【正文】 滿完成，設(shè)計的主要內(nèi)容基本上屬于所學(xué)的專業(yè)知識，包括水電站建筑物、水工鋼結(jié)構(gòu)等。所以在這個設(shè)計的過程中也是讓我更多的學(xué)習(xí)到了一些軟件的應(yīng)用以及常用功能或者是在今后工作中可能遇到的需要解決的同樣的問題的解決辦法。雖然在設(shè)計中遇到了很多的問題，但在不斷的閱讀多種有關(guān)規(guī)范以及各類資料后，在老師的幫助中，讓我對設(shè)計中的各種設(shè)計條件、設(shè)計要求等都有了更多的認(rèn)識和熟悉，這不僅僅只是幫助我較為順利的完成了畢業(yè)設(shè)計，更是幫助了我再以后的工作中如何來運用這些知識、規(guī)范，所以對今后的工作也是有很大的幫助。結(jié)論本畢業(yè)設(shè)計是針對黃龍灘水電站樞紐的廠房設(shè)計，通過設(shè)計讓我把平時課堂中學(xué)習(xí)到的只是與實際緊密的聯(lián)系在了一起，讓書本上的知識轉(zhuǎn)換成為現(xiàn)實設(shè)計中的成果。則接觸應(yīng)力為： 軸和軸套間接觸應(yīng)力為： 取，則軸和軸承板之間的緊密接觸局部承壓應(yīng)力為： 以上滾輪計算均滿足要求。最大軸向力為作用在一個邊梁上的起吊力，估計為250KN。 荷載和內(nèi)力計算 圖6—7 邊梁尺寸結(jié)構(gòu)圖（單位：mm） 圖6—8 滾輪布置圖 圖6—9 結(jié)構(gòu)彎矩圖（單位KN雙腹式邊梁抗扭剛度大，也便于設(shè)置滾輪和吊軸，但構(gòu)造復(fù)雜且用鋼量較多，雙腹式邊梁廣泛用于定輪閘門。選用單角鋼└，查表得：截面面積為： 回轉(zhuǎn)半徑為： 斜桿計算長度為：長細(xì)比為：驗算斜桿強度：考慮單角鋼受力偏心的影響，將容許應(yīng)力降低15%進(jìn)行強度驗算。 圖6—6 橫隔板結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位：mm） 縱向連接系設(shè)計 荷載和內(nèi)力計算縱向連接系承受閘門自重。上翼緣可利用面板的寬度按確定，其中b=800mm，按，查表得。故面板厚度選用16mm，滿足強度要求。最大剪力為，截面慣性矩為。 截面改變因主梁跨度較大，為減小門槽寬度和支撐邊梁高度以節(jié)省鋼材，有必要將主梁支承端腹板高度減小為。面板兼做主梁上翼緣的有效寬度為：上翼緣面積為：彎應(yīng)力強度驗算。按經(jīng)驗公式計算：考慮彎矩較大，這里選用腹板厚度為2cm。則需要的截面模量為：腹板高度選擇。 主梁計算主梁計算內(nèi)容包括：截面選擇、梁高改變、翼緣焊縫、腹板局部穩(wěn)定驗算、面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力驗算。則對第一跨中選用B=254mm，則水平次梁組合截面面積為： 圖6—2 第一跨中面板參加水平次梁工作組合截面（單位：mm）組合截面形心到槽鋼中心線的距離為：跨中組合截面的慣性矩及截面模量為： 對支座選用B=102mm，則組合截面面積為：組合截面形心到槽鋼中心線距離為：支座處組合截面的慣性矩及截面模量為： 圖6—3 支座處面板參加水平次梁工作組合截面（單位：mm） 水平次梁的強度驗算由于支座B處彎矩最大，而截面模量最小，故只需驗算支座B處截面的抗彎強度，則有：因此，水平次梁選用槽鋼14a滿足要求。對于第一跨中正彎矩段取。 面板與梁格的連接計算面板局部撓曲時產(chǎn)生的垂直于焊縫長度方向的橫拉力P按下式計算，已知面板的厚度為16mm，并且近似地取板中最大彎應(yīng)力，則面板與主梁連接焊縫方向單位長度內(nèi)的剪力為：面板與主梁連接的焊縫厚度為： 面板與梁格連接的焊縫取為 。水平次梁為連續(xù)梁，其間距也均勻布置，兩主梁之間布置一水平次梁。本設(shè)計跨度為6m，則選用實腹式組合梁的形式。主變站靠左側(cè)，開關(guān)站靠右側(cè)。為節(jié)省高壓導(dǎo)線和簡化構(gòu)架，要求開關(guān)站盡可能靠近升壓變壓器場。 廠房電氣設(shè)備布置 主變壓器的布置因主變壓器電壓較高，故主變壓器應(yīng)布置在廠外。 尾水平臺的布置每臺機組的尾水管出口分為兩孔，本水電站共4個尾水出口。對安裝間的具體說明如下：，以供安裝磁極之用。 廠房樞紐布置 安裝間的位置選擇及計算因為進(jìn)廠的公路在主廠房的左側(cè)，為了運輸方便，把安裝間布置在廠房的左側(cè)。屋面大梁高通常為1/8~1/12廠房寬度，這里取為1/10廠房寬度。為吊運部件與吊鉤之間的距離，~。 起重機（吊車）安裝高程從發(fā)電機層樓板高程加上發(fā)電機在樓板以上出露部分高度、（發(fā)電機轉(zhuǎn)子帶軸、水輪機轉(zhuǎn)輪帶軸、主變）三者中的高度最大值、起吊設(shè)備與地面的安全距離、設(shè)備頂與吊鉤間距離、吊鉤至軌頂面距離即可得吊車的安裝高程。則 發(fā)電機層樓板高程計算從水輪機層地面高程加上機墩高、定子高和上機架埋深即可得發(fā)電機層樓板高程。則。則 水輪機層地面高程計算從水輪機安裝高程向上量取蝸殼進(jìn)口半徑和蝸殼頂混凝土層，可得水輪機層地面高程。 為導(dǎo)水葉高度，一般為，則。根據(jù)水電站生產(chǎn)電能的需要，合理的確定主、副廠房上、下結(jié)構(gòu)各部分的高程，滿足通風(fēng)、采光需要及發(fā)電、配電的合理安排，全面綜合分析研究做出經(jīng)濟合理、技術(shù)可能的方案，為運行人員的操作運行管理創(chuàng)造優(yōu)良的工作環(huán)境。 為牛腿下部立柱截面高度，取1m。 。經(jīng)計算，廠房寬度為：。對蝸殼—y方向：其中：為時的，即。 下游側(cè)寬度計算需滿足蝸殼在—y方向的尺寸和蝸殼外混凝土厚度的要求。 上游側(cè)寬度計算上游側(cè)寬度為：其中：為發(fā)電機風(fēng)罩內(nèi)徑。則。則 安裝間長度的計算本設(shè)計中，取裝配室與主機室寬度相等，以便利用起重機沿主廠房縱向運行。 尺寸調(diào)整為保證三個層面的計算長度統(tǒng)一，需對尺寸進(jìn)行調(diào)整。 為發(fā)電機風(fēng)罩壁厚，~。 為混凝土邊墩厚度，~。 、為蝸殼外部混凝土厚度，~。計算機組段長度時按蝸殼層、發(fā)電機層、尾水管層分別進(jìn)行計算，然后取其中的最大值。取 尾水管單線圖 圖5—3 尾水管尺寸圖 廠房平面尺寸計算主廠房的上部結(jié)構(gòu)部分有主機室和裝配場。 出口擴散段計算出口擴散段是一水平放置斷面為矩形的擴散段，其出口寬度一般與肘管出口寬度相等，其頂板向上傾斜。進(jìn)口錐管上下直徑：。 進(jìn)口直錐段計算查《水電站機電手冊》水力機械分冊知。水輪機的型號是HL220。平面轉(zhuǎn)彎局部水頭損失系數(shù)為： 立面轉(zhuǎn)彎局部水頭損失系數(shù)為： 則整個引水線路局部水頭損失系數(shù)之和為：局部水頭損失為： 壓坡線的繪制 圖4—6 引水系統(tǒng)布置示意圖 圖4—7 壓坡線示意圖5 廠房布置設(shè)計廠房的布置設(shè)計包括平面設(shè)計、剖面設(shè)計和立面設(shè)計三個部分。閘門槽，~。則 局部水頭損失計算壓力管道的局部水頭損失包括進(jìn)口損失（進(jìn)口水流收縮、攔污柵、閘門槽、漸變段等）、鋼管轉(zhuǎn)彎損失、漸變錐管處損失、分岔管損失和閘門損失等。 沿程水頭損失計算沿程水頭損失一般計算公式為：上式中：為沿程水頭損失系數(shù)，其值與管壁光滑程度有關(guān)，查《水電站建筑物設(shè)計參考資料》。因整個有壓引水系統(tǒng)的壓力上升值與轉(zhuǎn)速上升率均在規(guī)定范圍內(nèi)，若按管道、蝸殼以及尾水管三部分的水體動量為權(quán)，對水錘壓力進(jìn)行分配，則管道和蝸殼的水錘壓力值必然也在規(guī)定范圍內(nèi)。 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，對于軸流式水輪機。則將以上數(shù)值代入轉(zhuǎn)速上升率公式得： 機組轉(zhuǎn)速最高值： 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(fù)荷，水錘壓力上升值與轉(zhuǎn)速上升率均在規(guī)定范圍內(nèi)。 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。水流最大速度為：管道特性系數(shù)為： 丟棄全負(fù)荷時：，所以發(fā)生末相水擊。 設(shè)計水頭下丟棄全負(fù)荷計算相長為： 導(dǎo)葉啟閉時間為：，因此此時發(fā)生的是間接水錘。機組轉(zhuǎn)速為150r/min，單機最大引用流量為。 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(fù)荷，通常發(fā)生最大轉(zhuǎn)速上升率。 調(diào)節(jié)保證計算的標(biāo)準(zhǔn)機組在丟棄負(fù)荷的過程中，一般情況下，最大轉(zhuǎn)速上升率，對于大型電站，對于沖擊式機組。計算丟棄負(fù)荷和增加負(fù)荷時轉(zhuǎn)速變化率，并檢驗其是否在允許的范圍內(nèi)。根據(jù)在地質(zhì)平面圖上引水線路的布置，由比例測量出壓力水道長度約為460m。 調(diào)壓室設(shè)計 調(diào)壓室作用在引水線路上設(shè)置調(diào)壓室后，利用調(diào)壓室擴大的斷面積和自由水面，水錘波就會在調(diào)壓室反射到下游去。從施工干擾程度來看，2線路距離壩體過近，因此與主壩體的施工干擾程度大，而1在這一方面則較有優(yōu)勢，距離主壩體較遠(yuǎn)，互相施工影響小。所選擇的兩條引水線路分別以1和2表示，2的進(jìn)水口均布置在左岸上游側(cè)140m處，穿過左岸山體布置引水管道。 為閘門孔口凈高。 進(jìn)水口高程計算為保證進(jìn)水口處于有壓狀態(tài)，以使水流流態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)水口的高程應(yīng)低于運行中可能出現(xiàn)的最低水位，并有一定的淹沒深度。進(jìn)口的面積應(yīng)不小于下式的計算值：式中：為進(jìn)口斷面的面積 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 為收縮系數(shù)，~，本設(shè)計取由上式計算得：進(jìn)口面積為 滿足流速要求 進(jìn)水口尺寸示意圖由前面的計算得出進(jìn)水口的尺寸示意圖如下： 圖4—5 進(jìn)水口結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 通氣孔和進(jìn)人孔為保證當(dāng)引水道充水時可以排氣，在事故閘門之后設(shè)置一通氣孔，同時可保證引水道排水時供氣，避免引水道內(nèi)產(chǎn)生較大負(fù)壓。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，一般取（1/3~1/2)D，本設(shè)計取1/3D=2m。引水道經(jīng)濟直徑為 按經(jīng)濟流速計算 取為減小引水道內(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(jìn)水口的類型為保證有較好的水流條件及水流流態(tài)，進(jìn)水口采用有壓進(jìn)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。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?？紤]到制造工藝水平的情況取，由于水輪機所應(yīng)用的蝸殼和尾水管型式與模型基本相似，故認(rèn)為 ，則效率修正值為：由此求得水輪機在限制工況下的效率為： 與原來假定的效率91%相同。 水輪機主要參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)輪直徑的計算 轉(zhuǎn)輪直徑 式中為水輪機的額定出力，式中為發(fā)電機效率，~。 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(jìn)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800500～600軟化系數(shù)～～飽和吸水率（%）～變形模量（公斤/平方厘米）11～2410415～22104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）700～800200～400小于50飽和吸水率（%）變形模量（公斤/平方厘米）～104～12104～104摩擦系數(shù)（f）