【正文】 機方案選 174蝸殼層計算 18 蝸殼型式及應用水頭 19 斷面形式 19 蝸殼的水力計算 19 進口斷面面積 19 蝸殼進口斷面各部分尺寸計算 19I 20 215尾水管 21 尾水管的功用 22 水輪機尾水管的類型 22 彎肘形尾水管尺寸計算 22 進口直錐段 22 肘管 22 出口擴散段 236 壓力前池設計 25 是否設置調壓室判斷 25 調壓室位置的選擇 25 調壓室的布置方式與型式的選擇 26 26 28 28 28 287壓力管道設計 31 壓力管道的布置 32 壓力管道直徑的選擇 32 調節(jié)保證計算 32 壓力管道的結構設計及穩(wěn)定計算 32 防止地下埋管產生外壓失穩(wěn)的措施 348廠房布置設計 34 主廠房平面設計 35 主廠房長度 35 主廠房寬度 36 36 水輪機安裝高程 36 尾水管底板高程 37 37 水輪機層地面高程 37 發(fā)電機層地面高程 37 確定吊車軌道頂高程 38 確定廠房頂部高程 38參考文獻 38致謝 39I 青海大學昆侖學院基本資料1 基本資料 水文分析流域徑流的年內分配因受補給條件的影響四季分明，徑流年內分配不均勻，汛期5～10月集中了全年70%以上年徑流，枯季11～4月則不足30%，枯季徑流補給主要是上游林區(qū)地下水和沿程支流匯入，枯水流量比較穩(wěn)定。據文縣站徑流資料分析，多年平均徑流總量 。%,因此廠房處滿意水設計值可直接采用引水口處的設計值。按典型年選擇原則，即設計枯水年、設計平水年和設計豐水年。由于柳園電站為無調節(jié)水電站，代表年的選擇還應以枯期徑流量控制。據文縣氣象站實測資料統(tǒng)計，℃，℃，多年平均降雨量450mm左右，最大風速16m/s。壓力管道位于Ⅲ、Ⅳ級階地沖洪積扇碎石土段，Ⅲ、Ⅳ級階地項面平坦，坡度10%，～，下部為碎石土，疏松—稍密。將調壓井、管道、廠房均布設在沖溝東大片Ⅳ級階地上，壓力管道成涵洞跨沖溝，廠房軸線與管道軸線正交，布設于Ⅳ級階地，巖性為碎石土，建議值：承載力300～500kPa，變形模量30MPa，滲透系數20～40m/d，邊坡開挖比1:1～1:。地震按8度設防。41樞紐布置2 樞紐布置由于水電站的開發(fā)方式、樞紐布置、水頭、流量、裝機容量、水輪機組型式等因素、水文、地形、地質等條件等不同，加上政治、經濟、技術、生態(tài)及國防等因素的影響，廠房的布置形式也各不相同，所以廠房的類型有不同的劃分方法。 本工程屬低水頭河床式電站，水庫無調節(jié)能力，汛期洪水流量大，歷時短，要求洪水全部經由大壩樞紐宣泄。柳園水電站設計水頭15m,屬于低水頭水電站，故根據水頭范圍不宜選擇壩后式廠房，根據壩軸線處地形可知，河流坡降較緩，適合選用引水式電站，故初步選擇廠房型式為引水式廠房。另外，在廠房靠近安裝間一側設一條公路，以方便廠區(qū)與外界的運輸,交通道寬為6米。根據上述布置方案比選，本階段推薦采用左岸廠房方案，具體布置如下：左岸：布置河床式廠房，主廠房緊靠左岸岸邊非溢流壩段布置，占用河床寬44m，順水流向流道長65m，主廠房上游側布置6m寬壩頂公路橋和攔污柵、檢修門啟閉門機及工作門啟閉臺，在安裝場下游側布置主變壓，安裝場下游側場地內布置室外開關站，左岸非溢流壩、開關站、安裝間、副廠房之間圍成的區(qū)域修建回車坪，且保證其轉彎半徑不小于20m,便于大型車輛運輸大型機電設備。 副廠房位置選擇為便于副廠房采光，副廠房不宜布置在主廠房的下游，因為為河床式廠房，故上游為保障交通，副廠房也不宜布置在廠房上游，根據地形圖可知為了便于車輛進入主廠房安裝間，故不宜將副廠房并排布置在主廠房左岸，故初步設計將副廠房布置在主廠房安裝場下游段，具體位置宜根據采光、地形及地質而定。（2） 附屬建筑物主要附屬建筑物有絕緣油庫、油處理室、事故油池、機修間、倉庫等。在選擇機組臺數時可從下列方面考慮：（1） 機組臺數與機電設備制造的關系機組臺數增多時，機組單機容量減小，尺寸減小，因而制造及運輸都有比較容易，這對于制造能力和運輸條件較差的地區(qū)是有利的。但另一方面，采用小機組則廠房的起重能力、安裝場地、機坑開挖量都可縮減，因此又可減小一些水電站投資。（4）機組臺數與水電站運行維護工作的關系機組臺數多，單機容量小，運行方式就比較靈活，機組發(fā)生事故后所產生的影響小，檢修也較容易安排。故綜合考慮，采用三臺機組，單機容量為。 吸出高的計算由《水電站機電設計手冊（水力機械）》知，對于轉輪，其吸出高可按下式計算： 式中為電站裝置系數，查得當機組臺數為3～4臺時，水電站建成后下游設計最低水位的確定采用一臺機組滿發(fā)時對應的下游水位，且設計資料中已知一臺機組滿發(fā)時下游水位為1001m ，故有：= 式中：——水輪機的轉輪直徑； X——系數，； ——水電站廠房建成后下游設計最低尾水位； =1001++ =故有： ZZ560型水輪機主要參數的確定 轉輪直徑的計算 式中： =103KW =15 由《水工設計手冊》查得該型水輪機在限制工況下的，同時查得汽蝕系數=,在允許吸出高=1時，相應的裝置汽蝕系數 代入數據后有：= 為了滿足對吸出高的限制，值可在ZZ560型水輪機模型綜合特性曲線上根據工況點（=130，=）查得為1910L/S, 同時查得該工況下=%，%，將以上各值代入下式有： 選用與之接近的標準直徑=. 效率修正值的計算對軸流轉漿式水輪機，葉片在不同轉角時最大效率可用下式計算：即 ：=1（1）（+） 已知：=，=, =，=15m，將上值代入上式后有：=1（1）（+） =（1）表31 ZZ560型水輪機效率修正值計算表1050510152025（%）（%）92（%）4（%）3考慮到制造水平的情況，取=%,由于所應用的蝸殼和尾水管型式與模型基本相似，故取=0,則效率修正值為： 查表可知最優(yōu)工況下，模型的最高效率=89%，由于接近=0時的等轉角線，故采用效率修正值=%，由此可得原型水輪機最高效率為：=+=已知在限制工況（） 模型的效率為, 而該點處在之間，由內差法求得該點效率修正值為4%，故水輪機在限制工況下的效率為：與原來假定的數值相同，故不需要進行校正。 斷面形式混凝土蝸殼常用梯形斷面。為便于施工，故選用直線變化規(guī)律。本電站采用單元供水，廠內不設蝴蝶閥，而在調壓井處設控制閘門。進人孔的大小為650毫米。彎肘型尾水管有進口錐管段、肘管段和出口擴散段三部分組成，由于彎肘形尾水管形狀復雜，對水輪機的效率及運行穩(wěn)定性影響較大，一般在中小型水電站特別是小型水電站設計中時，不單獨對尾水管進行設計，可根據廠家提供的彎肘形尾水管尺寸進行電站廠房尺寸的設計，如尚未得到廠家資料，可根據模型轉輪所配用的尾水管和電站有關參數，選用標準尺寸的彎肘形尾水管，尾水管直錐段由廠家提供，肘形段和擴散出口段一般在現場用混凝土澆筑。根據本電站的單機容量6MW水電站，為了減少尾水管的開挖深度，采用彎肘型尾水管。②縮短壓力管道的長度從而減小壓力管道及廠房過流部分鐘水錘壓力。 調壓室位置的選擇調壓室位置選擇的一般原則為：①調壓室的位置需根據壓力管道的地形、地質條件與廠房位置統(tǒng)一考慮，應盡可能靠近廠房，以減少壓力管道與水輪機的水擊壓力。其基本類型有：圓筒式、阻抗式、雙室式、溢流式、差動式、氣墊式，太平哨水電站從投資、施工難易以及地形、地質條件綜合考慮，選用簡單圓筒式，并采用“三合一”的型式，即調壓、分岔及閘門三者布置在一個井中。壓力管道和蝸殼內最大壓力降低值說明：大中型水輪發(fā)電機組通常并入電力系統(tǒng)運行，大幅度突增負荷的情況一般不會出現，只有對單獨運行的電站，增加負荷的調保計算才有意義，本電站建成后并入東北電網，因此不用進行增加全部負荷或部分負荷時的計算：《機電設計手冊》P206(1)水電站的調保計算一般按兩種工況計算，并取較大值： 在設計水頭下用全負荷（通常發(fā)生最大轉速升高） 在最大水頭下用全負荷（通常發(fā)生最大壓力值）ⅰ. 壓力管道長度：2引水隧洞的壓力管道長度大于1所以2 管道取L=175ⅱ. 壓力管道直徑D：由前面計算D=ⅲ. 壓力管道平均水擊波速：壓力管道是地下埋式鋼管，水擊波速C=1200ⅳ. 機組轉速：（額定容量、單機引水流量）n0=ⅴ. 導葉起閉時間：初選擇TZ=8所以，有效時間為：Ts=（+）TZ=（+8）8=ⅵ. 水電站設計水頭：Hr=ⅶ. 機組轉動慣貫GD2 ：GD2= 《機電手冊》P164式中：Di——定子鐵芯內徑 Di=lt——定子鐵芯長度 lt=K2——經驗系數查表310 K2=所以，GD2=+=轉速變化率的計算標準：丟棄全負荷時[β]= 《機電手冊》P98本設計β=max（，）=[β]=滿足要求壓力管道設計7壓力管道設計 壓力管道的布置結合電站廠房綜合考慮，廠房和機組間距17，故壓力管道中心間距也定為17，管道內徑6，襯砌厚度60160，靠近調壓室附近的分岔起點處巖壁厚5，厚度雖小，但圍巖巖性較好，節(jié)理裂隙不發(fā)育，采用混凝土襯砌，可以滿足設計要求，這種平面布置，從調壓室后以25176。 壓力管道直徑的選擇依據管內經濟流速4～6，進行直徑確定，經計算管徑為6，毅力管道直徑取值不計算值稍大原因是：、壓力管道較長?？紤]鋼管銹蝕、磨損及鋼板厚度誤差，管壁應力比計算值增加了2，所以結構厚度為12+2=14另外，管壁最小厚度除滿足上述結構穩(wěn)定要求，還需考慮制造工藝、安裝運輸等要求，管壁有必要的剛度，因此管壁最小機構厚度應滿足δ≥D/800+4=,且不小于6，故利用鍋爐公式計算出的12與結構厚度14，滿足要求。廠房布置設計8廠房布置設計 主廠房平面設計 主廠房長度主廠房的總長度包括機組段的長度（機組中心間距），端機組段的長度和安裝場的長度，并考慮必要的水工結構分縫要求的尺寸。由以上計算知，機組段長度。3）裝配場長度裝配場的長度，一般為機組段長度的1~，由于本電站采用混流式水輪機和懸式水輪發(fā)電機，故采用偏小值。即=315+17+15=87m 主廠房寬度以機組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側寬度和下游側寬度 兩部分。本次設計下游側作為吊運與人行通道取A=3m。代入上式：。代入上式：。代入上式：