【正文】 口類型為岸邊式，引水管道直徑為6m，主廠房長度為62m。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 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 前 言本畢業(yè)設(shè)計的主要目的是對我這幾年專業(yè)學習成績的一個檢驗，當然這次畢業(yè)設(shè)計的意義不僅僅是對學習的一個檢驗。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 式中為水輪機的額定出力，式中為發(fā)電機效率，~。為避免水輪機轉(zhuǎn)速過高，選擇與之接近的標準同步轉(zhuǎn)速150r/min。 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?。?/3~1/2)D，本設(shè)計取1/3D=2m。進口的面積應(yīng)不小于下式的計算值：式中：為進口斷面的面積 為引水斷面的面積（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：進口面積為 滿足流速要求 進水口尺寸示意圖由前面的計算得出進水口的尺寸示意圖如下： 圖4—5 進水口結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 通氣孔和進人孔為保證當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)生較大負壓。 為閘門孔口凈高。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，互相施工影響小。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)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，對于大型電站，對于沖擊式機組。機組轉(zhuǎn)速為150r/min，單機最大引用流量為。水流最大速度為：管道特性系數(shù)為： 丟棄全負荷時：，所以發(fā)生末相水擊。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，當導葉啟閉時間為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)。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)。則 局部水頭損失計算壓力管道的局部水頭損失包括進口損失（進口水流收縮、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。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。 進口直錐段計算查《水電站機電手冊》水力機械分冊知。 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。計算機組段長度時按蝸殼層、發(fā)電機層、尾水管層分別進行計算，然后取其中的最大值。 為混凝土邊墩厚度，~。 尺寸調(diào)整為保證三個層面的計算長度統(tǒng)一，需對尺寸進行調(diào)整。則。 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。經(jīng)計算，廠房寬度為：。 為牛腿下部立柱截面高度，取1m。 為導水葉高度，一般為，則。則。 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。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。對安裝間的具體說明如下：，以供安裝磁極之用。 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。主變站靠左側(cè)，開關(guān)站靠右側(cè)。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。對于第一跨中正彎矩段取。 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。按經(jīng)驗公式計算：考慮彎矩較大，這里選用腹板厚度為2cm。 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。故面板厚度選用16mm，滿足強度要求。 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。雙腹式邊梁抗扭剛度大，也便于設(shè)置滾輪和吊軸，但構(gòu)造復雜且用鋼量較多，雙腹式邊梁廣泛用于定輪閘門。最大軸向力為作用在一個邊梁上的起吊力，估計為250KN。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習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。所以在這個設(shè)計的過程中也是讓我更多的學習到了一些軟件的應(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。其中主要的有一點原因就是設(shè)計資料的不全面，使得設(shè)計中斷斷續(xù)續(xù)的出現(xiàn)問題，卻無法解決。按承壓強度計算所需底板寬度為：取寬度為B=220mm。由前面計算得主梁上最大作用力為1200KN，這里為保證安全，考慮為所有主梁的作用力均為最大值1200KN，滾輪布置圖以及通過結(jié)構(gòu)力學求解器求得的內(nèi)力結(jié)果圖如上。單腹式邊梁構(gòu)造簡單，便于與主梁連接，但抗扭剛度差，這對于因閘門彎曲變形、溫度變化引起的脹縮及其他偶然力作用而在邊梁中產(chǎn)生扭距的情況是不利的。計算橫隔板截面幾何特性：截面形心到腹板中心線的距離為：截面慣性矩為： 截面模量為：驗算彎應(yīng)力：由于橫隔板截面高度較大，剪切強度更不必驗算。 面板局部彎曲與主梁整體彎曲的折算應(yīng)力的驗算從面板的厚度計算可見，直接與主梁相鄰的面板區(qū)格，只有區(qū)格11所需要的板厚較大，這意味著該區(qū)格的長邊中點應(yīng)力也較大，所以選取區(qū)格11按下面各式驗算其長邊中點的折算應(yīng)力。因主梁上翼緣直接同鋼面板相連，按規(guī)范規(guī)定可不必驗算整體穩(wěn)定性?，F(xiàn)選用腹板高度為。 頂梁和底梁頂梁所承受的荷載很小，為保證剛度要求，頂梁和底梁都選用槽鋼14a。根據(jù)上表計算得，水平次梁為八跨連續(xù)梁，水平次梁彎曲時的邊跨中彎矩為：支座B處的負彎矩為： 圖6—1 水平次梁荷載示意圖 截面選擇根據(jù)所需的截面模量，查表初步選擇[14a，由附表知：面板參加次梁工作有效跨度分別按下式計算，然后取其中較小值。因本閘門的水頭較大，閘門上下部分所承受的水壓力相差不大，這里改選選用主梁均勻布置的形式，根據(jù)水頭的大小，選擇均勻布置五主梁。依據(jù)地形條件，選擇副廠房布置在主廠房左側(cè)。尾水閘門尺寸為。這樣可以利用緊鄰的機組場地進行安裝、檢修。 屋頂高程計算當?shù)踯囓夗敻叱檀_定后，根據(jù)已知軌頂至吊車頂端高度，根據(jù)屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保溫防護層厚度，確定屋頂上緣高程。，滿足要求?？捎孟率奖硎荆荷鲜街校簭奈仛にτ嬎惚碇锌梢缘玫轿仛みM口直徑為蝸殼包角為時的半徑。本水電站所采用的是豎軸混流式水輪機，則其安裝高程為：式中：為水電站廠房建成后下游設(shè)計最低水位，全廠有1~2臺機組時，取1/2臺機組流量相應(yīng)的尾水位；有3臺或4臺機組時，取1臺機組流量相應(yīng)的尾水位；有5臺機組及5臺以上機組時，~2臺機組流量相應(yīng)的尾水位。則由牛腿下部計算：式中：為橋機跨度，為19m。則。 為風罩外壁到上游墻內(nèi)側(cè)的凈距，本設(shè)計取為5m。則安裝間長度為。則。 按尾水管層計算機組段長按尾水管層計算時。 主廠房長度計算主廠房的長度為：上式中：為機組臺數(shù) 為機組段長 為端機組附加長 為安裝間長度 機組段長的確定機組段的長度主要由蝸殼層、尾水管層和發(fā)電機層的尺寸確定。影響這種損失的最主要因素是轉(zhuǎn)彎的曲率半徑和肘管的斷面變化規(guī)律，曲率半徑越小則產(chǎn)生的離心力越大，一般推薦使用合理半徑。對于進口斷面：斷面流量為 斷面面積為 斷面半徑為 同時根據(jù)轉(zhuǎn)輪直徑以及設(shè)計水頭，查《水力機械》附錄二得：座環(huán)外徑 內(nèi)徑座環(huán)外半徑 內(nèi)半徑則從軸中心線到蝸殼外緣半徑 圖5—1 座環(huán)尺寸圖對蝸殼內(nèi)任一斷面，根據(jù)計算要求，取若干個包角計算斷面，便可繪制出蝸殼斷面單線圖，計算結(jié)果如下表： 表5—1 蝸殼斷面計算成果表0000153045607590105120135150165180195210225240255270285300315330345 圖5—2 金屬蝸殼單線圖 尾水管單線圖的繪制根據(jù)水輪機的選擇計算知水輪機型號為HL220—LJ—380。轉(zhuǎn)彎，局部水頭損失系數(shù)為：本引水線路中共有3