【正文】 本樞紐工程是堵河 最下游的一個梯級電站。 主要的設(shè)計成果有以下內(nèi)容：水輪機型號為 HL220— LJ— 380，發(fā)電機型號為 SF75— 40/854，起重機為 400/100t 單小車橋式起重機，進水口類型為岸邊式，引水管道直徑為 6m，主廠房長度 為 62m，主廠房寬度為 。 關(guān)鍵詞： 樞紐布置 引水系統(tǒng) 布置設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 Abstract The subject of this graduation project is of Hubei Huanglongtan hydropower plant design. The main content of this design include the layout of the hub, the selection and calculation of the model of the main equipment, design of the diversion system, adjust to ensure that the calculation, plant layout and structural design. Throughout the design process, mainly through classroom knowledge, access to the relevant design specifications and design manuals, and pleted under the guidance of their teachers. Major design achievements include: the model of the turbine HL220LJ380 generator model SF7540/854, crane bridge crane 400/100t single car, type of inlet for shorestyle, diversion the diameter of the pipeline is 6m, the length of the main plant is 62m, the width of the main plant is . Keywords:Project layout ， Water diversion system , layout design ， Structure design 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 3 前 言 本畢業(yè)設(shè) 計的主要目的是對我這幾年專業(yè)學(xué)習(xí)成績的一個檢驗，當然這次畢業(yè)設(shè)計的意義不僅僅是對學(xué)習(xí)的一個檢驗。以發(fā)電為主，并兼有工業(yè)供水、農(nóng)田灌溉、改善航運、發(fā)展?jié)O業(yè)等，是以綜合利用的水利樞紐。 堵河系山溪性河流，河谷狹窄，灘多流急，河道平均坡降約為上游 15‰、中游約 3‰、下游約 1‰。地質(zhì)構(gòu)造線與上述兩大地質(zhì)構(gòu)造單元的北西西構(gòu)造線基本相符。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。兩岸地下水補給河水。 K0=E0/（ rb（ 1+181。 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。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。 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。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。 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。101anHn D? 其中， 39。1 m a x39。 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?？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。 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。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。 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。 閘門段設(shè)計為橫斷面為矩形的水平段，高度取為 7m。 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。 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。 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。 則 ssgH vLTriiw 4~ 4460 ?????? ? 綜合經(jīng)濟比較后，不設(shè)置調(diào)壓室。 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。 水電站設(shè)計水頭為 。 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。 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)。 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。 機組轉(zhuǎn)速為 150r/min，單機最大引用流量為 /ms。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 27 調(diào)節(jié)保證計算的標準 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%? ? 。壓力水道中的流速取為各段水道的平均流速，取為 4m/s。 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。 經(jīng)計算得 ： mS k ????? 綜合分析并考慮到風浪的影響，取淹沒深度為 。 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 。 9 .6 ta n 3 0 .5ohm?? 39。 進口段尺寸計算 進口段頂板曲線采用 1/4 橢圓曲線 22221xyab??。 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。其各參數(shù)如下： 額定轉(zhuǎn)速 min/150 rn ? 定子鐵芯外徑 cmDa 854? 定子鐵芯內(nèi)徑 cmDi 781? 定子鐵芯長度 cmLt 156? 定子機座高度 mmh 29801 ? 上機架高度 mmh 15602 ? 勵磁機高度 mmh 19694 ? 發(fā)電機主軸高度 mmh 816411 ? 機座外徑 mmD 101001 ? 風罩內(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。1 m ax 7 4 .8 / m innr? 和 39。1maxQ 和各種特征水頭下相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值分別為： 39。10Mn 為 70r/min。 551m ax m ax10 .4 61 ( 1 ) 1 ( 1 0 .9 1 ) 9 4 .1 %3 .8MM DD??? ? ? ? ? ? ? 考慮到制造工藝水平的情況取 1 1%?? ，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，故認為 2 0?? ，則效率修正值 ?? 為： 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 m a x m a x 1 0 .9 4 1 0 .9 1 0 .0 1 0 .0 2 1M? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 由此求得水輪機在限制工況下的效率為： 0 .8 9 0 .0 2 1 0 .9 1 1M? ? ?? ? ? ? ? ? 與原來假定的效率 91%相同。相比軸流式水輪機應(yīng)用也較為普遍，因此本水電站廠房工程采用混流式水輪機。因此若選用 1 臺機組不適宜。 水輪機的選擇，在確定水輪機的型號和有關(guān)參數(shù)時，應(yīng)結(jié)合樞紐布置、工期安排以及水輪機的制造、運輸、安裝和運行維護等方面的因素，列出可能的水輪機待選方案，進行各方案之間的動能經(jīng)濟比較和綜合分析，力求選出技術(shù)上先進可靠，經(jīng)濟上合理的水輪機． 水輪機機組臺數(shù)和單機容量選擇 當機組臺數(shù)不同時，單機容量不同，水輪機的直徑、轉(zhuǎn)速、效率和吸出高等也就不同，從而引起工程 投資、運行效益及產(chǎn)品供應(yīng)等情況的不同。但右岸側(cè)的山體山高坡陡，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖石較為破碎，有多條巖層分界線。片理產(chǎn)狀忌的趨勢走向北西西，側(cè)向北北東，傾角大于 60o 在高程 以下呈微風化或新鮮狀態(tài)，其上均呈弱風化狀態(tài)。 巖石堅固 系數(shù) f 和單位彈性抗力系數(shù) K0 的選定方法：因無試驗資料，參考已建的相類似的工程比較選取。 本區(qū)地震基本烈度，經(jīng)中國科學(xué)院地球物理研究所鑒定為 6 度，場地設(shè)防烈度采用7～ 度。按其所含礦物成分和含量不同，可分為如下幾種主要巖性：付片巖有局部含石榴子石白云母石英納長片巖（ Y23）、富含白云母石英納長片巖（ Y2y3），富含大顆粒石榴子石白云母石英納長片巖（ Y2s3），富含小顆粒石榴子白云母石英納長片巖（ Y2‘ 3）；正片巖有綠泥陽起鈉長片巖（ U1y2），綠泥鈉長片巖（ U1n2）。河床中偏右為一順河向深槽，復(fù)蓋沙礫石層厚 12～ 14 米。河 流全長 318 公里，流域總面積 平方公里。 這次設(shè)計主要需解決的問題在于各種主要設(shè)備的參數(shù)、尺寸等的計算，以此根據(jù)相關(guān)資料選擇經(jīng)濟合理的設(shè)備型號；引水系統(tǒng)的布置以及進水口尺寸、管道尺寸的計算和選擇；廠房的平面尺寸以及立面尺寸的計算和選擇；潛孔閘門的尺寸計算、選擇以及強度等驗算。 整個設(shè)計過程主要通過課程所學(xué)知識、查閱相關(guān)設(shè)計規(guī)范以及設(shè)計手冊等有關(guān)資料并在老師的指導(dǎo)下完成。檢驗學(xué)習(xí)的成績只是一個基本的要求，在完成設(shè)計的過程中更是鍛煉了讓我們