【正文】 694 ? 發(fā)電機主軸高度 mmh 816411 ? 機座外徑 mmD 101001 ? 風(fēng)罩內(nèi) 徑 mmD 128002 ? 轉(zhuǎn)子外徑 mmD 77683 ? 水輪機基坑直徑 mmD 60005 ? 轉(zhuǎn)子重 tGz 330? 定子重 tGd 160? 總重 tGp 635? 最大運輸部件長寬高尺寸為 、 、 起重設(shè)備的選擇 水電站廠房起重設(shè)備一般采用橋式起重機或門式起重機，而橋式起重機又有單小車和雙小車兩種。因壩式進水口適用于壩后式廠房和河床式廠房，而本水電站樞紐工程的廠房類型為岸邊引水式，故壩式進水口不適用。 供水方式的選擇 壓力管道向多臺機組供水的方式有三種，單元供水、聯(lián)合供水和 分組供水?？紤]到本水電站僅有兩臺機組，為保證發(fā)電的穩(wěn)定性，最終決定采用單元供水方式。 進口段尺寸計算 進口段頂板曲線采用 1/4 橢圓曲線 22221xyab??。 一般情況下 4/3/ ?ba 漸變段 尺寸計算 漸變段是閘門段到壓力管道的過渡段，其斷面面積和流速應(yīng)逐漸變化，使水流不產(chǎn)生漏流并盡可能減少水頭損失。 9 .6 ta n 3 0 .5ohm?? 39。進口的面積應(yīng)不小于下式的計算值： ?cos/39。 通氣孔面積按下式計算： aavQA? aQ 為進水口流量，這里取單機最大引用流量 sm /3 。并應(yīng)使進水口的底板高程高于水庫淤沙高程~，但本水電站樞紐的水庫淤沙高程較低，不影響進水口高程的選擇與布置，因此該因素不予考慮。 經(jīng)計算得 ： mS k ????? 綜合分析并考慮到風(fēng)浪的影響，取淹沒深度為 ?，F(xiàn)分別就所選兩條線路從各方面進行比較，以選擇合理的方案進行設(shè)計。 從引水線路地質(zhì)條件來看， 1線路的地質(zhì) 條件較好，而 2線路在上、下游均有小部分距離經(jīng)過地質(zhì)條件不好的區(qū)域，但基本上不影響壓力管道的安全性。這樣就相當(dāng)于把引水系統(tǒng)分為兩段，調(diào)壓室以前這段引水道，基本上可以避免水錘壓力的影響；調(diào)壓室以后的壓力管道，由于縮短了水錘波傳遞的路程，從而減少了壓力管道中的水錘值，改善了機組運行條件及供電質(zhì)量。壓力水道中的流速取為各段水道的平均流速，取為 4m/s。 計算丟棄負荷和增加負荷時轉(zhuǎn)速變化率，并檢驗其是否在允許的范圍內(nèi)。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 27 調(diào)節(jié)保證計算的標(biāo)準(zhǔn) 機組在丟棄負荷的過程中，一般情況下，最大轉(zhuǎn)速上升率 max 55%? ? ，對于大型電站 max 45%? ? ，對于沖擊式機組 max 30%? ? 。 調(diào)節(jié)保證計算過程 水電站的調(diào)節(jié)保證計算一般按以下兩種工況計算，并取較大值： 在設(shè)計水頭下丟棄全負荷，通常發(fā)生最大轉(zhuǎn)速上升率。 機組轉(zhuǎn)速為 150r/min，單機最大引用流量為 /ms。 設(shè)計水頭下丟棄全負荷計算 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 28 相長為： 2 2 4 6 0 0 .7 71200l sc ??? 導(dǎo)葉啟閉時間為： 26s lTsc??，因此此時發(fā)生的是間接水錘。 水流最大速度為： m a xm a x 221 2 0 .9 4 .2 8 /63 .1 444QV m sD?? ? ?? 管道特性系數(shù)為： max01 2 0 0 4 . 2 8 3 . 5 92 2 9 . 8 1 7 3cVgH? ?? ? ??? max04 6 0 4 . 2 8 0 . 3 99 . 8 1 7 3 7sLVg H T? ?? ? ??? 丟棄全負荷時： 0 1?? ， 0 ?? ??，所以發(fā)生末相水擊。 f 為水錘影響系數(shù)，查水電站建筑物教材 141 頁圖 915 水錘影響系數(shù)根據(jù)管道特性系數(shù)得 ? 。 則 ? ?2 3 . 5 3 . 5 22= 5 . 2 7 . 8 1 1 . 5 6 1 0 8 0 0itG D K D l t m? ? ? ? ? 將以上數(shù)值代入轉(zhuǎn)速上升率公式得： 012 2 20365 365 7500 0 5 91 1 1 1 7150 1080 0sN T fn GD? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 機組轉(zhuǎn)速最高值： ? ? ? ?m a x 0 1 15 0 0. 37 1 20 5. 5 / m inn n r?? ? ? ? ? ? 由以上計算知，當(dāng)導(dǎo)葉啟閉時間為 7s 時，在設(shè)計水頭下丟棄全負荷，水錘壓力上升值與轉(zhuǎn)速上升率均在規(guī)定范圍內(nèi)。 1sT 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時，對于混流式和水斗式水輪機1 ? ，對于軸流式水輪機 1 ? 。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 30 水流最大速度為： m a xm a x 221 2 0 .9 4 .2 8 /63 .1 444QV m sD?? ? ?? 管道特性系數(shù)為： maxmax1 2 0 0 4 . 2 8 3 . 1 12 2 9 . 8 1 8 4 . 3cVgH? ?? ? ??? m axm ax4 6 0 4 . 2 8 0 . 3 49 . 8 1 8 4 . 3 7sLVg H T? ?? ? ??? 丟棄全負荷時： 0 1?? ， 0 ?? ??，所以發(fā)生末相水擊。 iD 為定子鐵芯內(nèi)徑（ m）。 1sT 為導(dǎo)葉關(guān)閉至空轉(zhuǎn)開度的歷時，對于混流式和水斗式水輪機1 ? ，對于軸流式水輪機 1 ~ ? 。 ? ? ? ?220 .4 64 0 .4 6 0 .4 6 4 0 .5 822m ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)調(diào)節(jié)保證計算標(biāo)準(zhǔn)，水錘壓力上升率不滿足要求，不再計算轉(zhuǎn)速上升率。 水電站設(shè)計水頭為 。 調(diào)節(jié)保證計算基本數(shù)據(jù) 由前面計算可知，壓力管道長度取為 460m，壓力鋼管直徑為 6m。 調(diào)節(jié)保證計算的內(nèi)容 丟棄全負荷或部分負荷時：機組轉(zhuǎn)速最大升高值、壓力管道及蝸殼內(nèi)的最大水擊壓強、尾水管真空度校核，同時應(yīng)注意開度變化時的反擊水擊是否超過了增加負荷時的水擊值。 研究減小水擊壓強及機組轉(zhuǎn)速變化的措施。 則 ssgH vLTriiw 4~ 4460 ?????? ? 綜合經(jīng)濟比較后，不設(shè)置調(diào)壓室。 初步分析時，可用表征壓力引水系統(tǒng)慣性大小的水流加速時間，也稱作壓力引水道 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 26 的慣性時間常數(shù)值 wT 來判斷設(shè)置上游調(diào)壓室的 條件，其式為： ? ?iiwwrLvTTgH??? 上式中： iL 為壓力引水道（包括蝸殼及尾水管）各段之長度； iv 為上述各段水道相應(yīng)的流速； g為重力加速度； rH 為水輪機的設(shè)計水頭； ? ?wT 為 wT 的允許值，一般取為 2~4s。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 25 綜合以上因素，并考慮到廠房的位置布置，以及尾水道的布置，確定 1線路為最終引水線路設(shè)計方案。 從線路距離來看， 1和 2線路距離相差不大，所以從洞線的開挖、壓力鋼管的耗用量、施工工期、工作量等方面來說， 1和 2線路均差不多。 線路比較 根據(jù)洞線選擇條件初步選擇兩條引水線路，從工程地質(zhì)平面圖上可以看出，因壩址處距離下游大峽溝溝口處較近，且根據(jù)上游地質(zhì)條件選擇的進水口位置距離壩址也較近，使得引水線路距離較短，因此整段引水線路均采用壓力鋼管布置。 v為閘門斷面的水流流速，取閘門段面最大引用流量時的流速。 則通氣孔面積為： mvQAaa ??? 為了便于進水口及壓力管道的維護與檢修，需設(shè)進人孔，其位置設(shè)在工作閘門之后。A 為引水?dāng)嗝娴拿娣e（按漸變段末端計算） ?為引水道中心線水平面間夾角，本設(shè)計取 o0?? c為收縮系數(shù)，一般取 ~，本設(shè)計取 ?c 由上式計算得： 2239。 閘門段設(shè)計為橫斷面為矩形的水平段，高度取為 7m。收縮角不超過 10 度，以 6~9 度為宜，本設(shè)計取為 6 度。 b 為橢圓曲線的短半軸，一般?。?1/3~1/2)D，本設(shè)計取 1/3D=2m。 引水道經(jīng)濟直徑為 33m a x7 75 . 2 5 . 2 1 2 0 . 9 5 . 473QDmH ?? ? ? 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 按經(jīng)濟流速計 算 m a x 1 2 0 . 91 . 1 3 1 . 1 3 6 . 24QDmv? ? ? 取 4/v m s? 為減小引水道內(nèi)的水錘壓力值，引水道直徑取稍大值，這里取 D=6m。聯(lián)合供水方式在布置上較單元供水容易，但估算本水電站的單機引用流量較大，因此若采用聯(lián)合供水，則主管道的規(guī)模較大，對于管道的生產(chǎn)以及運輸安裝都有較大的問題。而塔式則適用于岸坡地質(zhì)條件較差的地方。 進水口的類型 為保證有較好的水流條件及水流流態(tài)，進水口采用有壓進水口。 轉(zhuǎn)輪重量 估算 查《水電站設(shè)計手冊水力機械分冊》 143 頁圖 256 水輪機轉(zhuǎn)輪重量估算曲線，根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑及水頭大小可查得水輪機轉(zhuǎn)輪重量為 45 噸?？梢钥闯鲞@些直線所圍成的范圍基本上包括了特性曲線的高效率區(qū)，所以所選擇的水輪機參數(shù)都比較合理。 11 1 5 0 3 . 8 7 4 . 8 / m in58rrnDnrH ?? ? ? 查 HL220 水輪 機 模 型 綜 合 特 性 曲 線 圖 ， 分 別 畫 出 39。 2 2 3ma x 1 ma x 1 0 . 9 8 3 . 8 7 3 1 2 0 . 9 /rQ Q D H m s? ? ? ? ? 對 39。 7 0 7 5 1 5 9 . 5 / mi n3 . 8nr?? 為避免水輪機轉(zhuǎn)速過高，選擇與之接近的標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速 150r/min。1 m a x39。 39。101anHn D? 其中， 39。 計算得轉(zhuǎn)輪直徑為 1 ? ， 根據(jù)系列尺寸選用接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑 ，以使水輪機有一定的富裕容量。 水輪機主要參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)輪直徑的計算 轉(zhuǎn)輪直徑1 39。 可供選擇的水輪機基本類型有混流式和軸流式。為了水電站的運行可靠性和靈活性，一般應(yīng)不少于兩臺機組。但在大多數(shù)情況下，機組臺數(shù)增多將會增加投資。 從機組臺數(shù)與機電設(shè)備制造的方面考慮，采用 3 臺機組和 4 臺機組的情況下，單位千瓦消耗的材料太多，且制造工作量大，安裝時間也較多。故本水電站樞紐工程廠房采用岸邊引水式廠房，在左岸上游側(cè)布置進水口，通過引水隧洞或管道引水至左岸下游側(cè)的廠房。因此右岸山體內(nèi)開挖地下廠房的條件同樣不理想，且開挖地下廠房的投資成本較高。并且廠房的尾水與溢流段的水流 相隔太近，尾水的消能效果得不到保證，對下游的沖刷影響較大。 因本水電站樞紐壩址所在處河流堵河系山溪性河流，河谷狹窄、灘多流急，壩址處橫向空間較小。 主、副廠房基礎(chǔ)出露的付片巖主要為白云母石英鈉長片巖，正片巖為綠泥鈉長片巖。 K0=E0/（ rb（ 1+181。 引水隧洞地質(zhì)條件： 引水隧洞通過地帶沿線出露有正、付片巖兩類：付片巖主要為白云母石英納長片巖，正片巖為綠泥鈉長片巖，綠泥陽起鈉長片巖。兩岸地下水補給河水。其巖石主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見下表： 巖石力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表 巖石名稱 風(fēng) 項 化 程度 目 正片巖 付片巖 綠泥化帶構(gòu)造破碎帶 新 鮮 容量（噸 /立米） ～ 飽和抗壓強度 （公斤 /平方厘米） 大于 800 500～ 600 軟化系數(shù) ～ ～ 飽和吸水率（ %） ～ 變形模量 （公斤 /平方厘米） 11～ 24 104 15～ 22 104 摩擦系數(shù)（ f） 弱 風(fēng) 化 容量（噸 /立米） 飽和抗壓強度 （公斤 /平方厘米） 700～ 800 200～ 400 小于 50 飽和吸水率（ %） 變形模量 （公斤 /平方厘米） ～ 104 ～ 12 104 ～ 104 摩擦系數(shù)（ f） 設(shè)計采用基巖與大壩混凝土接觸面的摩擦系數(shù)為 ～ 。在正、付片巖接觸帶附近，常有寬度不等的硅化，云母化、綠泥化等接觸蝕變現(xiàn)象。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 樞紐區(qū)出露基巖為古老的結(jié)晶片巖，計有正，付片巖兩類。地質(zhì)構(gòu)造線與上述兩