨道面至 缓冲器距 车轨中心 至缓冲器 操作室底 面至轨道 两小车 吊钩距 极限位置平衡吊 点至大 水利水电工程专业毕业设计 39 吊钩至轨 道 吊钩至轨道离 H1外端距离面 h3离 L hh1 中心距离 车轨顶 极限 主钩 副 钩 L1L2 120092025003600 130069016001800 109 吊具 双小车平衡梁 图 4 2 吊钩 沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析 40 5 水电站厂房 5 1 蜗壳和尾水管的计算 水头范围 HL1 深水波 183 01002 3 2 22 LLL R LHHLR L