【正文】 因而尾水管的形式和尺寸在很大程度上影響到水電站下部土建工程的投資和水輪機(jī)運(yùn)行的效率及穩(wěn)定性。其單邊擴(kuò)散角 的最優(yōu)值為：對(duì)于轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)?=8～10176。其頂板仰角一般取 =10176。本設(shè)計(jì)取 。大型調(diào)速器的主配壓閥直徑大于 80mm，油壓裝置、主接力器、調(diào)速柜等均單獨(dú)設(shè)置，有些大型電器液壓型調(diào)速器的電器柜與機(jī)械柜分開(kāi)設(shè)置，稱分離式。 調(diào)速器工作容量的計(jì)算（1）主接力器的選擇對(duì)大型調(diào)速器通常采用兩個(gè)接力器來(lái)操作水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，選用油壓裝置的額定油壓為 ，則每個(gè)接力器直徑按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （m） （）10ax1DPHbd??s式中： —接力器直徑，可查下表 取相鄰偏大的直徑；sd—計(jì)算系數(shù)，可由表 查??；?D1—水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑（m） ；—導(dǎo)葉高度，本設(shè)計(jì)取 ；0bP0—調(diào)速系統(tǒng)的額定油壓（Kg/cm 2） 。 ??、性曲線上查得為 29mm；選用水輪機(jī)的 ， 。 發(fā)電機(jī)的選擇水輪發(fā)電機(jī)按其軸線位置可分為立式布置和臥式布置兩類，大中型機(jī)組一般采用立式布置，臥式布置通常用于中小型機(jī)組及貫流式機(jī)組。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33 壓力管道的類型的選擇根據(jù)其結(jié)構(gòu)及布置形式，主要分為明管、地下埋管、壩身管道和鋼襯鋼筋混凝土管幾種類型。結(jié)合本地區(qū)的地形、地質(zhì)條件，本設(shè)計(jì)選用鋼襯鋼筋混凝土管。這種供水方式適用于水頭高、管道長(zhǎng)的水電站。補(bǔ)強(qiáng)板與管壁焊接，可加于管外，也可同時(shí)加于管內(nèi)和管外。（4）球形岔管球形岔管是由球殼、主支管、補(bǔ)強(qiáng)環(huán)和內(nèi)部導(dǎo)流板組成。（2） 側(cè)向引進(jìn)管道軸線與廠房縱軸線平行。這種進(jìn)水方式水流條件好，設(shè)備布置較方便整齊。H將數(shù)據(jù)代入上式得 ?? 調(diào)壓室的初步設(shè)計(jì) 調(diào)壓室的類型和布置方式（1）調(diào)壓室的基本布置方式調(diào)壓室的基本布置方式包括一下四種：①上游調(diào)壓室（引水調(diào)壓室）調(diào)壓室在廠房上游的有壓引水道上，適用于廠房上游有壓引水道比較長(zhǎng)的情況，應(yīng)用較為廣泛。③水室式調(diào)壓室由一個(gè)斷面較小的豎井和上下兩個(gè)斷面擴(kuò)大的儲(chǔ)水室組成。H?設(shè)全部流量 Q0 經(jīng)過(guò)孔口從大井流向升管所需的水頭為 ，對(duì)“理想”差動(dòng)式Hw0h?調(diào)壓室，大室與升管的最低水位相同，在阻抗孔尺寸滿足上述條件時(shí)，最低涌波計(jì)算公式如下： （） 20HQmin1 1 10.(.)()5wZ mmh????????20/()3rpwLfvgFh???????河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）40 式中：F r升管斷面面積；F p大室斷面面積。主廠房及副廠房簡(jiǎn)稱為廠房。但河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）42平面占用面積較大，設(shè)備布置顯得擁擠，運(yùn)行巡視不便。 主廠房主廠房是水電站廠房樞紐的中心，位置應(yīng)首先確定。（2）地形地質(zhì)條件河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）43主廠房應(yīng)座落在堅(jiān)硬完整的巖基上。明管引水的高、中水頭電站，副廠房宜偏離引水管道正下方位置。場(chǎng)內(nèi)通道應(yīng)滿足任一臺(tái)變壓器運(yùn)出檢修而不影響其他變壓器運(yùn)行要求。（3）保證按照電力系統(tǒng)的需要，安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地生產(chǎn)電能。高壓開(kāi)關(guān)站應(yīng)便于各級(jí)電壓線路引進(jìn)和引出，滿足采光、通風(fēng)、防潮、防爆、抗震及電氣設(shè)備的布置要求。主廠房位置應(yīng)考慮高壓輸電線路進(jìn)出線方便。尾水渠與河道斜交時(shí)，交角不宜大于 45176。廠房位置的地形、地質(zhì)、水文、氣象條件應(yīng)相對(duì)優(yōu)越。廠房的高度小，下部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅有尾水設(shè)施。主廠房是指由主廠房構(gòu)架及其下的廠房塊體結(jié)構(gòu)所形成的建筑物，其內(nèi)裝有水輪發(fā)電機(jī)組及主要的控制和輔助設(shè)備，并提供安裝檢修設(shè)施和場(chǎng)地。（1） 增加負(fù)荷時(shí)的最低涌波計(jì)算當(dāng)水電站的起始流量為 mQ0（m1）時(shí)，調(diào)壓室內(nèi)水位比上游水位低 hw=（mQ 0/Q0）2=m2hw0,當(dāng)水電站的流量由 mQ0突增至 Q0時(shí)，升管水位迅速下降，大室向升管補(bǔ)水。由于進(jìn)出調(diào)壓室的水流在阻抗孔口處消耗了一部分能量，所以水位波動(dòng)振幅減小了，衰減加快了，因而需要的調(diào)壓室體積小于簡(jiǎn)單式調(diào)壓室，正常運(yùn)行時(shí)水頭損失小。因此，壓力管道的直徑需經(jīng)動(dòng)能經(jīng)濟(jì)比較確定。對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，水頭較高、流量不大，所以本設(shè)計(jì)選用集中供水，壓力管道從正面引進(jìn)廠房。這種方式多在中、低水頭水電站中采用。（3）內(nèi)加強(qiáng)月牙肋岔管月牙肋岔管是三梁岔管的一種發(fā)展。本設(shè)計(jì)采用 Y 型分岔方式。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)省了管道工程量，降低造價(jià)。（3）壩身管道壩式水電站廠房緊靠壩布置，壓力管道穿過(guò)壩身，成為壩身管道。,.5,.0,.9,????第 4 章 壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計(jì)壓力管道是從水庫(kù)或引水道末端的壓力前池或調(diào)壓室，將發(fā)電所需用水在有壓的狀態(tài)下引入水輪機(jī)的輸水管。壓力油箱的總?cè)莘e 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：kV對(duì)混流式水輪機(jī) （18～20） （）?kVs =（18～20） ? =（～） 3m由此查《水力機(jī)械》金鐘元 表 選擇與之接近而偏大的 YZ4 型分離式油壓裝置。式中 可由設(shè)計(jì)工況點(diǎn)（ ）在模型綜合特max0M39。反擊式水輪機(jī)的調(diào)速功按下式計(jì)算： （）max1A(20~5)QHD?)(N?式中： A—調(diào)速功， ；N? —水輪機(jī)的最大水頭， ； ? Q—最大水頭下發(fā)出額定出力時(shí)的流量，本設(shè)計(jì)為 ；sm/3 —轉(zhuǎn)輪直徑，本設(shè)計(jì)為 。表 尾水管尺寸表D1 h L B5 D4 h4 h6 L1 h5 肘管形式 適用范圍2 標(biāo)準(zhǔn)混凝土 肘管 混流式 D1D2河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26圖 尾水管尺寸圖河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27圖 肘管尺寸圖 尾水管的局部尺寸變動(dòng)在水電站設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)為了滿足施工方便、廠房布置緊湊及適應(yīng)地形、地質(zhì)條件等實(shí)際工程要求，需要對(duì)上述推薦的尾水管尺寸做適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)，但這些變動(dòng)不可對(duì)尾水管的性能指標(biāo)造成嚴(yán)重影響，有些尺寸的變動(dòng)（如高度 h 小于推薦值下限）需經(jīng)過(guò)水輪機(jī)制造廠家同意，并經(jīng)過(guò)充分的論證或試驗(yàn)研究后才可確定。增大 h 可提高尾水管的效率，但將增加廠房土建投資；減小 h 會(huì)影響尾水管的工作性能，降低水輪機(jī)效率，甚至影響機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。彎管段一般不設(shè)金屬里襯，但當(dāng)水頭大于 150m 時(shí)或尾水管平均流速大于 6m/s 時(shí)，宜設(shè)金屬里襯，以防止混凝土被沖壞。 尾水管尺寸的確定彎肘形尾水管由進(jìn)口直錐段、中間彎肘段和出口擴(kuò)散管三部分組成。查表 知，導(dǎo)葉的相對(duì)高度 ，所以 m；0b ? —誤差，取其值為 。ca表 金屬蝸殼流速系數(shù) ca設(shè)計(jì)水頭（m）rH20 40 60 80 100 150 200 300ca 金屬蝸殼進(jìn)口允許極限流速為 14～15m/s。為了獲得良好的水利性能及考慮到其結(jié)構(gòu)和加工工藝條件的限制，一般采用 =345176。 蝸殼設(shè)計(jì)的基本要求（1）過(guò)水表面應(yīng)光滑、平順，水力損失?。唬?）保證水流均勻、軸對(duì)稱地流進(jìn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)；（3）水流在流進(jìn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)前應(yīng)具有一定的環(huán)量，以保證在主要的運(yùn)行工況下水流能以較小的沖角進(jìn)入固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉，減小導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的水力損失；（4）具有合理的斷面形狀和尺寸，以降低廠房投資及便于倒水機(jī)構(gòu)的接力器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置；（5）具有必要的強(qiáng)度和合適的材料，以保證結(jié)構(gòu)上的可靠性和抵抗水流的沖刷。???（6） 水輪機(jī)安裝高程立軸混流式水輪機(jī)采用下式計(jì)算水輪機(jī)的安裝高程 2bHZ0sws???式中： —下游最低尾水位（ =） ；w —導(dǎo)水葉高度， （由導(dǎo)葉相對(duì)高度 可得 =） 。水輪機(jī)在 、 下工作時(shí)，其即為 故rHrNax1Q河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17 = = m3/s39。0n? 39。1D01?將數(shù)據(jù)代入上式得 in/??查《水電站》 （第三版 河海大學(xué) 劉啟釗主編）表 選用與其接近的同步轉(zhuǎn)速，磁極對(duì)數(shù) 。Q /39。1ax? r/39。1039。1039。?（2）轉(zhuǎn)速 n 的計(jì)算 （） 139?，F(xiàn)將這兩種水輪機(jī)作為初選方案，分別求出其相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行比較分析。?/s146Q3?小水頭 。已知 ， ，考慮沿程等水頭損失， 上 8.? （）ZH1???）（ ）（ 下上 （2）選定 ,由表 23 查得相應(yīng)的 。水輪機(jī)的水頭也稱工作水頭，指單位重量水體通過(guò)水輪機(jī)時(shí)能量減小值，水輪機(jī)水頭隨電站上、下游水位而變化。但因運(yùn)行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的幾率增高了，同時(shí)管理人員增多，運(yùn)行費(fèi)用也提高了。（3）機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行效率的關(guān)系當(dāng)機(jī)組數(shù)目不同時(shí)水電站水輪機(jī)的平均效率也不同。 機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇 水電站的裝機(jī)容量等于機(jī)組臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量的乘積。（6）水輪機(jī)的制造、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行方便。施工場(chǎng)內(nèi)交通，擬將舊同（大同）塘公路適當(dāng)修善，作為施工期主要場(chǎng)內(nèi)交通，其中由大青巖壩址至向陽(yáng)口廠址間約 13km 長(zhǎng)的公路做成永久公路，大部件（主變壓器運(yùn)輸重 40 多噸）運(yùn)輸擬由沿河城車站或雁翅車站卸車后，用 60 噸拖車由公路運(yùn)至廠區(qū)。本地區(qū)地震烈度，根據(jù)地震地質(zhì)大隊(duì)建議，基本烈度為 7 度。sm3表 洪峰流量（ ）s3斷面 設(shè)計(jì) 校核大青巖壩址 910+600=1510 1600+600=2200向陽(yáng)口廠址 1800+600=2400 3000+600=3600表 向陽(yáng)口 II 級(jí)電站尾水位與流量關(guān)系如下表水位（m） 350 351 352流量（ ）s30 58 106 265 480水位（m） 353 354 355 356 357流量（ ）s3760 1150 1750 2570 3540河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4 年沙量及氣象大青巖入庫(kù)沙量，主要由官?gòu)d水庫(kù)下泄沙量決定，自 19551972 年資料，官?gòu)d水庫(kù)下泄沙量的均值為 163 萬(wàn)噸，可作為大青巖水庫(kù)年均入庫(kù)泥沙量。為了利于沖砂以保護(hù)發(fā)電洞，sm3s3沖砂洞進(jìn)口在壩上有 30m 處，位于發(fā)電洞下部，形成雙層進(jìn)水口。河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I引水式日調(diào)節(jié)電站畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄第 1 章 工程概況 1 工程概況 1 流域概況 1 流域開(kāi)發(fā)概況 1 該樞紐的興建在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的意義 1 水庫(kù)及主要建筑物的特征 1第 2 章 基本資料 3 水文特征 3 年徑流 3 設(shè)計(jì)洪水 3 年沙量及氣象 4 工程地質(zhì) 4 地質(zhì)概況 4 廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問(wèn)題 4 對(duì)外交通 5 建筑材料 5第 3 章 水輪機(jī)選型設(shè)計(jì) 6 機(jī)組臺(tái)數(shù)與單機(jī)容量的選擇 6 水輪機(jī)的選型原則和任務(wù) 6 機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇 6 單機(jī)容量的選擇 8 水輪機(jī)特征水頭的確定 8 最大水頭 8maxH 最小水頭 9in 設(shè)計(jì)水頭 10r 加權(quán)平均水頭 10av 水輪機(jī)型號(hào)及主要參數(shù)的選擇 10 水輪機(jī)型號(hào)的選擇 10 HL220 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 10河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II HL230 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 14 兩種方案的比較分析 18 蝸殼的形式和尺寸的確定 18 蝸殼形式的選擇 18 蝸殼設(shè)計(jì)的基本要求 19 蝸殼主要參數(shù)的選擇 19 蝸殼的水力計(jì)算 20 尾水管形式和尺寸的確定 23 尾水管形式的選擇 23 尾水管尺寸的確定 24 尾水管的局部尺寸變動(dòng) 26 調(diào)速器的選擇 26 調(diào)速器形式的選擇 26 調(diào)速器工作容量的計(jì)算 27 發(fā)電機(jī)的選擇 30 發(fā)電機(jī)的形式 30 水輪發(fā)電機(jī)的尺寸和重量 31第 4 章 壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計(jì) 32 壓力管道的類型的選擇 32 壓力管道供水方式及分岔管類型的選擇 32 供水方式 32 分岔管 33 壓力管道的引近方式和進(jìn)水方式的選擇 34 引進(jìn)方式 34 進(jìn)水方式 35 壓力管道尺寸 36 壓力管道直徑 36 調(diào)壓室的初步設(shè)計(jì) 36 調(diào)壓室的類型和布置方式 36 調(diào)壓室的水位波動(dòng)計(jì)算 38第 5 章 樞紐總體布置 40 廠房建筑物的組成 40 水電站廠房建筑物的組成 40河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）III 水電站廠房的基本類型 40 廠區(qū)布置的原則 41 廠房樞紐布置 41 主廠房 41 副廠房 42 變電站 42第 6 章 水電站廠房設(shè)計(jì) 43 概述 43 水電站廠房的作用 43 水電站廠房的基本要求： 43 水電站廠房的基本類型 43 水電站廠房的組成 44 廠房?jī)?nèi)部布置 45 下部塊體結(jié)構(gòu)的布置 45 水輪機(jī)層布置 46 發(fā)電機(jī)層布置 49 尾水平臺(tái)布置 52 廠房