湖南鎮(zhèn)水電站設(shè)計(jì)計(jì)算書

- 1 - 目目 錄錄 第一章 （空）2 第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物.2 第四章 水電站引水建筑物.16 第五章 水電站廠房24 第六章 專題：引水隧洞設(shè)計(jì)2 - 2 - 第一章第一章 （空）（空） 第二章第二章 樞紐布置、擋水及泄水建筑物樞紐布置、擋水及泄水建筑物 2.2.1.12.2.1.1 設(shè)計(jì)水位下： 波浪高度 2hl=0.0166Vf5/4D1/3=0.0166305/421/3=1.467m 波長(zhǎng) 2Ll=10.41.261/3=14.2m 波浪中心線高 2 2 4 0.4 2 hLHL hocthm LLL 安全超高 hc = 0.7m 壩頂超出靜水位高度 h = 2hl+ho+hc=1.26+0.4+0.7=2.92m 校核水位下： 波浪高度 2hl=0.0166Vf5/4D1/3=0.0166165/411/3=0.77m 波長(zhǎng) 2Ll=10.40.531/3=7.092m 波浪中心線高 22 2 40.72 10.2 27.996 hLHL hocthm LLL 安全超高 hc = 0.5m 壩頂超出靜水位高度 h = 2hl+ho+hc=0.77+0.26+0.5=1.53m 2.2.1.22.2.1.2 設(shè)計(jì)洪水位=237.5+2.92=240.42mh 設(shè) 壩頂高程= 校核洪水位+=239+1.53=240.53mh 校 壩頂高取 241m 0.26m - 3 - 2.2.2.12.2.2.1 基本剖面：基本剖面： 由應(yīng)力條件確定最小壩寬： H=241-111=130m ，=0.25 )2()1 ( 0 c H B 按穩(wěn)定條件確定最小壩寬： )( 0 c f KH B =24，=9.81 c 3 mkN 0 3 mkN K: 基本組合安全系數(shù)，查水工建筑物表 27 為 K=1.1。 代入數(shù)據(jù)得 128 24 (1)(2)0.25 9.81 B 1.1 128 24 (0.25) 9.81 B f 解得 =0.18 ， B=91m n=B/ H = = 0.13 0.18 91 128 m=0.59 H B)1 (1 0.18) 91 128 2.2.2.22.2.2.2 壩頂寬度=(8%10%)128=10.24m12.8m,取 12m 2.2.2.3 穩(wěn)定計(jì)算 130 130 - 4 - 表表 2-12-1 非溢流壩段設(shè)計(jì)工況下荷載計(jì)算成果非溢流壩段設(shè)計(jì)工況下荷載計(jì)算成果 荷 載 分項(xiàng) 系數(shù) 垂直力設(shè)計(jì)值 （KN） 水平力設(shè)計(jì)值(KN) 對(duì)壩底 中點(diǎn)力 臂(M) 力矩設(shè)計(jì)值(KN.m) 名 稱 符 號(hào) 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆時(shí)針順時(shí)針 W16345 47.75302973.75 W 2 328412.538.7512725984.38 自 重 W 3 1.0 125594.9-3.9489820.11 P11.0 78491 42.1 3309703.8 P21.08520 49.75423870 P31.0 2594.757.6719893 水 壓 力 p41.01814.5 48.4 87791.6 u11.0 24255.2 25 u21.2 1929.1 49 94526 9950.28 3 11.58 115257.5 揚(yáng) 壓 力 u31.2 3858.350.58195165.675 v11.2 1372.4 42.8 58743.3 浪 壓 力v21.2 1186.8544.352557.7 - 5 - 表表 2-22-2 非溢流壩段校核工況下荷載計(jì)算成果非溢流壩段校核工況下荷載計(jì)算成果 荷 載 分項(xiàng) 系數(shù) 垂直力設(shè)計(jì)值 （KN） 水平力設(shè)計(jì)值(KN) 對(duì)壩底 中點(diǎn)力 臂(M) 力矩設(shè)計(jì)值(KN.m) 名 稱 符 號(hào) 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆時(shí)針順時(shí)針 W11.06345 47.75302973.75 W 2 1.0328412.538.7512725984.38自 重 W 3 1.0125594.9-3.9489820.11 P11.0 80363.5 42.67 3428842.7 P21.08652.42 49.75430457.9 P31.0 3114.72 8.4 26475.12 水 壓 力 p41.02175.5 47.9 104170.2 u11.0 26575.3 u21.2 1916 49 93888 u31.2 3832 50.58 193822.6 揚(yáng) 壓 力 U 4 1.2988311.58114445 v11.2 339 48.3 16373.7 浪 壓 力v21.2 2964914510.5 - 6 - 2.2.2.32.2.2.3 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算 抗滑穩(wěn)定計(jì)算： 12092.21WUKN 5350.86PKN 則 （4- () 1.181.05 fWU KK P 6） 應(yīng)力計(jì)算（計(jì)入揚(yáng)壓力） （4-7） 2 6 y WUM BB （4-8） 2 6 y WUM BB ：上游面正應(yīng)力； y ：下游面正應(yīng)力； y B：計(jì)算截面沿上下游方向的寬度； ：所有外力對(duì)計(jì)算截面形心彎矩的矢量和。M 經(jīng)計(jì)算 10538.59MKN m 2 316.130 y KN m 2 439.63 yc KN mf :混凝土的抗壓強(qiáng)度 c f 故應(yīng)力滿足要求。 2.2.2.42.2.2.4 校核洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算校核洪水位時(shí)的應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算 抗滑穩(wěn)定計(jì)算： 12092.21WUKN 5350.86PKN 則 （4- () 1.181.05 fWU KK P 6） 430694KN 76081.8KN 2.941.05= 1472241 372 77291.8KN 428974KN 3.2 - 7 - 應(yīng)力計(jì)算（計(jì)入揚(yáng)壓力） （4-7） 2 6 y WUM BB （4-8） 2 6 y WUM BB ：上游面正應(yīng)力； y ：下游面正應(yīng)力； y B：計(jì)算截面沿上下游方向的寬度； ：所有外力對(duì)計(jì)算截面形心彎矩的矢量和。M 經(jīng)計(jì)算 10538.59MKN m 2 316.130 y KN m 2 439.63 yc KN mf :混凝土的抗壓強(qiáng)度 c f 故應(yīng)力滿足要求。 2.3.12.3.1 溢流壩段設(shè)計(jì)溢流壩段設(shè)計(jì) 溢流堰下泄流量的確定 通過溢流堰下泄流量： Q = Qs =5400 m3/s 設(shè)計(jì)狀況下： 取單寬流量 q = 100 m3/s 則 L = Q / q = 5400 / 100= 54 m 便于壩頂閘門的布置,可適當(dāng)加寬 L, 取 n =5, b = 12.5m , d = 4 m 則 Lo =L+ b (n - 1) = 54 + (5- 1) 4 = 70m 一個(gè)壩段寬度 b + d = 16.5m 由公式 ： Q = LmH3/2 g2 即 6250 = 62.5 0.93 0.5 H3/2 g2 解得： H = 13.3m 堰頂高程： 237.5-13.3= 224.2m 校核狀況下： 取單寬流量 q = Q / L =9700 / 62.5 = 136 m3/s 由公式 ： Q=LmH3/2 g2 即 9700=62.5 0.93 0.5 H3/2 g2 120748.9382.4K 279.22 - 8 - 解得： H = 19.7m 堰頂高程 ： 239 19.7= 219.3m 堰頂高程 224.2m , 正常蓄水位 232 m 閘門尺寸為：14 14m 的平面閘門 2.2.3.22.2.3.2 溢壩實(shí)用剖面設(shè)計(jì)溢壩實(shí)用剖面設(shè)計(jì) 上游弧段設(shè)計(jì)： 堰頂點(diǎn)上游用三段圓弧連接，堰頂下游亦用曲線方程表示。 WES 曲線設(shè)計(jì)： 由 WES 曲線的公式：Xn=KHdn-1y Hmax = 240 224.7= 14.8m Hd = (7595) 15.3 = 11.475 14.535 ,取 Hd = 13 m Y=x1.85/(2130.85) 令 y = 0.105 ,1 / m = 1/0.78 , 85 . 0 x 令 0.105= 1/0.78 , 85 . 0 x 解得 x = 19 ，y = 13.1,為便與畫圖求出一組數(shù)據(jù) 溢 流 面 x 2468101214161819 y y0.20.207071.1.6 62.2.6 64 45.5.6 67.7.5 59.9.5 511.11.9 913.13.1 1 反弧段設(shè)計(jì) 下游最高水位為 136.2m，根據(jù)鼻坎應(yīng)高出下游水深 1 2 m , 取反弧 段高程為 138m To = 23811125.9= 101.1m 2 2 2 10 hcog q hTo q= 100 m3/s , = 0.95 ,=,Hco 2.3920 R = (6 10) Hco = 14.34 23.9m 取 R = 20m ， 挑角20 2.3.32.3.3 穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算 - 9 - 設(shè)計(jì)洪水位情況： 表表 2-32-3 溢流壩設(shè)計(jì)工況下荷載計(jì)算成果溢流壩設(shè)計(jì)工況下荷載計(jì)算成果 荷 載 分項(xiàng) 系數(shù) 垂直力設(shè)計(jì)值 （KN） 水平力設(shè)計(jì)值(KN) 對(duì)壩底 中點(diǎn)力 臂(M) 力矩設(shè)計(jì)值(KN.m) 名 稱 符 號(hào) 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆時(shí)針順時(shí)針 W11.06480 49317520 W21.0156047.8774677.2 W31.0139979.516.032243913.8 自 重 W41.016718.441.75697993.2 P11.0 78109.7 41.4 3231283 P21.07867.6 52.39412262.2 靜 水 壓 力 P31.0 2594.7 7.67 19892.7 u11.0 24796.7 u21.2 11636.2 47.65 554462.7 揚(yáng) 壓 力 u31.2 11690 6.15 71893.5 Px1.2 1288.9 24.4 31449.2 動(dòng) 水 壓 力 Py1.25508.3 47.1 259454.1 185525.550702.478109.73883.6 4863439.5 3309857 合 計(jì) 134823.1 74226.1 1553582.5 壩趾抗壓承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 oS() R() rd1 1 o =1.1, =0.95，rd1=1.8 - 10 - S()=( )(1+) RR R RR WM T AJ 2 m = 134823.1 1553582.5 (54.8) 109.692596.5 2 (1 0.8 ) =3525 oS()=1.10.953525 =3.684MR()= =5.56 M a P rd1 1 10 8 . 1 1 a P 滿足要求。 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 oS()R() rd1 1 o =1.1，=0.85，rd1=1.2 S()= 74226.11kN R P R()=+ R f R W RRA c =0.83134823.1+0.3109.6 =111936.1kN oS() =1.10.9574226.11 =77566.280 B WR 2 6 B R a P 滿足要求. - 11 - 校核水位情況： 表表 2-42-4 溢流壩段校核工況下荷載計(jì)算成果溢流壩段校核工況下荷載計(jì)算成果 荷 載 分項(xiàng) 系數(shù) 垂直力設(shè)計(jì)值 （KN） 水平力設(shè)計(jì)值(KN) 對(duì)壩底 中點(diǎn)力 臂(M) 力矩設(shè)計(jì)值(KN.m) 名 稱 符 號(hào) 垂直向下 垂直向上水平向右 水平向 左 . 逆時(shí)針順時(shí)針 W11.06480 49317520 W21.0156047.8774677.2 W31.0139979.516.032243913.8 自 重 W41.016718.441.75697993.2 P11.0 80320.9 41.78 3355807.2 P21.08103.1 50.9412447.8 靜 水 壓 力 P31.0 3114.9 8.40 26164.9 u11.0 27168.6 u21.2 11615.2 47.65 553463.3 揚(yáng) 壓 力 u31.2 11667 6.15 71752.1 Px1.2 1217.7 24.4 29711.9 動(dòng) 水 壓 力 Py1.25203.9 41.70 217002.6 176484.952262.480320.94332.6 4896018.33104435.6 合 計(jì) 124222.5 75988.3 1791582.7 應(yīng)力穩(wěn)定計(jì)算 壩趾抗壓承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 - 12 - oS() R() rd1 1 o =1.1, =0.95，rd1=1.8 R()=10M c f a P S()=( )(1+) RR R RR WM T AJ 2 m = 124222.5 1791582.7 (54.8) 109.692596.5 2 (1 0.8 ) =3598 oS()=1.10.953598 =3.76MR()=10/1.8=5.56 M a P rd1 1 a P 滿足要求。 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 oS()R() 2 1/ d o =1.1，=0.85，rd1=1.2 S()= 76886.78kN oS()= 1.10.8575988.3 =71049kN0 B WR 2 6 B R 2 124222.5 6 ( 1791582.7 ) 109.6109.6 a P - 13 - 滿足要求. 第三章第三章 水能規(guī)劃水能規(guī)劃 3.13.1 水頭水頭 HmaxHmax，HminHmin，HrHr 的選擇的選擇 表表 3-13-1 水頭試算成果水頭試算成果 Q Q1 1(231m)(231m)2 2H1H1H HNfNf 200231124.04 106.96104.82205656.8 170231123.878107.122104.98175074.4 160231123.824107.176105.032164858.98 165231123.851107.149105.01169967.99 166231123.855107.147105.00170991.72 正常蓄水 位(1 臺(tái)) 165.1231123.854107.146105.00170061.3 Q Q1 1(191.2m)(191.2m)2 2H1H1H HNfNf 300191.2124.49 66.7165.3758192401 260191.2124.3166.8965.5522167197.44 265191.2124.332566.867565.53170355.45 264191.2124.3366.8765.5326169718.95 設(shè)計(jì)低水 位（4 臺(tái)） 264.5191.2124.3366.8765.543170033.63 Q Q1 1(237.5m)(237.5m)2 2H1H1H HNfNf 160237.5123.824113.676111.4174857.33 150237.5123.77113.73 111.455 4 16400.6 155237.5123.796113.704111.43169434.76 設(shè)計(jì)洪水 位（4 臺(tái)） 155.6237.5123.801113.699111.43170034.3 Q Q1 1(239m)(239m)2 2H1H1H HNfNf 160239123.824115.176112.81177164.6 150239123.77115.23112.94166169.7 校核洪水 位（4 臺(tái)） 154239123.781115.219112.94170122.97 綜上,Hmax = 121.25m Hmin = 73.8m Hav = 102.65 m 3.2.1 HL200 方案主要參數(shù)選擇 1 1、轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)輪直徑 D D1 1 查表水電站3-6 得限制工況下單位流量 QiM=950L/S=0.95m3/S 效率 m89.4，由此初步假定原型水輪機(jī)在此工況下的單位流量 QiQin=0.95m3/S,假定效率 93 水輪機(jī)額定力 Nr=4.251049544736.8kW 設(shè)計(jì)水頭 Hr=Hav=97.53m - 14 - HrHQ Nr D ri 1 81 . 9 =2.26m 取之相近而偏大的標(biāo)稱直徑 D12.5m 2 2、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 n n 計(jì)算計(jì)算 HL200 最優(yōu)工況下 Mmax=90.7%,模型轉(zhuǎn)輪直徑 D1M=0.46m 則原型效率 1 5 1 max1 (1max)96.8% M D M D N=268.6r/min 選用與之接近且偏大的同步轉(zhuǎn)速 n=300r/min 3.3.單位轉(zhuǎn)速單位轉(zhuǎn)速 n n 的修正值的修正值 )1-Mmaxmax/(10Mnni , 10 max/ Mmax-1)0.7%3% m nin 故單位轉(zhuǎn)速可不加修正，Qi 也可不加修正 最后求得 93.%， 1max1 0.770.95QQ D12.5m n=300r/min 4 4、工作范圍檢驗(yàn)、工作范圍檢驗(yàn) 在 Hr,Nr條件下 mm 33 1max1 2 22 0.754/0.95/ 9.81 1 Nr QQmsms DHH 則水輪機(jī)最大引用流量 Qmax=D1=47.75m3/s 1max QHr 與特征水頭 Hmax、Hmin、Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為: min 1max68.11 /minnnDHr max 1min87.3 /minnnDHr 0.78 48 70.57r/min 92.65r/min - 15 - 174.03 /min r nnDHrr 5 5、吸出高度、吸出高度 HsHs 計(jì)算計(jì)算 設(shè)計(jì)工況下參數(shù) = 74.03 r/min 1r n =754L/s max1 Q 氣蝕系數(shù) 0.102 0.018 H)( 900 0 . 10 Hs 水輪機(jī)安裝位置的海拔高程，初始計(jì)算取下游平均水位海拔 H水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭 計(jì)算得 Hs1.82m-4m 3.2.2 HL180 方案參數(shù)選擇 1 1、轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)輪直徑 D D1 1 查表水電站得限制工況下單位流量 QiM=860L/S=0.86 3 /ms 模型效率 m89.5%,初步假定 91% 轉(zhuǎn)輪直徑 1 2.37 9.81 Nr m QHr Hr 取與之相近且偏在標(biāo)稱直徑 D12.5 m 2 2、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速 n n 計(jì)算計(jì)算 最優(yōu)工況下 n10M67 r/min 假定 n10n10M n=ni/1271.5 /minHDr 取與之相近且偏大的同步轉(zhuǎn)速 n300rmin 3 3、效率修正及單位參數(shù)修正、效率修正及單位參數(shù)修正 最優(yōu)工況mD46 . 0 1%92max 75.94r/min 264.67r/min - 16 - % 3 . 94)1 (15 1 1 maxmax D D M 效率修正值=94.3%-92%=2.3%.=1%，則1.3 則 max=Mmax+=92%+1.5%=93.3% =M+=89.5%+1.3%=90.8%(與上述假定相差不大) 單位轉(zhuǎn)速修正 1.7%-4m 第四章第四章 水電站引水建筑物水電站引水建筑物 4.2.1 隧洞洞徑 設(shè)計(jì)水位下四臺(tái)機(jī)滿發(fā)隧洞流量 Q=196.8m3/S 0.8 49.2 70.57r/min 92.65r/min 75.94r/min - 17 - Q=196.8 m3/SvD 2 4 1 414 . 3 4 1 2 D 假定有壓隧洞中的經(jīng)濟(jì)流速 v=4m/s, 則隧洞直徑=7.92mvQD/4 4.2.2 隧洞進(jìn)口頂部采用橢圓曲線連接，俯視或直線型喇叭口，內(nèi)部斷面為矩形， 橢圓曲線方程為 22 22 1 104 xy a=1.01.5 D=8.4412.66m b= D=2.814.22m 3 1 2 1 4.2.5 淹沒深度計(jì)算 6.27m,一般0.8d,故最終取 6.34m. cr SCVd cr S Scr閘門低于最低水位的臨界淹滅深度 C經(jīng)驗(yàn)禾數(shù) 取 C0.55 d-閘門孔口高度 閘門底版高程 H178m 4.2.7 6.2m. 3 max 7 5.2Q D H 同理求得其它分岔管部分?jǐn)嗝?D1= =5.49m 取 5.5m 3 7 5.2 (46.4 3) /102 D2=4.6m 取 4.6m 3 7 5.2 (55.54 2) /102 D3= = 3.49m 取 3.5m 73 5.2 55.54 /102 4.2.8.1 托馬斷面 1. Q=170000/(9.8196%91.1%74)=268m3/s 2. 壓力引水道水頭損失 a) 進(jìn)口, , , =0.1,m 2 1 1 1 h 2 v g 1 1 268 4.2 8 8 Q vm s A 2 1 4.2 0.10.09 2 9.81 h 圖4-4 岔管示意圖 - 18 - b) 攔污欄, =1.82 , v2=1.0m/s 4 3 2 ( ) sin s d 4 3 200 1.035 () sin70 125 2 2 1.0 1.820.09 2 9.81 hm c) 門槽, 3=0.1, v3=4.2m/s, 2 3 4.2 2 0.10.18 2 9.81 hm d.矩變圓， 4=0.05,v4=(4.2+5.76)/2=4.98m/s, 2 4 4.98 0.050.06 2 9.81 hm e.圓變矩, 5=0.1, v5=4.98m/s， 2 5 4.98 0.10.12 2 9.81 hm f.矩變圓， 6=0.05 ，v6=4.98 m/s， 2 6 4.98 0.050.06 2 9.81 hm g.隧洞拐彎， 7=0.131+0.1632( )7/2 ()1/2 R D 90 =0.1310.1632()7/2()1/2=0.062，v7=5.76 m/s 7.7 40 20.5 90 2 7 5.76 0.0620.1 2 9.81 hm 8=0.131+0.1632( )7/2 ()1/2=0.08，v8=5.76m/s 7.7 40 34 90 2 8 5.76 0.080.14 2 9.81 hm hwmo= 1+2+.+ 8 g v 2 2 1 g v 2 2 2 g v 2 2 8 =0.84m Hf=11005.762/(R1/6)2R=11005.762/(1.9251/6)21.925 n 1 012 . 0 1 =2.2m Hwo= hwmo+ Hf=0.84+2.2=3.04m. 壓力管道部分 a. 進(jìn)口漸縮段， 1=K1K2=0.250.27=0.0675 ，V1=8.9m/s - 19 - b.拐彎， 22 0.131+0.1632( )7/2()1/2=0.0945 ，V2=8.9m/s 6.2 2090 45 C.拐彎， 3=2=0.0945，V3=8.9m/s 分叉管 分岔 1， 4=（0.58q22+0.26q2-0.03） ，q2=1/4, 4=-0.001,V4=8.9m/s 分岔 2， 5=（0.58q22+0.26q2-0.03） ，q2=1/3, 4=-0.007,V4=8.5m/s 分岔 3， 22 622 2 0.40.1 0.95(1)(1.30.3) 2 qqctg 22 1 (1 0.9)0.4(1)(1) 2 ctgq q q20.5，3/4.6=0.65, ,代入上式得，107/r D 22 3.5 /4.60.58 ， 2 0.46 1 5.6/vm s h. 蝴蝶閥 8=0.18 V = 6.9m/s, hwmo=0.0675+0.0945+0.0945+0.001+ 2 8.9 2 9.81 2 8.9 2 9.81 2 8.9 2 9.81 2 8.9 2 9.81 0.007+0.46+0.18=2.6m 2 8.5 2 9.81 2 6.9 2 9.81 2 6.9 2 9.81 hfm = =(210+70)8.92 / 89.642 1.55=1.7m Rc Lv 2 2 hwm =hwmo+hfm = 2.6+1.7=4.3m 3. =+ Rc L 2 g2 1 g2 =1100/(1.9251/6)21.925+ 012 . 0 1 8 . 92 1 81 . 9 2 =0.066+0.05+0.01=0.136 H1=Hmin-hwo-3hwmo=74-3.04-34.3=58.06m Fk= m2 1100 46.5 330 2 0.136 9.81 58 為了保證大波動(dòng)衰減，調(diào)壓室的斷面必須大于臨界斷面，并有一定的安全 余量，取 1.067 - 20 - Fk= 1.067330=352m2 4.2.8.3 調(diào)壓室設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單式調(diào)壓室簡(jiǎn)單式調(diào)壓室 最高涌浪最高涌浪 正常蓄水位 =231.0m , 造率 n 取可能的最小值，為 n= 0.012 丟棄負(fù)荷,l 流量從 176.5減至 0s m3 水力半徑 R = D / 4 = 7.7/4=1.925 m 謝才系數(shù) C = 1 / n =92.94 6 1 R 1 6 1 1.925 0.012 f = =46.54 2 1 4 D 2 1 3.14 7.7 4 2 m Vo = Qo / f =176.5/46.54=3.79m/s 計(jì)算系數(shù) S S = = 80.2m 0 2 0 2 w gFh Lfv 2 1100 46.54 3.79 2 9.81 352 1.327 Xo = =1.327/80.2= 0.016 S hwo 計(jì)算下式的負(fù)根 0maxmax ln(1)XXX 0.016 代入上式 0 X maxmax 0.016ln(1)XX 經(jīng)試算 Xm = - 0.169 上涌浪高：0.169 80.2 = 13.55m 調(diào)壓室內(nèi)最高水位 231+ 13.55= 244.55m 最低涌浪最低涌浪： 死蓄水位 = 191.2 m n 取可能的最大值為 0.014 增加負(fù)荷 - 21 - 考慮兩種情況：一是上述最高涌浪后發(fā)生最低涌浪。 maxmax22 ln(1)ln(1)XXXX 22 0.169ln(1 0.169)ln(1)XX 22 ln(1)0.1285XX = 0.1691X A1 = 0.169 - ln (1 + 0.169)=0.01285 計(jì)算下式的負(fù)根 Ln (1 + X2)X2 = -0.01285 試算： X2 = - 0.152( 負(fù)根 ) 上涌浪高 0.15280.2=12.2m 調(diào)壓室內(nèi)最高水位 23112.2= 243.2m 另一種是機(jī)組增荷所產(chǎn)生的最低涌浪 假設(shè)機(jī)組負(fù)荷從突增至，若0.5 0 mQ 0 Qm 62 . 0 0 0 min 1)1)(9 . 0025 . 0 275 . 0 (1 m mXm h Z w 2 0 2 0 w gFh LfV 2 2 1100 46.54 3.79 120.9 9.81 352 1.327 0 min min w h Z X 0.62 0.5 1 ( 120.90.275 0.50.025 0.0120.9)(1 0.5) 1 120.9 =5.9 所以 5.91.3277.8m; minmin0w ZXh 水面高程 191.27.8 = 183.4m 由于簡(jiǎn)單式調(diào)壓室自上而下具有相同的斷面，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，在正常 運(yùn)行時(shí)隧洞與調(diào)壓室的連接處水頭損失較大，當(dāng)流量變化時(shí)調(diào)壓室中 水位波動(dòng)的幅度較大，衰減較慢，所需調(diào)壓室的容積較大，因此一般 多用于低水頭電站。而本電站水頭達(dá)到 102m。所以不適用。 - 22 - 2 2、阻抗式、阻抗式 蓄水位 Q = 165.1m/s , H = 231 m n 取 0.012 丟棄負(fù)荷 1.327 wo hm 水力半徑 R = 7.7 / 4 =1.925m 謝才系數(shù) C = 1 / n =92.94 6 1 R f = =46.54 2 1 4 D 2 1 3.14 7.7 4 2 m Vo = Qo / f =176.5/46.54=3.79m/s 計(jì)算系數(shù) S S = = 80.2m 0 2 0 2 w gFh Lfv 2 1100 46.54 3.79 2 9.81 352 1.327 Xo = =1.327/80.2= 0.016 S hwo 初步定阻抗孔的直徑： d = 4 m，得 r2m 則 阻 抗 孔 的面積： 22 3.14 212.56Wrm 取 = 7 Vo = 3.8m/s 則 Ko = = g Vo 2 2 2 3.8 75.15 2 9.81 = = hwo Ko5.15 3.88 1.327 將 = 3.88 Xo = 0.016 Ln ( 1 + (1 +) Xm ) (1 + )Xm = Ln 1 -(1 +) Xo (1 + )Xo 試算： 得 Ln ( 1 + (1 +3.88) Xm ) (1 +3.88)Xm = Ln ( 1 -(1 +3.88)3.88 0.016 ) (1 +3.88 )0.016 Ln ( 1 + 4.88 Xm ) 4.88Xm = - 0.438 Xm = - 0.137 上涌浪高 0.13780.2=10.98m 調(diào)壓室內(nèi)最高水位 231+ 10.98= 241.98m, 最低涌浪: - 23 - 死蓄水位 Q = 264.5m/s, n 取 0.014 增加負(fù)荷 謝才系數(shù) C = 1 / n = 92.94 6 1 R f = =46.54 2 1 4 D 2 1 3.14 7.7 4 2 m Vo = Qo / f =5.82m/s hwo = 0.842.2 +2.24 = 0.88m hf = = m RC lV 2 22 2 1100 5.82 2.24 92.941.925 2 0 2 0 w gFh LfV 2 2 1100 46.54 3.79 120.9 9.81 352 1.327 hwo Z min = 1 + ( + - 0.9 ) (1 m ) ( 1 - )m275 . 0 5 . 0 1 . 0 0.62 0.65 m = 4.29 Zmin = hwo 4.29=3.77m 水面高程 191.2-3.77= 187.73m 將簡(jiǎn)單式調(diào)壓室的底部，用斷面較小的短管或孔口與隧洞和壓力 管道連接起來，即為阻抗式調(diào)壓室，由于進(jìn)調(diào)壓室的水流在阻抗孔口 處消耗了一部分的能量，所以水位波動(dòng)幅度減小了，衰減加快了，因 而所需的調(diào)壓室的體積小于簡(jiǎn)單式，正常運(yùn)行時(shí)水頭損失小，但由于 阻抗的存在，水錘波不能完全反射，隧洞中可能受到水錘的影響，所 以此調(diào)壓室形式不適合本水電站。 3 差動(dòng)式調(diào)壓室 最低涌浪 死蓄水位 Q = 264.5 m/s , = 191.2 m n 取 0.014 突增負(fù)荷 小井面積 d = 7.7m S =46.54m2 大井面積 d = ,取 d19m S = 283.39m2 4S 14 . 3 4S hwo=3.04m 初取 = 0.8 c = 0.6 Vo =5.82m/S H - 24 - =64.83 22 22 1100 46.54 5.82 ()9.81 (283.3946.54) 3.04 /()46.54/(46.54283.39) 11 22 21(1)21(1 0.5 33 wo LfVo g FsFw h FsFsFw m ） min 0.1 10.5 64.830.275 0.50.5)(1 0.5) 64.83 X （ 0.62 0.5 (1) 0.65 64.83 =3.3 Zmin=3.33.04=10.032m 最低涌浪水位 =191.2-10.032= 181.17m 低 從進(jìn)水口到調(diào)壓室處坡降為 0.5% , 進(jìn)水口處閘門中心線高程=180.26m 調(diào)壓室處隧洞中心線高程=174.76m 大井中水流入升管時(shí)需孔口阻抗系數(shù) ， = =12.2 H 2 2 )1 ( min m m hwo Z 2 2 3.250.5 (1 0.5) 阻抗水頭損失為 hwo = 143.04=37.09m H 孔口面積 Qo m Qo = Q w )min(2 2 hwomZg W = )min(2 )1 ( 2 hwomZgQ Qom = 2.7 m2 d阻 = = 1.85m w4 最高涌浪最高涌浪 正常蓄水位, Q =165.1m/s , = 231.0 m 正 n 取 0.012 丟棄負(fù)荷 = = 21.7 c H 2 2 c H hwo = 1.327m - 25 - 假設(shè) Zm = - 10 m = 10Zm 相應(yīng)的大井體積為： W = Fw (hwo - Zm) =283.39(1.327+ 10) = 3209.9 升管溢流量 3 1.327 10 (1)73.12 24.88 1.327 QbQom 溢流水舌厚 2/32/3 73.12 ()()1.41 1.87.7 Qb hbm MB Zb = 10 1.41 = 8.59 Xmax = = -7.53 maxZ hwo 10 1.327 Xb = = = 6.47 (負(fù)) Zb hwo 8.59 1.327 2 1 ln1 7.530.15( 6.477.53) 0.37.5346.54/(46.54283.39) 2 1 0.32 7.5321 7.53 1 324.88 Lfvo W ghwo =9600m3 由于 W w , 所以不符合繼續(xù)試算. 最高涌浪試算過程最高涌浪試算過程 假設(shè) Zm10.00 20.00 17.00 17.50 18.80 大井體積 W3209.96 6043.86 5193.69 5335.38 5533.76 升管溢流量 Qb73.12 34.64 45.00 43.22 40.76 溢流水舌厚 hb1.41 0.86 1.02 1.00 0.96 ZbZb8.59 19.14 15.98 16.50 17.24 XmaxXmax-7.54 -15.07 -12.81 -13.19 -13.72 XbXb-6.47 -14.42 -12.04 -12.44 -12.99 lfvo2/2ghwo 66603.20 66603.20 66603.20 66603.20 66603.20 ln 0.13 0.06 0.08 0.07 0.07 0.88 0.85 0.86 0.86 0.85 WW9600.41 5085.95 5884.03 5731.75 5532.75 當(dāng) Zmax18.8m， 由于 W w , 所以符合。兩者已經(jīng)很接近，故最大上涌浪 18.8m 最高涌浪 Zmax = 18.8 m - 26 - 調(diào)壓室最高水位 231+ 18.8 = 249.8m 第五章第五章 水電站廠房水電站廠房 5.1.2 發(fā)電機(jī)重量 23 1 272.6( ) f S GfKt ne K1系數(shù)，懸式 K1=810，這里取 9 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重=Gf=122.3t 2 1 發(fā)電機(jī)飛軸力矩 GD2=1219.m2 5.1.4 調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速設(shè)備選擇 1、調(diào)速功計(jì)算 A=（200250）QD1 30000N.mmaxH Hmax最高水頭 （屬大型調(diào)速器） D1水輪機(jī)直徑 2、 a 接力器選擇 bo/D1=0.2 bo=0.5m 直徑 ds=D1 1 max369 bo Hmm D 選擇與之相近且偏大的 ds=375mm 的標(biāo)準(zhǔn)接力器 b 最大行程 Smax=(1.41.8)aomax a0max水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度 244.6（t） 370mm - 27 - a0max= a0 Mmax 0 260.9 DoZ M mm DoMZo 采用系數(shù) 1.6,則 Smax=0.417m C、接力器容積計(jì)算 23 max0.089 2 s Vds Sm 1.13/ ssvm dVT 選用 Ts=4S Vm=4.5m/s 79dmm 故選用 DT-80 型電氣液壓型調(diào)速器 3、油壓裝置 VK=（1820）VS=1.6021.78m3 選用組合式油壓裝置 HYZ-2.5 分離 型油壓設(shè)備。 5.1.4 廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算 (1)(1) 機(jī)組段長(zhǎng)度機(jī)組段長(zhǎng)度 A、蝸殼層 L=蝸殼最大寬度 C+蝸殼間混凝土厚度 D+2 倍外墻厚度 B、 =4.88+4.006+3=11.886m C、 尾水管層 L=尾水管出口寬（包括中墩）B+尾水閘墩厚 T D、 = 6.8+21.6=8.8m C、 發(fā)電機(jī)層 L=發(fā)電機(jī)定子外徑+2 倍風(fēng)道寬+風(fēng)道間過道寬 =6+4+20.5=11m 綜上比較，可確定機(jī)組間距 12m 5.2.2 寬度 由于廠房設(shè)置蝴蝶閥，故廠房寬度取決于下部尺寸， 取廠房寬度為 17m。 - 28 - 5.2.3 廠房各層高程確定 （1 1）水輪機(jī)安裝高程）水輪機(jī)安裝高程 HL180-LJ-250 0 115.450.0180.25115.72 2 b ZswHsm （2 2）尾水管底板高程）尾水管底板高程 0 11 115.720.256.5109 2 b Zshm h1尾水管高度（m） bo導(dǎo)葉高度（m） （3 3）水輪機(jī)層地面高程）水輪機(jī)層地面高程 4 =ZS+r2+h3=115.82+1.415+1=118.3m 4 r2蝸殼進(jìn)口半徑 h3蝸殼進(jìn)口斷面上部尺寸 4 4）發(fā)電機(jī)層定子安裝高程）發(fā)電機(jī)層定子安裝高程 =118.3+2+1=121.3m 5 （5 5）發(fā)電機(jī)層地面高程）發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式）（定子埋入式） =+h1+h2=121.3+2.97+1.03=125.3m校核洪水位 127m 6 5 （6 6）裝配場(chǎng)地面高程）裝配場(chǎng)地面高程 采用發(fā)電機(jī)層和裝配場(chǎng)層同高方案，裝配廠高程 125.3m。 （7 7）吊車軌頂?shù)母叱蹋┑踯囓夗數(shù)母叱?=125.3+0.5+1.2+1+10=138m； 6 115.2+0.5+0.115=115.82m 115.82-0.25-6.5=109m - 29 - ； （8 8）廠房頂部高程）廠房頂部高程 =138+2.5+1.8+0.5+0.4+1.1=143.1m。 7 第六章第六章 專題：引水隧洞專題：引水隧洞設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 引水隧洞