畢業(yè)設(shè)計(jì)水利樞紐工程下壩線右岸軸流式電站初步設(shè)計(jì)方案含cad圖

目錄HYPERLINK\l"_Toc169433201"1設(shè)計(jì)基本資料1HYPERLINK\l"_Toc169433202"1.1工程概述1HYPERLINK\l"_Toc169433203"1.2水文氣象資料1HYPERLINK\l"_Toc169433204"1.2.1特征水位及流量1HYPERLINK\l"_Toc169433205"1.2.2水文資料2HYPERLINK\l"_Toc169433206"1.2.3泥沙3HYPERLINK\l"_Toc169433207"1.2.4氣象3HYPERLINK\l"_Toc169433208"1.3工程地質(zhì)與水文地質(zhì)4HYPERLINK\l"_Toc169433209"1.3.1工程地質(zhì)資料4HYPERLINK\l"_Toc169433210"1.3.2壩址工程地質(zhì)條件4HYPERLINK\l"_Toc169433211"1.3.3天然建筑材料5HYPERLINK\l"_Toc169433212"2樞紐總體布置6HYPERLINK\l"_Toc169433213"2.1工程等別和建筑物級(jí)別確定6HYPERLINK\l"_Toc169433214"2.2水利樞紐的分類及布置原則6HYPERLINK\l"_Toc169433215"2.3壩址選擇6HYPERLINK\l"_Toc169433216"2.4壩型的選擇7HYPERLINK\l"_Toc169433217"2.4.1重力壩7HYPERLINK\l"_Toc169433218"2.4.2土石壩7HYPERLINK\l"_Toc169433219"2.4.3拱壩8HYPERLINK\l"_Toc169433220"2.5廠房型式及位置8HYPERLINK\l"_Toc169433221"2.6重力壩的設(shè)計(jì)9HYPERLINK\l"_Toc169433222"重力壩剖面的設(shè)計(jì)原則9HYPERLINK\l"_Toc169433223"2.6.2壩頂高程的確定9HYPERLINK\l"_Toc169433224"溢流壩設(shè)計(jì)11HYPERLINK\l"_Toc169433225"3水輪發(fā)電機(jī)組選擇13HYPERLINK\l"_Toc169433226"3.1水輪機(jī)的選型13HYPERLINK\l"_Toc169433227"3.2水輪機(jī)型號(hào)的選擇14HYPERLINK\l"_Toc169433228"3.2.1型水輪機(jī)主要參數(shù)的確定14HYPERLINK\l"_Toc169433229"3.2.2型水輪機(jī)主要參數(shù)的確定16HYPERLINK\l"_Toc169433230"3.2.3方案比較25HYPERLINK\l"_Toc169433231"3.3安裝高程的確定25HYPERLINK\l"_Toc169433232"3.4蝸殼的選擇與計(jì)算26HYPERLINK\l"_Toc169433233"3.4.1蝸殼斷面型式26HYPERLINK\l"_Toc169433234"3.4.2蝸殼的水力計(jì)算26HYPERLINK\l"_Toc169433235"3.5尾水管的選擇與計(jì)算29HYPERLINK\l"_Toc169433236"尾水管的示意圖29HYPERLINK\l"_Toc169433237"3.5.2尾水管尺寸的計(jì)算29HYPERLINK\l"_Toc169433238"3.6水輪機(jī)重量估算30HYPERLINK\l"_Toc169433239"3.7發(fā)電機(jī)的選擇31HYPERLINK\l"_Toc169433240"水輪發(fā)電機(jī)的型式選擇31HYPERLINK\l"_Toc169433241"3.7.2水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻方式及其選擇31HYPERLINK\l"_Toc169433242"水輪發(fā)電機(jī)外形尺寸估算31HYPERLINK\l"_Toc169433243"3.7.4水輪發(fā)電機(jī)重量估算34HYPERLINK\l"_Toc169433244"3.8調(diào)速系統(tǒng)的選擇35HYPERLINK\l"_Toc169433245"3.8.1調(diào)速器的選擇35HYPERLINK\l"_Toc169433246"3.8.2油壓裝置的選擇38HYPERLINK\l"_Toc169433247"3.8.3主變壓器的選擇40HYPERLINK\l"_Toc169433248"3.9起重設(shè)備40HYPERLINK\l"_Toc169433249"3.9.1吊車形式的選擇40HYPERLINK\l"_Toc169433250"3.9.2主要工作參數(shù)的選擇40HYPERLINK\l"_Toc169433251"4廠區(qū)樞紐及電站廠房布置設(shè)計(jì)43HYPERLINK\l"_Toc169433252"4.1廠區(qū)樞紐布置設(shè)計(jì)43HYPERLINK\l"_Toc169433253"4.2輔助設(shè)備的選擇44HYPERLINK\l"_Toc169433254"4.2.1油系統(tǒng)設(shè)備地布置44HYPERLINK\l"_Toc169433255"4.2.2壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備的布置45HYPERLINK\l"_Toc169433256"4.2.3供水系統(tǒng)設(shè)備的布置45HYPERLINK\l"_Toc169433257"4.2.4排水系統(tǒng)設(shè)備的布置45HYPERLINK\l"_Toc169433258"4.3主廠房各層的布置45HYPERLINK\l"_Toc169433259"4.3.1水輪機(jī)層的布置45HYPERLINK\l"_Toc169433260"4.3.2發(fā)電機(jī)層的布置46HYPERLINK\l"_Toc169433261"4.3.3尾水管層的布置47HYPERLINK\l"_Toc169433262"4.3.4蝸殼層的布置47HYPERLINK\l"_Toc169433263"4.4主廠房尺寸的確定47HYPERLINK\l"_Toc169433264"4.4.1主廠房的總長(zhǎng)度47HYPERLINK\l"_Toc169433265"4.4.2主廠房的寬度的計(jì)算49HYPERLINK\l"_Toc169433266"4.4.3廠房各高程的確定49HYPERLINK\l"_Toc169433267"4.5副廠房的布置51HYPERLINK\l"_Toc169433268"副廠房的組成52HYPERLINK\l"_Toc169433269"4.5.2副廠房的位置的方案比較52HYPERLINK\l"_Toc169433270"4.5.3副廠房的平面布置52HYPERLINK\l"_Toc169433271"4.6廠房的通風(fēng)、空調(diào)、采暖與采光54HYPERLINK\l"_Toc169433272"4.6.1通風(fēng)55HYPERLINK\l"_Toc169433273"4.6.2空氣調(diào)節(jié)56HYPERLINK\l"_Toc169433274"4.6.3采暖、防潮和除濕56HYPERLINK\l"_Toc169433275"4.6.4采光57HYPERLINK\l"_Toc169433276"5吊車梁的設(shè)計(jì)58HYPERLINK\l"_Toc169433277"5.1概述58HYPERLINK\l"_Toc169433278"5.2吊車梁的荷載及截面58HYPERLINK\l"_Toc169433279"吊車梁截面尺寸的擬定58HYPERLINK\l"_Toc169433280"荷載的確定59HYPERLINK\l"_Toc169433281"5.3吊車梁的內(nèi)力計(jì)算60HYPERLINK\l"_Toc169433282"5.4吊車梁的截面設(shè)計(jì)63HYPERLINK\l"_Toc169433283"5.4.1豎向截面的強(qiáng)度計(jì)算63HYPERLINK\l"_Toc169433284"5.4.2橫向截面的強(qiáng)度計(jì)算66HYPERLINK\l"_Toc169433285"5.4.3抗扭計(jì)算68HYPERLINK\l"_Toc169433286"5.5裂縫寬度驗(yàn)算70HYPERLINK\l"_Toc169433287"5.5.1最大裂縫寬度允許值71HYPERLINK\l"_Toc169433288"5.5.2裂縫寬度計(jì)算參數(shù)71HYPERLINK\l"_Toc169433289"5.5.3荷載效應(yīng)短期組合71HYPERLINK\l"_Toc169433290"5.5.4荷載效應(yīng)長(zhǎng)期組合72HYPERLINK\l"_Toc169433291"5.6撓度驗(yàn)算72HYPERLINK\l"_Toc169433292"5.6.1構(gòu)件允許撓度73HYPERLINK\l"_Toc169433293"5.6.2確定截面特性73HYPERLINK\l"_Toc169433294"梁剛度計(jì)算73HYPERLINK\l"_Toc169433295"5.6.4撓度驗(yàn)算74HYPERLINK\l"_Toc169433296"6廠房穩(wěn)定計(jì)算與分析75HYPERLINK\l"_Toc169433297"6.1荷載計(jì)算75HYPERLINK\l"_Toc169433298"6.1.1廠房自重75HYPERLINK\l"_Toc169433299"6.1.2機(jī)電設(shè)備重766.1.3下游水壓力76HYPERLINK\l"_Toc169433300"6.1.4上游水壓力77HYPERLINK\l"_Toc169433301"6.1.5揚(yáng)壓力77HYPERLINK\l"_Toc169433302"6.1.6波浪壓力79HYPERLINK\l"_Toc169433303"6.1.7泥沙壓力80HYPERLINK\l"_Toc169433304"水重81HYPERLINK\l"_Toc169433305"6.2荷載計(jì)算組合81HYPERLINK\l"_Toc169433306"6.3整體穩(wěn)定計(jì)算82HYPERLINK\l"_Toc169433307"抗滑穩(wěn)定計(jì)算82HYPERLINK\l"_Toc169433308"抗浮穩(wěn)定計(jì)算84HYPERLINK\l"_Toc169433276"參考文獻(xiàn)85HYPERLINK\l"_Toc169433276"致謝86附件1：開題報(bào)告附件2：文獻(xiàn)綜述附件3：譯文及原文影印件附圖1設(shè)計(jì)基本資料1.1工程概述金溪電航樞紐工程，位于蓬安縣金溪場(chǎng)附近的嘉陵江干流上，距蓬安縣城約31km，上游與規(guī)劃中的新政電航樞紐工程相銜接，下游與已建成的馬回電站相銜接。該工程分上、下壩線兩個(gè)方案，相距約2.3km，其中，上壩線方案壩址以上控制流域面積73441km2，下壩線方案壩址以上控制流域面積73529km2。水庫正常蓄水位310.00m，相應(yīng)庫容1.453億m3，總庫容4.602億m3；電站裝機(jī)容量150MW，設(shè)計(jì)水頭14.5m（最大水頭16.8m），引用流量1148m3/s，年發(fā)電量7.1022億kW·h，枯水年枯期平均出力42.9MW；通航建筑物為船閘,上游最高通航水位310.00m，上游最低通航水位298.27m，下游最高通航水位305.62m，下游最低通航水位292.70m，最大水級(jí)為17.3m。本工程是一個(gè)發(fā)電與航運(yùn)相結(jié)合，兼有旅游、養(yǎng)殖等效益的綜合利用水利水電工程。1.2水文氣象資料特征水位及流量（1）樞紐上、下游特征水位及流量見表1－1：表1－1樞紐上、下游特征水位及流量項(xiàng)目特征水位（m）流量（m3/s）上游下游正常蓄水位310.00——排沙水位308.00295.05～2297.888—正常發(fā)電310.00294.151148設(shè)計(jì)洪水313.38311.9130900校核洪水319.28317.4543200兩年一遇洪水303.17302.4511700十年一遇洪水308.77307.5521800（2）上、下壩線動(dòng)能指標(biāo)見表1－2：表1－2上、下壩線動(dòng)能指標(biāo)1裝機(jī)容量MW1501502設(shè)計(jì)水頭m14.514.53設(shè)計(jì)流量m114811484年發(fā)電量萬kW·h71023718885年利用小時(shí)h473547936最大/最小水頭m16.8/10..416.8/10..87加權(quán)平均水頭m15.4015.61水文資料（1）多年平均流量見表1－3表1－3多年平均流量月項(xiàng)目123456789101112年平均流量(m3//s)216191218392696914181015501780979499282797徑流分配(%)2.32.02.34.17.39.619.016.218.610.35.33.0100（2）頻率洪水及相應(yīng)流量見表1－4表1－4頻率洪水及相應(yīng)流量頻率P（%）0.21.02.03.33102050流量（m3/s）43200346003090028100218001770011700（3）壩址處的水位流量關(guān)系泥沙（1）懸移質(zhì)金溪電航樞紐壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量5209萬t，多年平均含沙量2.97kg/m3。輸沙量年內(nèi)分配不均，主要集中在汛期（6～9月），占全年輸沙量的90%以上。金溪樞紐懸移質(zhì)顆粒級(jí)配見表1—5:表1—5金溪樞紐懸移質(zhì)顆粒級(jí)配粒徑(mm)0.0070.010.0250.050.10.250.51.0小于其粒徑沙重百百分率（%）2026.856.284.496.299.5100100特征粒徑最大1mm，中值值0.02mmm，平均：：0.0333mm（2）推移質(zhì)金溪電航樞紐河段推移質(zhì)年輸沙量為9.7萬t，河床質(zhì)最大粒徑200mm，中數(shù)粒徑26mm，平均粒徑40mm。氣象金溪場(chǎng)電航樞紐工程附近有蓬安和南部?jī)蓺庀笳?。?jù)蓬安氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫17.3℃，極端最高氣溫40.5℃，極端最低氣溫-4.3℃。多年平均降水量1008.0mm，多年平均蒸發(fā)量962.7mm。多年平均相對(duì)濕度80％。據(jù)南部氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年平均風(fēng)速1.4m/s,最大風(fēng)速18.7m/s(相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镹)。根據(jù)蓬安縣氣象站資料統(tǒng)計(jì)，多年逐月平均氣象要素及極值見表1—6：表1—6多年平均氣象要素及極值月項(xiàng)目123456789101112年氣溫(℃)6.48.312.517.82224.827.427.722.617.712.87.917.3降雨量(mm)13.315.131.975.412413118515014284.737.916.91008相對(duì)濕度(%)83797676757879778385848480風(fēng)速(m/s)11.31.61.71.61.51.51.41.41.11.10.91.4最大風(fēng)速(m3//s)10.7111513.713.31410.718.711.714.713.311.318.7極值：—最高氣溫(℃)40.5最低氣溫(℃)-4.31.3工程地質(zhì)與水文地質(zhì)工程地質(zhì)資料（1）該工程地烈震基本度小于Ⅵ度，不考慮地震荷載。（2）樞紐區(qū)位于金溪鎮(zhèn)上游700m至下游1600m范圍內(nèi)，河流流向由近EW向轉(zhuǎn)為S20°E，河谷開闊，河床寬緩，水力平均坡降1‰，河流落差較小?？菟诤铀?90m，河水面寬約280～350m；正常蓄水位310m時(shí)，河水面寬490～550m?，F(xiàn)代主河床位于左岸，右岸為高漫灘。鉆孔查明河床覆蓋層變化較大，上壩線河床覆蓋層厚度5～14m，最厚為ZK85號(hào)孔一帶，厚16.81m，左岸深，右岸淺；下壩線河床覆蓋層3～11m，最深21.30m（ZK17），最淺1m左右，左岸較淺，右岸較深，中部最淺。壩址工程地質(zhì)條件（1）上壩址工程地形、地質(zhì)條件上壩線兩岸地形不對(duì)稱，左岸地形下緩上陡，323m高程以下平均坡度約35°左右，323m以上大于67°，局部近直立。右岸為Ⅱ級(jí)基座階階地，階面高高程319～323m，高高出河水面226～30m，階地地覆蓋層厚88～10m，具二二元結(jié)構(gòu)，表表部為粉土和和粉質(zhì)粘土，厚厚5～8m，下部為為砂卵礫石，厚厚2～5m?；鶐r面面較為平坦，分分布高程3110.5～314.5mm。階地后緣緣被沖溝切割割，溝底高程程308～312m，整整個(gè)階地呈條條帶狀分布，寬寬約150～220m。階階地前緣基巖巖裸露，呈近近直立的陡坎坎，高10～14m。（2）下壩址工程地形、地地質(zhì)條件下壩線兩岸地形基基本對(duì)稱，呈呈陡緩相間的的階梯狀，在在308～309m高程程以下至河漫漫灘邊緣岸坡坡近直立，陡陡坎高8～15m，兩岸岸均殘存有ⅡⅡ級(jí)基座階地地，階面高程程313～316m，寬寬度25～30m。左岸岸階地不完整整，基座基本本裸露，局部部為砂卵礫石石層覆蓋。右岸階地特征較為為明顯，階地地前緣基巖裸裸露，后緣為為坡積物覆蓋蓋，階地覆蓋蓋層具二元結(jié)結(jié)構(gòu)，表部為為粉質(zhì)粘土，厚厚約1～3m，下部為砂砂卵礫石，厚厚1～2m。310～325m高程程地形較平緩緩，坡度100～30度，325mm高程以上地地形較陡，基基巖大部份出出露。高程3340～345m兩岸岸皆有Ⅲ級(jí)階地殘留留，呈條帶狀狀分布，寬220～40m，覆蓋蓋層厚3～5m。天然建筑材料本階段勘察按普查查精度要求進(jìn)進(jìn)行，經(jīng)勘測(cè)測(cè)該工程區(qū)天天然建筑材料料料源豐富，砂砂礫石料場(chǎng)有有俞家壩料場(chǎng)場(chǎng)、盛家壩料料場(chǎng)、下唐家家壩料場(chǎng)、上上唐家壩料場(chǎng)場(chǎng)、中包料場(chǎng)場(chǎng)。各料場(chǎng)水水下開采深度度按3m計(jì)，共計(jì)計(jì)礫石（5～80mm級(jí)）凈凈儲(chǔ)量4233.89萬m3，砼用粗骨骨料三級(jí)配55～20mm、20～40mm、40～80mm分級(jí)級(jí)儲(chǔ)量分別為為133.772萬m3、153.001萬m3、231.339萬m3，分級(jí)儲(chǔ)量量均能滿足規(guī)規(guī)范規(guī)定的設(shè)設(shè)計(jì)所需2倍的要求，砼砼粗骨料質(zhì)量量總體較好，滿滿足“規(guī)程”的質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)技術(shù)要求。2樞紐總體布置2.1工程等別和和建筑物級(jí)別別確定本工程以發(fā)電與航航運(yùn)相結(jié)合，兼有旅游、養(yǎng)養(yǎng)殖等效益的的綜合利用水水利水電工程程。根據(jù)SDJ112-78《水水利水電工程程樞紐等級(jí)劃劃分及洪水標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》，由裝裝機(jī)容量為1150MW可可得工程規(guī)模模為中型，工工程等別為Ⅲ等；有總庫庫容4.6002億m3，可得工程程規(guī)模為大（2）型，工程等別為Ⅱ等。綜上，該工程為大大（2）型，工程程等別為Ⅱ等；主要建建筑物級(jí)別22級(jí)，次要建建筑物3級(jí)，臨時(shí)建建筑物為4級(jí)。2.2水利樞紐紐的分類及布布置原則水利樞紐按承擔(dān)任任務(wù)的不同可可分為防洪樞樞紐、灌溉樞樞紐、發(fā)電樞樞紐、航運(yùn)樞樞紐等。而大大多情況下都都是多目標(biāo)的的集合利用樞樞紐。按壩型型可分為重力力壩樞紐、拱壩樞樞紐、土石壩壩樞紐及水閘閘樞紐等。水利樞紐布置必須須充分考慮地地形，地質(zhì)條條件，使各種種水工建筑物物都能布置在在安全可靠的的地基上，并并能滿足建筑筑物的尺度和和布置要求以以及施工的必必需條件，樞樞紐布置使各各個(gè)不同功能能的建筑物在在其位置上各各得其所，在在運(yùn)行中相互互協(xié)調(diào)，充分分有效地發(fā)揮揮所承擔(dān)的任任務(wù)。在滿足足基本要求的的前提下，力力求建筑物布布置緊湊，一一物多用，減減少工程量，降降低造價(jià)。同同時(shí)要充分考考慮美學(xué)要求求。一個(gè)大型型水利樞紐工工程的總體布布置是一項(xiàng)復(fù)復(fù)雜的工程，需需要按系統(tǒng)工工程分析方法法進(jìn)行論證確確定。2.3壩址選擇擇壩址選擇與樞紐布布置密切相關(guān)關(guān)，不同壩型型軸線應(yīng)采取不同的的壩型和樞紐紐布置，同一一壩址也可以以有不同的壩壩型和樞紐布布置方案，通通過經(jīng)濟(jì)比較較擇優(yōu)選出壩壩軸線位置及及相應(yīng)的合理理壩型和樞紐紐布置。壩址選擇與地質(zhì)條條件密切相關(guān)關(guān)，理想壩址址地質(zhì)條件是是強(qiáng)度高，透透水性好，不不易風(fēng)化，沒沒有構(gòu)造缺陷陷的巖基，但但一般來說，壩壩址在地質(zhì)上上總是存在缺缺陷，因此，在在選用壩址時(shí)時(shí)應(yīng)用實(shí)際出出發(fā)。不僅要要慎重考慮壩壩基地質(zhì)條件件，還要求庫庫區(qū)及壩址兩兩岸的邊坡有有足夠的穩(wěn)定性。壩壩址地形條件件與壩型選擇擇和樞紐布置置有著密切關(guān)關(guān)系。除此之外，地形條條件在很大程程度上會(huì)影響響壩址。一般般來說，壩址址宜選在河谷谷狹窄地段，壩壩軸線較短，可可以減少壩體體工程量，還還要考慮便于于施工導(dǎo)流等等等，因此需需要全面分析析。結(jié)合考慮慮，選擇最有有利的壩址，對(duì)對(duì)于此工程：：（1）從地質(zhì)條件看：下下壩線河床覆覆蓋層3-11m，較上壩線線的5-14m淺，能減少少工程開挖量量；（2）從施工條件看：下下壩線河床比比較窄，顯然然相同條件下下，工程量較較小。（3）從水流條件看：由由基本資料，金金溪電航工程程上、下壩線線壩下80mm水位流量關(guān)關(guān)系線圖可知知，在相同的的流量下，下下壩線更容易易抬高水位，對(duì)對(duì)以發(fā)電為主主的樞紐是有有利的；（4）從經(jīng)濟(jì)方面考慮：：上壩線處河河床雖高于下下壩線，且對(duì)對(duì)外交通比下下壩線近，但但其靠生活區(qū)區(qū)較近，需要要遷移居民，耗耗資較大，不不利于經(jīng)濟(jì)合合理原則。綜合以上所有因素素來看，在滿滿足樞紐布置置和施工導(dǎo)流流的前提下，下壩線工程量較小，壩軸線構(gòu)造更簡(jiǎn)單，因此，選下壩線作為壩址。2.4壩型的選選擇重力壩重力壩主要依靠壩壩體自重產(chǎn)生生的抗滑力來來滿足穩(wěn)定要要求；同時(shí)依依靠壩體自重重產(chǎn)生的壓應(yīng)應(yīng)力來抵消由由于水壓力所所引起的拉應(yīng)應(yīng)力以滿足強(qiáng)強(qiáng)度要求。（1）重力壩主要有以下下幾個(gè)方面的的優(yōu)點(diǎn)：①安全可靠。重力壩壩剖面尺寸大大，壩內(nèi)應(yīng)力力較低，筑壩壩材料強(qiáng)度高高，耐久性好好，因而抵抗抗洪水漫頂、滲滲漏、地震和和戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的的能力都比較較強(qiáng)。②對(duì)地形、地質(zhì)條件件適應(yīng)性強(qiáng)。任任何形狀的河河谷都可以修修建重力壩。③樞紐泄洪問題容易易解決。重力力壩可以做成成溢流的，也也可以在壩內(nèi)內(nèi)不同高程設(shè)設(shè)置泄水孔，一一般不需要另另設(shè)溢洪道或或泄水隧洞，樞樞紐布置緊湊湊。④便于施工導(dǎo)流。在在施工期可以以利用壩體導(dǎo)導(dǎo)流，一般不不需要另設(shè)導(dǎo)導(dǎo)流隧洞。⑤施工方便。大體積積混凝土可以以采用機(jī)械化化施工，在放放樣、立模和和混凝土澆筑筑方面都比較較簡(jiǎn)單，并且且加強(qiáng)、修復(fù)復(fù)、維護(hù)或擴(kuò)擴(kuò)建也比較方方便。（2）重力壩的缺點(diǎn)主主要是壩體剖剖面尺寸大，材材料用量多，把把體應(yīng)力較低低，材料的強(qiáng)強(qiáng)度不能充分分發(fā)揮，而且且需要嚴(yán)格的的溫度控制措措施，壩基與與地基的接觸觸面積大，相相應(yīng)的壩體揚(yáng)揚(yáng)壓力大，對(duì)對(duì)穩(wěn)定不利。土石壩土石壩是世界壩工工建設(shè)中應(yīng)用用最為廣泛和和發(fā)展最快的的一種壩型，它它之所以得到到廣泛應(yīng)用和和發(fā)展有以下下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以就地、就近取取材，節(jié)省大大量水泥、木木材和鋼材，減減少工地的外外線運(yùn)輸量。（2）能適應(yīng)各種不同的的地形、地質(zhì)質(zhì)和氣候條件件。（3）大容量、多功能、高高效率施工機(jī)機(jī)械的發(fā)展，提提高了土石壩壩的施工質(zhì)量量，加快了進(jìn)進(jìn)度，降低了了造價(jià)，促進(jìn)進(jìn)了高土石壩壩建設(shè)的發(fā)展展。但土石壩壩頂不能溢溢流，施工導(dǎo)導(dǎo)流不如混凝凝土壩方便，壩壩體的斷面大大，土料填筑筑的質(zhì)量易受受氣候的影響響。拱壩拱壩須是固接與基基巖的空間殼殼體結(jié)構(gòu)，在在平面上呈凸凸向上游的拱拱形，其拱冠冠剖面豎直的的或向上游凸凸出的曲線形形，壩體結(jié)構(gòu)構(gòu)既有拱作用用又有梁作用用。由于拱壩壩剖面較薄，壩壩體幾何形狀狀復(fù)雜，因此此，對(duì)于施工工質(zhì)量、建筑筑材料強(qiáng)和防防滲要求等都都較重力壩嚴(yán)嚴(yán)格。除此之之外，拱壩對(duì)對(duì)地形的要求求是岸坡平順順無突變，在在平面上向下下游收縮的峽峽谷段。本設(shè)設(shè)計(jì)的兩岸地地形不適合建建拱壩。綜合分析以上三種種壩形的優(yōu)缺缺點(diǎn)，在校核核洪水位時(shí)的的流量和泄流流量都較大，需需要開敞式的的壩體泄流形形式，由于土土石壩自身不不能在壩頂溢溢流的缺點(diǎn)，不不能滿足防洪洪的需要，故故選用重力壩壩作為設(shè)計(jì)壩壩型。2.5廠房型式及及位置根據(jù)該工程地形、地地質(zhì)情況，有有兩種參考方方案可供選擇擇，分別為方案一：采用河床床式方案二：采用岸邊邊式下面對(duì)以上兩種方方案進(jìn)行分析析：采用岸邊式電站形形式是不適宜宜的，這是因因?yàn)椋嚎菟谄诤铀?990m，河水水面寬約2880～350m；正正常蓄水位3310m時(shí)，河河水面寬4990～550m。現(xiàn)現(xiàn)代主河床位位于左岸，右右岸為高漫灘灘。鉆孔查明明河床覆蓋層層變化較大，下下壩線河床覆覆蓋層3～11m，最深深21.300m（ZK17），最淺1m左右，左左岸較淺，右右岸較深，中中部最淺。且在壩軸線處兩岸岸邊坡較陡峻峻，另外兩岸岸肩強(qiáng)風(fēng)化相相對(duì)較深，這這些問題都會(huì)會(huì)增加工程開開挖量，加大大投資。顯然然采用岸邊式式電站是不行行的。同時(shí)由教材《水電電站建筑物》可可知當(dāng)水頭不不大時(shí)，安裝裝有水輪發(fā)電電機(jī)組的廠房房本身能承受受上游水壓力力，成為擋水水建筑物的一一部分，即河河床式水電站站。本電站的的設(shè)計(jì)水頭==14.5mm,水頭較低，因因此，經(jīng)綜合合分析，本電電站最終選用用方案一，即即采用河床式式廠房，并將將其布置在右右岸。2.6重力壩的的設(shè)計(jì)重力壩剖面的設(shè)計(jì)計(jì)原則重力壩剖面的設(shè)計(jì)計(jì)原則：（1）滿足穩(wěn)定和輕度的的要求，保證證大壩安全；；（2）工程量?。唬?）運(yùn)用方便；（4）便于施工；（5）美觀。重力壩的基本剖面面是指壩體在在自重、靜水水壓力和揚(yáng)壓壓力主要荷載載作用下，滿滿足穩(wěn)定和強(qiáng)強(qiáng)度要求，并并使工程量最最小的三角形形基本剖面。壩頂高程的確定壩頂高程應(yīng)高于校校核洪水位，壩壩頂上游防浪浪墻頂?shù)母叱坛?，?yīng)高于波波浪頂高程。壩頂高程=｛正常常蓄水位+正｝與｛校核核洪水位+校｝中的較大大值。.1波浪要素的計(jì)算影響波浪形成的因因素很多，目目前主要用半半經(jīng)驗(yàn)公式確確定波浪要素素，SDJ211-78《混凝土重重力壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》對(duì)峽谷谷地區(qū)，V0〈20m/s及D〈20Km的水水庫采用官廳廳公式計(jì)算（如如圖2.1）：(2-1))(2-2))(2-3)式中L—波長(zhǎng)，m；D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m；H—壩前水深，m；hl—波浪高度，規(guī)定當(dāng)當(dāng)gD/Vo2=20～250時(shí)，hl累計(jì)頻率5%%的波高；gDD/Vo2=250～1000時(shí)，hl累計(jì)頻率100%的波高。要要推算累計(jì)頻頻率1%的波高h(yuǎn)1%=1.224×h5%%，m；hz—波浪中心線高于靜靜水面的高度度，m；Vo—計(jì)算風(fēng)速，設(shè)計(jì)洪洪水位時(shí)宜用用相應(yīng)洪水期期多年平均最最大風(fēng)速1..5～2.0倍；校校核洪水位時(shí)時(shí)宜用相應(yīng)洪洪水期多年平平均最大風(fēng)速速，m/s；g—重力加速度，取99.81m//s2。圖2.1波浪要要素示意圖.2超高值△hh的計(jì)算壩頂高于靜水位的的超高值△h按下式計(jì)算算：△h=hl++hc+hz（2-4）式中h1%—累計(jì)計(jì)頻率為1%%的波高；hz—波浪中心線線超出靜水位位的高度，mm；hc—安全超高，mm。根據(jù)SDJ21--78《混凝土重重力壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》，安全全超高取值如如表2-1：表2-1安全超高高h(yuǎn)c值m荷載組合（運(yùn)用情況）壩的安全級(jí)別ⅡⅢ基本組合（正常運(yùn)運(yùn)用）0.50.4特殊組合（非常運(yùn)運(yùn)用）0.40.3分別計(jì)算設(shè)計(jì)情況況和校核情況況，計(jì)算成果果表2-2：表2-2壩頂高程程計(jì)算成果表表計(jì)算情況風(fēng)速Vo（m/s）波浪高度hl（mm）波浪長(zhǎng)度L（m）安全加高h(yuǎn)c（mm）壩前水深H（m）靜水超高h(yuǎn)z（mm）超高△h（m）壩頂高程（m）設(shè)計(jì)情況37.42.21219.7310.519.31.24.445314.445校核情況18.70.939.8550.428.580.4251.979321.259.3壩頂高程的的確定由于是取壩頂高程程較大值，經(jīng)經(jīng)表2—2比較可以得得出壩頂高程程為321..259m，考慮水庫庫綜合利用情情況取3222.3m，上游面設(shè)置置擋水墻以阻阻擋庫水的波波浪，防止水水流溢過壩頂頂發(fā)生事變。防防波墻高度取取1.2m。綜合上述：壩頂高高程H=3222.3-1..2=3211.1m，則壩高為為321.11-290..7=30..4m。溢流壩設(shè)計(jì).1孔口型式的的選擇溢流重力壩既需擋擋水又要泄水水，要滿足穩(wěn)穩(wěn)定、強(qiáng)度、泄泄水要求。因因此，需要有有合適的孔口口尺寸，較好好的溢流面滿滿足泄水要求求，而使溢流流面不會(huì)被高高速水流中的的幾個(gè)問題所所破壞。因此，為使重力壩壩具有足夠的的泄流能力，將將孔口型式設(shè)設(shè)為開敞溢流流式。.2設(shè)計(jì)流量的的確定由資料給定，校核核洪水位時(shí)，流流量為432200m3/s，相應(yīng)下下游水位3117.45mm。設(shè)計(jì)洪水水位時(shí)最大流流量為309900m33/s，相應(yīng)下下游水位3111.91mm。.3大壩下泄流流量的確定由下式可以計(jì)算得得出單寬流量量：（2-5）式中—為經(jīng)過電電站和泄水孔孔等下瀉的流流量，；—為系數(shù)，正常運(yùn)用用時(shí)取0.775～0.9，校核核運(yùn)用時(shí)取11.0。校核情況下：((2-5)設(shè)計(jì)情況下：(2-5))綜合查看下壩線壩壩址地質(zhì)條件件，通過帷幕幕灌漿等措施施進(jìn)行地基處處理，單寬流流量取1000～230。.4孔口凈寬的的擬定溢流孔德總凈寬BB，每個(gè)孔口口凈寬為b，孔數(shù)為n，則：一般b=6~188m，閘門寬寬高比1.00～2.0（《水水工建筑物》），其中單寬流量是按地質(zhì)條件進(jìn)行選取的。孔口寬度計(jì)算成果見表2-3：根據(jù)以上計(jì)算，溢溢流壩孔口總總凈寬2244m，假定每每孔寬度144m，則孔數(shù)數(shù)n=16孔。表2-3孔口寬度度計(jì)算計(jì)算情況流量Q（m3//s）單寬流量q（mm3/(s·mm)）孔口凈寬B（m）設(shè)計(jì)情況29881.6130～230130.35～2230.633校核情況42052130～230182.8～3223.5.5溢流壩段總總長(zhǎng)度的確定定初擬中墩厚d=33m，邊墩厚厚t=1.5mm，則溢流壩壩段的總長(zhǎng)度度B0為：B0=nb+(n-11)d+2tt=16×114+（16-1）×3+2××1.5=2273m(2--6)3水輪發(fā)電機(jī)組組選擇3.1水輪機(jī)的的選型水電站的裝機(jī)容量量等于機(jī)組臺(tái)臺(tái)數(shù)和單機(jī)容容量的乘積。根根據(jù)已確定的的裝機(jī)容量，就就可以擬定可可能的機(jī)組臺(tái)臺(tái)數(shù)方案。在在選擇機(jī)組臺(tái)臺(tái)數(shù)時(shí)可從下下列方面考慮慮：（1）機(jī)組臺(tái)數(shù)與機(jī)電設(shè)設(shè)備制造的關(guān)關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)增多時(shí)，機(jī)機(jī)組單機(jī)容量量減小，尺寸寸減小，因而而制造及運(yùn)輸輸都有比較容容易，這對(duì)于于制造能力和和運(yùn)輸條件較較差的地區(qū)是是有利的。但但實(shí)際上小機(jī)機(jī)組單位千瓦瓦消耗的材料料多，制造也也較麻煩，故故一般都希望望選用較大的的機(jī)組。（2）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站站投資的關(guān)系系當(dāng)選用的機(jī)組臺(tái)數(shù)數(shù)較多時(shí)，不不僅機(jī)組本身身單位千瓦的的造價(jià)高，而而且隨著機(jī)組組臺(tái)數(shù)的增加加。相應(yīng)的閘閘門、管道、調(diào)調(diào)速器，輔助助設(shè)備和電氣氣設(shè)備的套數(shù)數(shù)就要增加，電電氣結(jié)線也較較復(fù)雜，廠房房平面尺寸也也需加大，機(jī)機(jī)組安裝維護(hù)護(hù)的工作量也也增加，因此此從這些方面面來看，水電電站單位千瓦瓦的投資將隨隨臺(tái)數(shù)的增加加而增加。但但另一方面，采采用小機(jī)組則則廠房的起重重能力、安裝裝場(chǎng)地、機(jī)坑坑開挖量都可可縮減，因此此又可減小一一些水電站投投資?？偟膩碚f，機(jī)組臺(tái)臺(tái)數(shù)變化要引引起水電站投投資變化，在在大多數(shù)情況況下，臺(tái)數(shù)增增多將增大投投資。（3）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電電站運(yùn)行效率率的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)增多能夠夠增加水電站站的電能，但但當(dāng)增多到一一定程度，再再增多時(shí)對(duì)水水電站的運(yùn)行行效率就不會(huì)會(huì)有顯著的影影響了。當(dāng)水電站在電力系系統(tǒng)中擔(dān)任基基荷工作時(shí)，選選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)數(shù)少，可合水水輪機(jī)在較長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以最最優(yōu)工況運(yùn)行行，合水電站站保持較高的的平均效率。（4）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電電站運(yùn)行維護(hù)護(hù)工作的關(guān)系系機(jī)組臺(tái)數(shù)多，單機(jī)機(jī)容量小，運(yùn)運(yùn)行方式就比比較靈活，機(jī)機(jī)組發(fā)生事故故后所產(chǎn)生的的影響小，檢檢修也較容易易安排。但因因運(yùn)行操作次次數(shù)隨之增加加，發(fā)生事故故的機(jī)率增高高了，同時(shí)管管理人員增多多，運(yùn)行費(fèi)用用也提高了。因因此不宜選用用過多的機(jī)組組臺(tái)數(shù)。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相相近時(shí)，應(yīng)盡盡量采用機(jī)組組臺(tái)數(shù)較少的的方案，但為為了水電站運(yùn)運(yùn)行的可靠性性和靈活性，大大中型水電站站一般選4--6臺(tái)。故綜合考慮，采用用四臺(tái)機(jī)組。又又裝機(jī)容量，。所以單機(jī)容量為為由《機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)冊(cè)》，知（3-1）式中—水輪機(jī)機(jī)的額定出力力，MW；—發(fā)電機(jī)的額定出力力，MW；—發(fā)電機(jī)效率，一般般取。所以，(3-1))3.2水輪機(jī)型型號(hào)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)水頭，參參照金鐘元《水水力機(jī)械》附附表1，可以有兩兩種選型方案案，分別為方方案一（型水水輪機(jī)）和方方案二（型水水輪機(jī)）。這這就需要將兩兩種水輪機(jī)都都列入比較方方案，對(duì)其參參數(shù)分別予以以計(jì)算和選定定。型水輪機(jī)主要參數(shù)數(shù)的確定水輪機(jī)主要參數(shù)的的計(jì)算主要依依據(jù)《水電站站機(jī)電設(shè)計(jì)手手冊(cè)》。.1轉(zhuǎn)輪直徑的的計(jì)算（3-2）式中=38265；=14.5。由附表1中得型水水輪機(jī)在限制制工況下，。在初步計(jì)計(jì)算中可取，并假定定=86.33%。所以（3-2）查轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑系系列表，取與與之接近且偏偏大的直徑，=8.0m。.2轉(zhuǎn)速的計(jì)算算（3-3）式中，。查附表表1型水輪機(jī)在在最優(yōu)工況下下，，初步設(shè)計(jì)時(shí)假定定，上式中的的選用原型最最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速速。所以，查教材《水水力機(jī)械》表表4—7，取。.3效率修正值值的計(jì)算由附表1查得：型型水輪機(jī)在最最優(yōu)工況下模模型的最高效效率=89..6%,模型轉(zhuǎn)輪的的直徑=0..39m。則則原型水輪機(jī)機(jī)的最高效率率：=94.3%（3-4）考慮到制造水平的的情況，取ξ=1.0%%,由于水輪機(jī)機(jī)所應(yīng)用的蝸蝸殼和尾水管管的型式與模模型基本相似似，故取。則則效率修正值值為：（3-5）由此可求得水輪機(jī)機(jī)在限制工況況的效率應(yīng)為為：（與假定相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值值可按下式計(jì)計(jì)算：(3-6)所以,（3-6）按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可可不加修正，同同時(shí)單位流量量也可不加修修正。由上可見，原假定定的，，是正確的。那那么上述計(jì)算算及選定的，也是正確的的。.4工作范圍的的檢驗(yàn)在選定，后，水輪機(jī)機(jī)的及各種特特征水頭對(duì)應(yīng)應(yīng)的即可算出出：水輪機(jī)在，下工作作時(shí)，其即為為，所以（3-7）則水輪機(jī)的最大引引用流量為：：(3-8)與特征水頭，，對(duì)對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速分別為：：(3-3)(3-3)(3-3))在型水輪機(jī)的主要綜綜合特性曲線線圖上,分別畫出=1146.066r/minn，=117..11，的直線，由由圖可見，由由這三條直線線與效率線所所圍成的水輪輪機(jī)相似工作作范圍（陰影影部分）不包包含該特性曲曲線的高效率率區(qū)。型水輪機(jī)水輪機(jī)主主要參數(shù)的確確定由金鐘元《水力機(jī)機(jī)械》附表1查得該型水水輪機(jī)在最優(yōu)優(yōu)工況下，單單位轉(zhuǎn)速，單單位流量，效效率，氣蝕系系數(shù)；限制共況下下，效率，氣蝕蝕系數(shù)。.1轉(zhuǎn)輪直徑的的計(jì)算[Hs]=0m時(shí)時(shí)，對(duì)應(yīng)的氣氣蝕系數(shù)（3-9）式中—為水電站海海拔高程,初步計(jì)算時(shí)時(shí)采用下游平平均水位高程程,此處取正常常發(fā)電水位2294.155m；—是氣蝕修正系數(shù),,查金鐘元《水水力機(jī)械》圖圖2-16可取取0.0688；H—是設(shè)計(jì)水頭14..5m。于是＝0.5999（3-9）從模型綜合特性曲曲線選用工況況點(diǎn)（，0.599）處流量。同同時(shí)模型效率率，初步假定定。所以（3-2）式中：=388.265××103KW=14.5查反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪標(biāo)準(zhǔn)直徑徑系列表，選選與之相近并并偏大的直徑徑，取。.2轉(zhuǎn)速的計(jì)算算轉(zhuǎn)速的計(jì)算可按下下式計(jì)算：（3-3）式中—原型水輪機(jī)相應(yīng)的的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，；—加權(quán)平均水頭，mm。查磁極對(duì)數(shù)與同步步轉(zhuǎn)速系列表表，選與之相相近并偏大的的，所以。.3效率修正值的計(jì)算算對(duì)于軸流轉(zhuǎn)槳式水水輪機(jī)，必須須對(duì)其模型綜綜合特性曲線線圖上的每個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)角的效率率進(jìn)行修正。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)角為時(shí)的的原型水輪機(jī)機(jī)的最大效率率可以用以下下公式計(jì)算：：（3-4）查金鐘元《水力機(jī)械械》附表2，得，，并已知，。帶入式(3-4)可得：（3-10）葉片在不同轉(zhuǎn)角時(shí)時(shí)的可由模型型綜合特性曲曲線查得，從從而求出相應(yīng)應(yīng)值的原型水水輪機(jī)的最高高效率。當(dāng)選取效率的制造造工藝影響的的效率修正值值和不考慮異異形部件的影影響時(shí)，便可可計(jì)算出不同同轉(zhuǎn)角時(shí)的效效率修正值為為：（3-5）其計(jì)算結(jié)果見下表表3—1：表3—1ZZ5600型水輪機(jī)效效率修正值計(jì)計(jì)算表葉片轉(zhuǎn)角（）-10-50+5+10+15+20+23（%）87.688.588.988.387.485.983.379.0（%）91.992.592.892.491.890.989.286.4（%）4.34.03.94.14.45.05.97.4（%）3.33.02.93.13.44.04.96.4查ZZ560型水輪輪機(jī)最優(yōu)工況況的模型效率率為，接近轉(zhuǎn)角線線，故采用==2.9%，從而得到到原型最高效效率為：（3-11）已知在限制工況點(diǎn)點(diǎn)（，0.599）處的模型型效率為，而而該工況點(diǎn)處處于和等轉(zhuǎn)角線之之間，用內(nèi)差差法求得該點(diǎn)點(diǎn)的=4.99%。所以該工工況點(diǎn)的原型型效率為。（與與上述假定的的接近）由于（3-6）故單位轉(zhuǎn)速可不作作修正，同時(shí)時(shí)單位流量也也可不作修正正。由此可見，以上選選用的和是正確的。.4工作范圍的的檢驗(yàn)計(jì)算在選定的，的情況況下，水輪機(jī)機(jī)在最大的和和各種特征水水頭下相應(yīng)的的值分別為：：在設(shè)計(jì)水頭=144.5以額定定出力Nr工作時(shí)，其其相應(yīng)的最大大單位流量為為：（3-7）則水輪機(jī)的最大引引用流量為：：=1.62×722×=302.227m3/s(3-88)對(duì)值：在設(shè)計(jì)水頭==14.5時(shí)時(shí)(3-33)在最大水頭=166.8時(shí)(33-3)在最小水頭=100.8時(shí)((3-3)在ZZ560型水輪輪機(jī)的主要綜綜合特性曲線線圖上,分別畫出=1159.755r/minn，=128..09和的直線，由由圖可見，由由這三條直線線與效率線所所圍成的水輪輪機(jī)工作范圍圍基本上包含含了該特性曲曲線的高效率率區(qū)，所以對(duì)對(duì)于型水輪機(jī)機(jī)方案，所選選定參數(shù)=77.0,=75是合理理的。.5吸出高度HHs的計(jì)算在設(shè)計(jì)工況（，）時(shí)時(shí)，由教材《水水電站》中的的圖1—9可查的。所以以，=0.1322m>[Hss]=0m。滿滿足要求。.6運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪繪制對(duì)某一具體水輪機(jī)機(jī)，轉(zhuǎn)輪直徑徑和轉(zhuǎn)速固定不不變。為擬定定機(jī)組運(yùn)行方方式，考察機(jī)機(jī)組動(dòng)力特性性，分析計(jì)算算機(jī)組或整個(gè)個(gè)電廠的動(dòng)力力指標(biāo)，使用用模型綜合特特性曲線不方方便，常需要要將其按相似似律公式換算算成以水頭為為縱坐標(biāo)，出出力為橫坐標(biāo)標(biāo)的運(yùn)轉(zhuǎn)綜合合特性曲線，反反映等參數(shù)間間的關(guān)系。(1)基本資料轉(zhuǎn)輪型式型轉(zhuǎn)輪的直徑和轉(zhuǎn)速速特征水頭水輪機(jī)額定出力(2)等效率曲曲線的計(jì)算與與繪制首先繪制各水頭下下的水輪機(jī)工工作特性曲線線圖，然后繪繪制等效率曲曲線圖。繪制制等效率曲線線時(shí)，計(jì)算效效率修正值應(yīng)應(yīng)按不同的角角計(jì)算其，同同時(shí)在模型綜綜合特性曲線線上按為常數(shù)數(shù)作水平線后后，選取與等等線相交處的的值。根據(jù)計(jì)計(jì)算結(jié)果可首首先繪制各水水頭下的水輪輪機(jī)工作特性性曲線圖3.1（a），然后繪繪制等效率曲曲線，如圖3.1（b）所示。具具體計(jì)算見表表3-2：表3-2ZZ5660型水輪機(jī)等等效率曲線計(jì)計(jì)算表輪葉轉(zhuǎn)角效率修正值續(xù)表3-2-10°3.387.606090.917.7587.50.690.816.15-5°3.088.50.7891.523.6288.50.8191.521.980°2.988.90.9291.827.9588.90.9591.825.86輪葉轉(zhuǎn)角效率修正值+10°3.487.41.390.839.0787.41.3590.836.34+15°485.91.4989.844.2985.81.4689.838.87+20°4.983.41.7988.352.3283.11.868848.53+23°6.479.42.0985.859.36782.1585.354.38輪葉轉(zhuǎn)角效率修正值-10°3.387.30.6190.914.7285.20.788.510.57-5°388.50.8191.519.6786.50.9189.921.71續(xù)表3-20°2.988.90.9791.823.63871.0989.926.01+5°3.188.31.1691.428.1486.91.2990.430.95+10°3.487.41.3690.832.7785.61.5589.436.78+15°485.91.5889.937.7882.41.8286.941.98+20°4.982.31.8988.244.24————+23°6.4792.1785.449.18————（a）工作特性曲線（b）運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲曲線圖3.1ZZ5660型（，）型水輪機(jī)機(jī)特性曲線（3）出力限制線的計(jì)算算與繪制運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線上的的出力限制線線由兩部分組組成，一部分分為水輪機(jī)出出力限制線；；另一部分為為發(fā)電機(jī)出力力限制線。①當(dāng)時(shí)，在等效率曲線線圖3.1（b）上繪出水水輪機(jī)額定出出力的垂直限限制線。②當(dāng)時(shí)，水輪機(jī)出力受受到最大開度度的限制，這這需要在模型型綜合特性曲曲線圖上先求求得模型的最最大開度。由水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況況時(shí)的單位參參數(shù)，，由此便可可在模型綜合合特性曲線圖圖上查得模型型水輪機(jī)導(dǎo)葉葉的最大開度度。當(dāng)時(shí)，，在模型綜合合特性曲線圖圖上作的水平平線，它與等等開度線相交交，并查得該該交點(diǎn)上相應(yīng)應(yīng)的，，，同時(shí)可查查得相應(yīng)的，由由此，水輪機(jī)機(jī)在最小水頭頭和最大開度度時(shí)的：(3--12)（3-133）在等效率線圖3..1（b）上，將和兩工況點(diǎn)以以直線連接，即即得水輪機(jī)在在的出力限制制線。（4）等吸出高曲線的計(jì)計(jì)算與繪制表中出力系由圖33.2輔助曲曲線上查得。由由計(jì)算結(jié)果可可繪制的輔助助曲線圖3.3，并由此在在運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲曲線圖3.1（b）上繪出等等曲線。圖3.1（b）即為ZZ560型水輪機(jī)的的運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲曲線。為了做圖和計(jì)算的的方便，將上上列數(shù)值列表表進(jìn)行計(jì)算，如如表3-3所示：表3-3ZZ5660型水輪機(jī)等等吸出高曲線線計(jì)算表16.8128.090.351.0531.270.4156.972.610.401.3139.010.4657.811.770.451.3439.900.5158.650.930.51.4643.470.5659.490.090.551.647.640.61510.33-0.750.61.6950.320.66511.17-1.5915.61132.880.351.129.350.4156.483.110.41.2533.350.4657.262.330.451.437.350.5158.041.550.51.5140.290.5658.820.770.551.6343.490.6159.6-0.010.61.7446.420.66510.38-0.790.651.8348.820.71511.16-1.5714.5137.870.351.1126.510.4156.023.590.41.331.050.4656.742.840.451.4233.920.5157.472.140.51.5336.550.5658.191.30.551.6238.700.6158.920.670.61.7241.090.6659.64-0.060.651.8443.950.71510.37-0.8710.8159.750.41.1918.370.4655.02-4.610.451.3120.230.5155.564.050.51.4422.230.5656.103.610.551.5423.780.6156.642.870.61.6525.470.6657.182.330.651.7527.020.7157.721.79圖3.2輔助曲線線圖3.3輔助曲線線方案比較由和的分析和計(jì)算可可知，型水輪輪機(jī)方案的工工作范圍包含含了許多高效效率區(qū)域，運(yùn)運(yùn)行效率高，可可提高裝機(jī)的的發(fā)電量，有有利于盡快收收回成本，產(chǎn)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益益；轉(zhuǎn)速較型型水輪機(jī)高，有有利于減小發(fā)發(fā)電機(jī)尺寸，降降低發(fā)電機(jī)造造價(jià)，且特別別適用與水頭頭、出力變幅幅不大的大中中型水電站。并并且型水輪機(jī)機(jī)的工作范圍圍不包括高效效率區(qū)。綜上上，最終選定定型水輪機(jī)。3.3安裝高程程的確定由《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》水水力機(jī)械分冊(cè)冊(cè)，對(duì)軸流式式水輪機(jī)其安安裝高程::（3-14）式中—設(shè)計(jì)尾水位，m；；—吸出高度，由前面面可知為0..132m；；—軸流式水輪機(jī)的高高度系數(shù)，由由教材《水電電站》（劉啟啟釗）表2-4查得，對(duì)于ZZ560型水輪機(jī)，。設(shè)計(jì)尾水位取一臺(tái)臺(tái)機(jī)組流量287時(shí)對(duì)應(yīng)應(yīng)的尾水位，查查下壩線壩下下80m水位關(guān)系圖圖：287對(duì)應(yīng)的的水位為292.224m，即。所以，。（3-14）3.4蝸殼的選選擇與計(jì)算蝸殼斷面型式由﹤40知，應(yīng)選擇混混凝土蝸殼。它它的斷面為梯梯形斷面，有有較小的水力力損失和平面面尺寸，便于于施工。蝸殼殼頂角點(diǎn)和底底角點(diǎn)的變化化形式有直線線和拋物線兩兩種。直線變變化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，水力損失失大；拋物線線變化結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)雜，水力損損失小。為了了為便于施工工，故選用直直線變化規(guī)律律。斷面形式式如圖3.44所示。圖3.4蝸殼斷面面形式圖斷面形式采用對(duì)稱稱形，即，取取、。蝸殼的水力計(jì)算查《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)（水水力機(jī)械）》，進(jìn)進(jìn)口斷面面積積可按下式計(jì)計(jì)算：（3-15）式中—水輪機(jī)的的最大引用流流量，；—蝸殼的包角；—蝸殼進(jìn)口平均流速速，。查《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖圖2-21，可取蝸殼殼進(jìn)口平均流流速。又設(shè)計(jì)計(jì)水頭小于25m，所以包角角取。所以，（3-15）結(jié)合蝸殼斷面形式式圖，由幾何何關(guān)系可得：：((3-16)(33-17)聯(lián)立、，解方程可可得：、、查教材《水力機(jī)械械》（金鐘元元版）附錄二二中的附表4混凝土蝸殼殼座環(huán)尺寸系系列可得，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪直徑為7m，所對(duì)應(yīng)的的座環(huán)內(nèi)徑，座座環(huán)外徑。蝸殼斷面的計(jì)算見見表3-4：表3-4蝸殼斷面面計(jì)算表斷面序號(hào)半徑（）面積()角度()11.41+ra==6.68556.6326.0422.78+ra==8.055518.2571.7334.0+ra=99.27532.81128.95max4.87+ra==10.144545.80180蝸殼進(jìn)口斷面的具具體尺寸如圖圖3.5所示：(單位：m)圖3.5蝸殼尺寸圖圖（單位：m）采用半圖解法求解解其它斷面的的面積，計(jì)算算過程如圖3.6所示。圖3.6混凝土蝸蝸殼的半圖解解計(jì)算同理可求出30°°、60°、90°、120°、150°斷面的面積積和半徑，如如表3-5所示：表3-5蝸殼計(jì)算算表φ()306090120150F（）7.6415.2722.930.5338.17R()6.8557.7758.4659.0959.645根據(jù)以上各值可畫畫出蝸殼平面面單線圖，如如圖3.7所示：圖3.7蝸殼平平面單線圖((單位：m)3.5尾水管的的選擇與計(jì)算算尾水管的示意圖根據(jù)本電站的總裝裝機(jī)容量(150MMW)為大(2)型水電站，為為了減少尾水水管的開挖深深度，采用彎彎肘型尾水管管。彎肘形尾尾水管是由進(jìn)進(jìn)口直錐段、肘肘管和出口擴(kuò)擴(kuò)散段三部分分組成。其大大致形狀如圖3.8所示：圖3.8軸流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)機(jī)尾水管示意意圖尾水管尺寸的計(jì)算算尾水管的基本尺寸寸查表4-18(金鐘元《水水力機(jī)械》)，型水輪機(jī)可可采用型標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)系列如表3-6所示：：表3-6尾水管標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)型式與實(shí)實(shí)際計(jì)算表mm參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.02.34.52.421.171.170.5841.501.27實(shí)際7.016.131.516.948.198.194.08810.58.89水管高度，指從水水輪底環(huán)平面面到尾水管底底板的高度，是是決定尾水管管性能的主要要參數(shù)。對(duì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)機(jī)，h2.3DD1。由教材《水力機(jī)械械》可得=00.973DD1=6.8m。進(jìn)口錐管的的半錐角的最最優(yōu)值,對(duì)轉(zhuǎn)槳式水水輪機(jī),取。此處取為9o。根據(jù)尾水水管的結(jié)構(gòu)可可得下式:（3-18）解得，而(33-19)和按轉(zhuǎn)輪型號(hào)從結(jié)構(gòu)構(gòu)上確定，對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)槳式水輪輪機(jī)通常取0.20885=1.446。所以=3..5571..46=2..097。因因此尾水管外外形尺寸如圖圖3.9所示：圖3.9尾水管外外形尺寸（單單位：m）尾水管標(biāo)準(zhǔn)彎管段段尺寸如表3-7所示：表3-7尾水管標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)彎管段尺尺寸m參數(shù)0.4221.2750.09341.00.7030.677實(shí)際2.95048.9250.65387.04.9214.7393.6水輪機(jī)重重量估算（1）水輪機(jī)總重量估估算水輪機(jī)總重量指不不包括調(diào)速器器、油壓裝置置和其他輔助助設(shè)備的水輪輪機(jī)整體重量量。查《水電電站機(jī)電設(shè)計(jì)計(jì)手冊(cè)（水力力機(jī)械）》圖圖2-55可知知，（2）轉(zhuǎn)輪重量估算查《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)（水水力機(jī)械）》圖圖2-56可知知，3.7發(fā)電機(jī)的的選擇水輪發(fā)電機(jī)的型式式選擇本設(shè)計(jì)為大中型電電站,所以選用大中中型水輪發(fā)電電機(jī)機(jī)組。由由前面的設(shè)計(jì)計(jì)可知，該水水輪發(fā)電機(jī)采采用密閉式空空氣循環(huán)冷卻卻，額定容量量為37.55MW，磁極極對(duì)數(shù)為400，定子鐵芯芯的外徑等于于1117ccm，結(jié)合《水水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》水水力機(jī)械分冊(cè)冊(cè)中關(guān)于水輪輪發(fā)電機(jī)型號(hào)號(hào)的確定的有有關(guān)規(guī)定，可可知該水輪發(fā)發(fā)電機(jī)的型號(hào)號(hào)可選用SFF37.5--40/11117。水輪發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻卻方式及其選選擇大中型水輪發(fā)電機(jī)機(jī)常采用密閉閉式空氣循環(huán)環(huán)冷卻和水內(nèi)內(nèi)冷兩種冷卻卻方式。通過過兩個(gè)通風(fēng)方方式的比較，本本電站采用密密閉式空氣循循環(huán)冷卻。密閉式空氣循環(huán)冷冷卻的冷卻方方式是借助轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇或輪輪幅的風(fēng)扇作作用使空氣在在發(fā)電機(jī)內(nèi)部部循環(huán)流通，熱熱空氣通過冷冷卻器用水冷冷卻。水輪發(fā)電機(jī)外形尺尺寸估算.1主要尺寸估算算（1）極距：（3-20）式中—發(fā)電機(jī)額定定容量（KW）；—磁極對(duì)數(shù)，40；；—系數(shù)，一般取為88-10。此處取9(3-200)（2）定子內(nèi)徑(3-211)（3）定子鐵芯長(zhǎng)度（3-22）式中—額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（75r/mmin）C—系數(shù)(4×10-6-66.5×100-6),此處取為5×10-66((3-22))（4）定子鐵芯外徑((機(jī)座號(hào))﹤166.7r//min時(shí),((3-23)).2外形尺寸估估算（1）平面尺寸估算定子機(jī)座外徑﹤136.4r//min時(shí)，(3--24)風(fēng)罩內(nèi)徑時(shí)，(33-25)轉(zhuǎn)子外徑(3-226)式中—為單邊空氣氣間隙，初步步估算時(shí)可忽忽略不記。下機(jī)座最大跨度當(dāng)10000kW﹤﹤﹤1000000kW時(shí)，(3-227)—水輪機(jī)機(jī)坑直徑((9.6)=9.6+0.66=10.22((3-27))推力軸承外徑和勵(lì)勵(lì)磁機(jī)外徑查《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表表3-7,取為為3m，取為2m。.3軸向尺寸計(jì)計(jì)算(1)定子機(jī)座高高度﹤88.2r/miin，(33-28)取=2.32m(2)上機(jī)架高度度傘式非承載機(jī)架::(3--29)(3)推力軸承高高度,勵(lì)磁機(jī)高度度,副勵(lì)磁機(jī)高高度和永磁機(jī)機(jī)高度查表3-8,當(dāng)200000kWW時(shí),=15000-20000,此處取18000mm=2000-24400,此處取為22200,其中機(jī)架高高800-11000,此處取為8000=800-12000，取10000mm=600-9000，取800mmm(4)下機(jī)架高度度傘式承載機(jī)架，(3--30)(5)定子支座支支承面至下機(jī)機(jī)座支承面或或下?lián)躏L(fēng)板之之間的距離傘式承載機(jī)架，==0.25==0.25××10.677=2.677(3--31)(6)下機(jī)座支承承面至主軸法法蘭底面之間間的距離(7)轉(zhuǎn)子磁軛軸軸向高度有風(fēng)扇時(shí)，(33-32)(8)發(fā)電機(jī)主軸軸高度（3-33）式中—發(fā)電機(jī)總高高度,即由主軸法法蘭盤底面至至發(fā)電機(jī)頂部部的高度，m。（3-34）（3-33）(9)定子鐵芯水水平中心線至至主軸法蘭盤盤底面至發(fā)電電機(jī)頂部的高高度（3-35）水輪發(fā)電機(jī)重量估估算（1）發(fā)電機(jī)總重量（3-366）式中——發(fā)電電機(jī)總重量，t；——發(fā)電機(jī)額定容量，kW；——額定轉(zhuǎn)速，；——系數(shù)，對(duì)懸式發(fā)電電機(jī)取8-10；對(duì)傘式發(fā)發(fā)電機(jī)取7-9；對(duì)水冷式式發(fā)電機(jī)取6-7。此處取7。所以，(33-36)（2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量量一般可按發(fā)發(fā)電機(jī)總重量量的1/2估算發(fā)電機(jī)外形尺寸如如圖3.10所示：圖3.10發(fā)電機(jī)機(jī)外表尺寸示示意圖（單位：m）3.8調(diào)速系統(tǒng)的的選擇水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的的基本任務(wù)是是：使水輪發(fā)發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定定地以額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在在機(jī)組負(fù)荷變變化工其他外外擾作用下，保保證機(jī)組的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化不超超過一定的范范圍，并能迅迅速地穩(wěn)定于于新的工況，從從而保證發(fā)電電機(jī)輸出的交交流電頻率滿滿足用電設(shè)備備的要求。水水輪機(jī)調(diào)節(jié)是是通過調(diào)速系系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組組轉(zhuǎn)速的變化化不斷地改變變水輪機(jī)過流流量來實(shí)現(xiàn)的的。調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)設(shè)備有：調(diào)速速器、油壓裝裝置。調(diào)速器的選擇.1調(diào)速器型式式選擇調(diào)速器型式選擇的的一般要求有有以下兩點(diǎn)：：（1）當(dāng)電站和機(jī)組容量量較大，在系系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)調(diào)頻任務(wù)，且且對(duì)電能品質(zhì)質(zhì)要求較高時(shí)時(shí)，應(yīng)選用調(diào)調(diào)節(jié)品質(zhì)好，自自動(dòng)化程度高高的電氣液壓壓調(diào)速器。（2）選擇調(diào)速器時(shí)應(yīng)考考慮到調(diào)速器器某些環(huán)節(jié)對(duì)對(duì)電站其他設(shè)設(shè)備的要求和和影響。.2調(diào)速器工作作容量的選擇擇調(diào)速器的工作容量量是指在一定定的工作油壓壓下，調(diào)速系系統(tǒng)所具有的的最大可能輸輸出功率，該該輸出功率不不僅取決于調(diào)調(diào)速功的大小小，還取決于于關(guān)機(jī)時(shí)間的的長(zhǎng)短。而主主配壓閥直徑徑并不能全面面地反映調(diào)速速器的工作容容量，對(duì)直徑徑相同但結(jié)構(gòu)構(gòu)不同的主配配壓閥，具有有不同的最大大行程，窗口口尺寸和開、關(guān)關(guān)機(jī)時(shí)間調(diào)整整方式，因而而其摩阻系數(shù)數(shù)和可能最大大輸出功率也也不相同。所所以只有同一一類型的主配配壓閥才能按按其活塞直徑徑表征調(diào)速器器的容量。選擇調(diào)速器工作容容量時(shí)，應(yīng)留留有適當(dāng)?shù)挠嘤嗔恳员ＷC機(jī)機(jī)組可靠地開開關(guān)導(dǎo)葉，關(guān)關(guān)機(jī)時(shí)間應(yīng)能能滿足調(diào)節(jié)保保證的要求。（1）主接力器的選擇①接力器直徑計(jì)算采用兩個(gè)接力器來來操作導(dǎo)水機(jī)機(jī)構(gòu)，選定額額定油壓為22.5Mp時(shí)時(shí)，每個(gè)接力力器的直徑可可按下列公式式計(jì)算（3-37）式中—計(jì)算系數(shù)。取取為0.030；—導(dǎo)葉高度。(3--37)在標(biāo)準(zhǔn)接力器系列列表中選擇與與之接近的直直徑550。②接力器最大行程計(jì)計(jì)算接力器最大行程可可由下列經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式求得（3-38）式中為導(dǎo)葉最大開開度。可由模型水輪機(jī)的的導(dǎo)葉開度依依下式換算求求得：（3-39）式中、—分別為為原型和模型型水輪機(jī)導(dǎo)葉葉軸心圓的直直徑；、—分別為原型和模型型水輪機(jī)導(dǎo)葉葉數(shù)目。由《水電站機(jī)電設(shè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖圖1-18可查得，。所以，（3-399）當(dāng)選用系數(shù)為1..4時(shí)，（3-38）③接力器容積的計(jì)算算計(jì)算公式如下：（3-40）式中—接力器器直徑，m；—接力