【正文】 ........................................61 5 結(jié)論 ................................................................................................................64 總結(jié)與體會(huì) ..........................................................................................................65 謝 辭 ..................................................................................................................66 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................67 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 主要完成了以 電站廠(chǎng)房為主 的 玉溪水電站發(fā)電樞紐工程設(shè)計(jì) ，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括了 玉溪河水電站的廠(chǎng)房設(shè)計(jì)、樞紐布置、引水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 和 相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。廠(chǎng)房 長(zhǎng)度為71m，寬度為 ，進(jìn)水口尺寸為 。 This engineering is of Ⅱ model, adopts the single hoist crane model for 100 t / 20 t gantry length of 71 m, width m, inlet size is size is m, use of plane steel gate of DTH, five main girder uniform arrangement, and its stability is verified by calculation。 設(shè)計(jì)中包含了樞紐布置、廠(chǎng)房設(shè)計(jì)、引水設(shè)計(jì)等一系列問(wèn)題。 在初步進(jìn)行了廠(chǎng)房各個(gè)部件設(shè)計(jì)后，考慮廠(chǎng)房位置與引水道的關(guān)系，進(jìn)行了相應(yīng)的進(jìn)水口、進(jìn)水道 的 設(shè)計(jì)。 本工程為玉溪河梯級(jí)電站的其中一級(jí)，距玉溪河口 46km，距某市 106km，距下游某電站 17km。電站建成后接入四川省南部地區(qū)電網(wǎng)，并在電力系統(tǒng)中擔(dān)任主調(diào)峰，調(diào)頻及事故備載等任務(wù)。最大年輸沙量 398 萬(wàn)噸，是多年平均輸沙量的 倍，最小年輸沙量為 萬(wàn)噸。 玉溪河流域地處盆地與高山過(guò)渡地帶，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候 .由于域內(nèi)高差懸殊，氣候直接變化顯著，上游河源地區(qū)為高山氣候 ,較為寒冷潮濕， 中下游特點(diǎn)是冬暖夏熱，濕潤(rùn)多雨。 該地區(qū)多年平均降雨量為 ，一日最大降雨量為 ，多年平均降雨天數(shù)為 192 天。 其地基特性為泥巖，斷面為直墻 圓拱形，尺寸為 8 10m，泄洪流量（設(shè)計(jì)，校核）為 1160m3/s，最大流速 。 m2 發(fā)電機(jī)功率因數(shù) 額定電壓 主變壓器 2臺(tái)，容量及型號(hào) SFL40500/121 鐵芯重 41噸 總重 88噸 外形尺寸 長(zhǎng)寬高 =6960 4976 6350mm 箱身 長(zhǎng)寬高 =4000 2020 4180mm 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 軌距長(zhǎng)度方向 1435mm 寬度方向 2020mm 發(fā)電機(jī)機(jī)旁盤(pán) 每臺(tái) 5塊 機(jī)盤(pán)尺寸 長(zhǎng)寬高 =1200 400 1900mm 進(jìn)水蝶閥 4臺(tái)，直徑 3400mm 起重設(shè)備的選擇 考慮發(fā)電機(jī)設(shè)備中最重 的部件，轉(zhuǎn)子帶軸重量為 98 噸 100 噸。同時(shí)，廠(chǎng)房設(shè)在壩體后面會(huì)大大減輕護(hù)坦防沖效果，對(duì)樞紐整體有較為不利的影響。 若因在河谷兩岸找 不到較為合適的廠(chǎng)房位置，將廠(chǎng)房設(shè)在地下，即設(shè)為地下式廠(chǎng)房。且考慮到引水道設(shè)于左岸，施工量將大大降低，能夠獲得較大的水頭差，發(fā)電效率明顯高于右岸。 蝸殼主要 參數(shù) 根據(jù)《水利機(jī)械》中規(guī)范，金屬蝸殼進(jìn)口斷面包角 0 345? ? 。 圖 21 蝸 殼尺寸示意圖（單位： mm） 蝸殼水力計(jì)算 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 對(duì)于任一蝸殼斷面有 oii 360max?? ???coii vQ360m ax? iai rR ?2?? 其中： iQ 為任一蝸 殼 斷面流量， maxQ 為水輪機(jī)最大流量 cv 為進(jìn)口斷面平均流速， i? 為斷面半徑， iR 為斷面外半徑 對(duì)于進(jìn)口斷面 有， 斷面流量為 sm cc /6 6 6 03 4 5803 6 0 3m a x ???? ? ??? 斷面面積為 mVQFccc ??? 斷面半徑為 mFc a x ??? ?? 從軸中心線(xiàn)到蝸殼外徑的半徑 mrR a m a xm a x ?????? ? 蝸殼單線(xiàn)圖 對(duì)蝸殼由鼻端起，每隔 15176。 肘管計(jì)算 肘管是一 90 變截面彎管，其進(jìn)口為圓斷面，出口為矩形斷面，水流在肘管中由于轉(zhuǎn)彎受到離心力的作用，使得壓力和流速的分布很不均勻，而在轉(zhuǎn)彎后流向水平段時(shí)又形成了擴(kuò)散，因而在肘管中產(chǎn)生了較大的水力損失。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 尾水管高度 尾水管總高度是由導(dǎo)葉底環(huán)平面到尾水管之間的垂直高度，對(duì)于混流式水輪機(jī)可取mDmDD 6 123 ???? ，且屬于高比轉(zhuǎn)速混流式水輪機(jī)，取 mDh 1 ?? 。其長(zhǎng)度按xxc LLL ?? ?? 來(lái)計(jì)算，其中， xL? 為機(jī)組段 +x 方向的最大長(zhǎng)度， xL? 為機(jī)組段 x 方向的最大長(zhǎng)度。 端機(jī)組段加長(zhǎng) 左端機(jī)組段附加長(zhǎng)度 1L 按蝸殼層計(jì)算 ??? 111 ?RL += 按尾水管層計(jì)算 251 2 tBL ??= ?? 按發(fā)電機(jī)層計(jì)算 1L =tf LD ?? 32 ?= ??? 則，綜上所述， 1L 取為 右端機(jī)組段附加長(zhǎng)度 2L 按蝸殼層計(jì)算 mRL ????? ? 按尾水管層計(jì)算 2L = mtB 4 5 9 15 ???? 按發(fā)電機(jī)層計(jì)算 2L =tf LD ?? 32 ?= ??? 則，綜上所述， 2L 取為 主廠(chǎng)房總長(zhǎng)度 綜合上訴數(shù)據(jù)，可計(jì)算出主廠(chǎng)房的總長(zhǎng)為 ac LLLLnL ????? 21)1( = m4 7 5 8 ????? 綜合考慮，為方便計(jì)算將廠(chǎng)房長(zhǎng)度選為 71m。bh 為牛腿上部立柱截面高度，一般取 ~，取為 bh 為牛腿下部立柱截面高度，一 般取 ~，取為 e 為偏心距，一般取 0~，取為 則，牛腿以上 122 ( 39。已知本電站采用的水輪機(jī)型式為立軸混流式，其安裝高程計(jì)算過(guò)程如下： 0m in 2TSbH? ? ? ? ? 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 1 0 . 3 ( ) 1900SHH?? ?? ? ? ? ? ? 其中， min? 為水電站廠(chǎng)房建成后下游設(shè)計(jì)最低水位（當(dāng)有 3臺(tái)或 4 臺(tái)機(jī)組時(shí)，取 1臺(tái)機(jī)組流量相應(yīng)的尾水位）即， min? =。 主廠(chǎng)房位置的選擇 根據(jù)玉溪河水電站的類(lèi)型，結(jié)合相關(guān)地形地質(zhì)資料，初步擬定了一下三種廠(chǎng)區(qū)布置方案，其一，將副廠(chǎng)房布置在主廠(chǎng)房下游側(cè)；其二，將副廠(chǎng)房布置在主廠(chǎng)房上游側(cè)；其三，將副廠(chǎng)房布置在主廠(chǎng)房靠進(jìn)場(chǎng)公路的一側(cè)。 綜合比較上述三種方案，考慮施工和經(jīng)濟(jì)效益等 各方面因素，初選方案一作為廠(chǎng)區(qū)布置的方式。 尾水平臺(tái)及尾水閘室的布置 本水電站共 4 臺(tái)機(jī)組，故在廠(chǎng)房下游尾水平臺(tái)設(shè)置 4 個(gè)尾水出口，出口尺寸為 ，尾水閘門(mén)尺寸為 ， 4 個(gè)尾水出口分別設(shè)置 1 個(gè)閘門(mén)， 4 個(gè)閘門(mén)共用 1臺(tái)電動(dòng)尾水閘門(mén)啟閉機(jī)移動(dòng)閘門(mén)。 為滿(mǎn)足廠(chǎng)內(nèi)交通需要，在主廠(chǎng)房下游側(cè)設(shè)寬 的通道，且在生活區(qū)設(shè)置通往主變場(chǎng)及開(kāi)關(guān)站的通道。綜合考慮后，決定將進(jìn)水口設(shè)為岸邊式。 直徑 根據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 公式 7 HD QM? QD ? 其中， MQ 為隧洞最大引用流量，已知 MQ =320 sm/3 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 H為設(shè)計(jì)水頭，已知 H=35m Q為電站設(shè)計(jì)流量，已知 Q=182 sm/3 綜合考慮后，取 引水道主管內(nèi) 徑 為 D= 進(jìn)水口 的尺寸 進(jìn)水口的尺寸包括進(jìn)口段、漸變段與閘門(mén)段三種不同類(lèi)型組成，計(jì)算過(guò)程如下 進(jìn)口 段的尺寸 進(jìn)口段頂板曲線(xiàn)采用 41 橢圓曲線(xiàn) 22221xyab?? 其中， a 為長(zhǎng)軸，一般取 1~，取為 = = b 為短軸，一般取 D21~31 ， 取為 mD ??? 則，曲線(xiàn)方程為 2222 ?? yx 漸變段尺寸 漸變段長(zhǎng)度一般為壓力管道的 ~ 倍，本設(shè)計(jì)取 倍，即長(zhǎng)度 L=== 收縮角一般取 6~9 度，本設(shè)計(jì)取為 7 度。 引水道線(xiàn)路 引水隧道的選線(xiàn)關(guān)系到整個(gè)工程的造價(jià)、布置及施工，十分重要。 經(jīng)過(guò)初步考慮后，在工程地形圖上初選出兩條較為合理的引水線(xiàn)路?？偨Y(jié)一下發(fā)現(xiàn) 1線(xiàn)路優(yōu)點(diǎn)是地質(zhì)條件好， 2線(xiàn)路優(yōu)點(diǎn)是路徑較短，轉(zhuǎn)折角更小。 調(diào)壓室的修建一般要求較為嚴(yán)格，其造價(jià)較高。 調(diào)節(jié)保證計(jì)算 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算條件 調(diào)節(jié)保證計(jì)算主要目的是要確定水錘壓力和轉(zhuǎn)速變化在在水流波動(dòng)的情況下在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上能達(dá)到一個(gè)較為合理的穩(wěn)定值。根據(jù)國(guó)內(nèi)機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等情況 ，轉(zhuǎn)速變化允許值如下 當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)總?cè)萘康谋戎剌^大，且擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)時(shí)，應(yīng)小于 ％45 當(dāng)機(jī)組容量占電力系統(tǒng)總?cè)萘康谋戎夭淮蠡驌?dān)任基荷時(shí)，應(yīng)小于 ％55 對(duì)于斗葉式水輪機(jī)，應(yīng)小于 ％30 對(duì)于容量占比大于上述值者，也應(yīng)該有相關(guān)論證。因此我們需要對(duì)這兩種情況分別計(jì)算，確定其計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足要求。 最大水頭下丟棄全部負(fù)荷計(jì)算 與在設(shè)計(jì)水頭下丟棄全部負(fù)荷相同，相長(zhǎng)為 scl ??? 導(dǎo)葉啟閉時(shí)間為 sclsTs ???，因此發(fā)生間接水錘。 水頭損失計(jì)算 已知本電站的設(shè)計(jì)水頭為 35m，屬于中低水頭電站，引水系統(tǒng)中的水頭損失如果過(guò) 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 36 大將對(duì)水的動(dòng)能及勢(shì)能造成較大影響，從而影響機(jī)組正常工作，降低水能利用效率，使發(fā)電效率變差，所以有必要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，從而提升能量利用效率。 其計(jì)算公式一般為 gvhj 22?? 而查閱水電站建筑物參考資料可知，引水系統(tǒng)中各部分局部損失系數(shù)分別為 查水電站建筑物設(shè)計(jì)參考資料知各部分局部損失系數(shù)如下： 喇叭進(jìn)口，局部水頭損失系數(shù) 一般為 ~，這里取為 攔污柵處，局部水頭損失系數(shù)取為 閘門(mén)槽，局部水頭損失系數(shù)一般為 ~，這里取為 漸變段，局部水頭損失系數(shù)取為 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 37 平面轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失按下式計(jì)算 ?????????????? ???????? ??? RD 其中， D 為鋼管直徑 ，已知為 R 為轉(zhuǎn)彎半徑，查地形圖上管線(xiàn)布置，大致取為 100m ? 為轉(zhuǎn)彎角度，查相關(guān)地形圖上管線(xiàn)布置，取為 ?30 則平面轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失為 ?????????????? ???????? ??? RD ????????????????? ????????? ?? 立面轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失按下式計(jì)算 901 6 3 ???????????? ???????? oRD ?? 其中， D 為鋼管直徑，已知為 R 為轉(zhuǎn)彎半徑，查地形圖上管線(xiàn)布置，大致取為 50m ? 為轉(zhuǎn)彎角度，查相關(guān)地形圖上管線(xiàn)布置，取為 ?50 則平面轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失 為 09 ????????????????? ????????????????????????? ???????? ?????? RD 則，由上面計(jì)算結(jié)果可知，引水系統(tǒng)局部水頭損失系數(shù)為 44 ???????? ? 引水系統(tǒng)局部水頭損失為 mgvh j 22 ?????? ? 由以上計(jì)算結(jié)果可知，引水系統(tǒng)的局部損失較小，處于可接受的范圍。下面就這兩種水力損失進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算過(guò)程如下。 尾水管進(jìn)口處負(fù)壓計(jì)算 尾水管處負(fù)壓的大小對(duì)尾水管道、蝸殼、發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行有十分重要的影響。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 32 設(shè)計(jì)水頭下丟棄全部負(fù)荷計(jì)算 水錘波在管道中傳播一個(gè)來(lái)回的時(shí)間為 cl2 ，稱(chēng)為一“相”，相長(zhǎng)為 scl ??? 導(dǎo)葉啟閉時(shí)間為 sclsTs ???，因此發(fā)生間接水錘。而