【正文】 在遇到新知識時勇于去學習、解決的能力。 供電對象主要是本地區(qū)以第二汽車廠為中心的機械工業(yè)，鐵路運輸業(yè)以及其他工業(yè)，同時為農(nóng)田電力排灌及市政照明提供電力負荷。 本流域地理位置在北緯 ～ ，東經(jīng) ～ 之間，屬北亞熱帶江北濕潤區(qū)，為付熱帶季風氣候，流域平均氣溫，平均為 ℃，最高為 ℃，最低零下 ℃。樞紐區(qū)經(jīng)多次構(gòu)造運動，斷裂構(gòu) 造和節(jié)理裂隙比較發(fā)育。左岸臺地 2～15 米厚砂質(zhì)粘土層，右壩肩有 5～ 15 米厚殘坡積層。相對阻水層（ W〈 升 /分〉頂板埋藏深度：河床 5～ 25 米，左岸 25～ 35 米，右岸 25～ 90 米。）） 式中 E0—— 巖石變形模量； 181。因此布置河床式廠房較不適宜，因為倘若布置為河床式廠房，會使壩體段，特別是溢流壩段的長度減小，當與洪水時不通順，不能達到要求的泄洪流量，不能達到防洪效果。 若廠房類型選用引水式廠房，則廠房只適宜布置在左岸下游側(cè)，因右岸地形地勢較陡，布置引水式廠房沒有合適的位置，并且開挖量比較 大，也很難保證穩(wěn)定。且每臺機組的容量過小，水輪機和發(fā)電機的生產(chǎn)都較為麻煩。并且為了接線等對稱，大多數(shù)情況下都希望選用偶數(shù)組機組臺數(shù)。 3 / 219 .8 1 r rND QH ?? 式中 rN 為水輪機的額定出力 ， 47 . 5 1 0 7 8 9 4 7 . 40 . 9 5fr fNN K W? ?? ? ?， 式中 f? 為發(fā)電機效率，對大中型水輪發(fā)電機可取 ~，這里取 為 。10n 為最優(yōu)工況下原型水輪機相應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速。10 m a x0. 94 11 1 0. 01 6 0. 030. 91 1MMnn ??? ? ? ? ? ? ? 所以 39。1n 值：在設(shè)計水頭 ? 時， 39。 HL220 模型特性綜合曲線如下圖： 水輪機吸出高的計算 由水輪機的設(shè)計工況 39。有壓進水口中分為壩式、岸式、塔式等幾種。且本水電站的引水道不長，因此設(shè)置單元供水管道的成本也不會很高。則橢圓曲線為 22 2xy??。如下圖： 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 22 圖 4— 4 進水口閘門段斷面圖 進水口尺寸驗算 為保證水流流態(tài)的穩(wěn)定性，進水口的水流流速不宜過大。 進水口高程計算 為保證進水口處于有壓狀態(tài)，以使水流流態(tài)穩(wěn)定，進水口的高程應(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。 所選擇的兩條引水線路分別以 1和 2表示， 2的進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。 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。 調(diào)節(jié)保證計算 調(diào)節(jié)保證計算的任務(wù) 計算有壓引 水系統(tǒng)的最大和最小內(nèi)水壓力，最大內(nèi)水壓力作為設(shè)計或校核壓力管道、蝸殼和水輪機強度的依據(jù)；最小內(nèi)水壓力作為壓力管道線路布置，防止管道中產(chǎn)生負壓和校核尾水管內(nèi)真空度的依據(jù)。 增加全負荷或部分負荷時：機組轉(zhuǎn)速最大降低值，只對單獨運行的電站計算，加入系統(tǒng)運行的地在那還能，轉(zhuǎn)速受系統(tǒng)頻率的制約，不可能有很大的降低、壓力管道和蝸殼內(nèi)最大壓力降低值。 水電站最大水頭為 。 這里取 1 0. 85 0. 85 7 5. 95ssT T s? ? ? ?。 ? ? ? ?220 .3 44 0 .3 4 0 .3 4 4 0 .4 022m ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 水錘壓力值為： m a x 0 .4 0 8 4 .3 3 3 .7mH H m?? ? ? ? ? 總壓力值為： m a x 3 3 .7 8 4 .3 1 1 8H H H m? ? ? ? ? ? 轉(zhuǎn)速上升率為（按列寧格勒金屬工廠公式計算）： 0122036511sN T fn GD? ? ? ? 上式中： 0N 為機組額定容量，為 萬 KW。 tl 為定子鐵芯長度（ m）。 取導葉啟閉時間為 7s，同上述計算一樣，發(fā)生間接水錘。 壓力鋼管屬于地下埋式鋼管，則水擊波速為 1200m/s。 調(diào)節(jié)保證計算的目的 正確合理地解決導葉啟閉時間、水擊壓力和機組轉(zhuǎn)速上升值三者之間的關(guān)系，最后選擇適當?shù)膶~啟閉時間和方式，使水擊壓力和轉(zhuǎn)速上升值 均在經(jīng)濟合理的允許范圍內(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。 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。 a為閘門孔口凈高，本設(shè)計為 。 3c os/ mcAAo ????? ?? 進口面積為 22 mm ??? 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： 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 23 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。 漸變段長度 1 . 6 1 . 6 6 9 . 6L D m? ? ? ? 收縮角取為 o 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 21 圖 4— 1 進水口漸變段剖面圖 圖 4— 2 進水口漸變段平面圖 圖 4— 3 進水口漸變段斷面圖 39。 進水口尺寸計算 進水口的尺寸計算應(yīng)主要包括進口段尺寸計算、漸變段尺寸計算、閘門段尺寸計算等。而壩體左壩肩部分的地形地質(zhì)條件都較好，因而考慮經(jīng)濟成本因素，本水電站樞紐工程廠房的進水口采用岸邊式進水口。 發(fā)電機型號的選擇 根據(jù)水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速等計算，同時根據(jù)發(fā)電機的額定容量參考資料選擇發(fā)電機型號為 SF75— 40/854，懸式發(fā)電機。31 m ax 0 .9 8 /Q m s? ，39。 工作范圍的驗算 在選定的 轉(zhuǎn)輪直徑、 n=150r/min 的情況下，水輪機的 39。10 10 1Mn n n? ? ? ， 查表得 39。 效率修正值的計算 查水輪機模型參數(shù)表得，模型水輪機轉(zhuǎn)輪直徑為 。但混流式水輪機的適用水頭范圍廣、且結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、效率高。 從機組臺 數(shù)與水電站運行效率的方面考慮，較多機組臺數(shù)能使水電站有較高的平均效率。 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 12 3 主要設(shè)備的選擇 水輪機型號及主要參數(shù)選擇 水輪機是水電站中最主要的動力設(shè)備之一，它關(guān)系到水電站的工程投資、安全運 行、動能指標及經(jīng)濟效益等重大問題，因此在水能規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)水電站水頭和負荷的工作范圍，正確的進行水輪機的選擇是水電站設(shè)計中的主要任務(wù)之一。 若采用地下廠房，根據(jù)地形資料以及地質(zhì)資料，可以看到，僅有壩體右岸的山體內(nèi)適宜開挖地下廠房，而左岸下游側(cè)的地勢較為平坦，開挖地下廠房的穩(wěn)定性不好。后者呈穿插分布。巖石飽和抗壓強度約為 300～ 700 公斤 /平方厘米，屬中等堅硬巖石。引水遂洞一般選用巖石 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 6 堅固系數(shù)為 2～ 7；單位彈性抗力系數(shù)為 100～ 600。付片巖屬元古界武當山揚坪組上部（ PtW1Y3），正片巖系褶皺早期基性侵入巖變質(zhì)而成。常水位標高 米，河西寬 70～ 90 米，水深 2～ 8 米。泗河在陜西境內(nèi)自南向北流，進入湖北境內(nèi)轉(zhuǎn)自西向東行；官渡河有南向北來，兩源匯合于竹山縣城上游約 30 公里的兩河口后，稱堵河，有西南向東北匯入漢江。廠房是整個水電站樞紐建筑物中的一個主要建筑物，它的正確設(shè)計對于水電站的正常運行以及經(jīng)濟效益都有重大影響，不管是在國內(nèi)還是在國外的水電站，對水電站廠房的設(shè)計都很重視。 其設(shè)計的主要內(nèi)容包括樞紐布置、主要設(shè)備型號選擇計算、引水系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)節(jié)保證計算、廠房布置設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 選擇水電站廠房設(shè)計作為這次的畢業(yè)設(shè)計主要是因為廠房在水電站中占有較大的投資比例，且其具有極大的重要性。 堵河系漢江中上游南岸的一大支流。年平均相濕度為 76%。 右壩肩山高坡陡，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖石較破碎。 付片巖呈面狀風化，正片巖以裹狀風化較為顯著。一般正片巖透水性大于付片巖?！?巖石泊桑比； rb—— 遂洞跨度之半，取 1 米代入。 同時，因壩體的溢流壩段按照防洪設(shè)計要求，占用了較長的壩體長度。而在左岸下游側(cè)布置引水式廠房，則僅需開挖較少方量即可，且左岸的地質(zhì)條件相比右岸好得多。 從機組臺數(shù)與水電站投資的方面考慮，機組臺數(shù)過多時，相應(yīng)的輔助設(shè)備等也會增多，勢必會增加投資。 綜合考慮，本水電站樞紐選用兩臺機組，單機容量預(yù)算為 千瓦。 查表得 HL220 型水輪機在限制工況下的單位流量 39。 且式中 39。1n? 可忽略不計，則以 39。 11 1 5 0 3 . 8 6 6 . 7 / m in73rrnDnrH ?? ? ? 在最大水頭 max ? 時， 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 15 39。1 / m inrnr? ， 39。因壩式進水口適用于壩后式廠房和河床式廠房，而本水電站樞紐工程的廠房類型為岸邊引水式，故壩式進水口不適用。考慮到本水電站僅有兩臺機組，為保證發(fā)電的穩(wěn)定性，最終決定采用單元供水方式。 一般情況下 4/3/ ?ba 漸變段 尺寸計算 漸變段是閘門段到壓力管道的過渡段，其斷面面積和流速應(yīng)逐漸變化，使水流不產(chǎn)生漏流并盡可能減少水頭損失。進口的面積應(yīng)不小于下式的計算值： ?cos/39。并應(yīng)使進水口的底板高程高于水庫淤沙高程~，但本水電站樞紐的水庫淤沙高程較低，不影響進水口高程的選擇與布置，因此該因素不予考慮?，F(xiàn)分別就所選兩條線路從各方面進行比較，以選擇合理的方案進行設(shè)計。這樣就相當于把引水系統(tǒng)分為兩段，調(diào)壓室以前這段引水道，基本上可以避免水錘壓力的影響；調(diào)壓室以后的壓力管道，由于縮短了水錘波傳遞的路程，從而減少了壓力管道中的水錘值，改善了機組運行條件及供電質(zhì)量。 計算丟棄負荷和增加負荷時轉(zhuǎn)速變化率，并檢驗其是否在允許的范圍內(nèi)。 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)計水頭下丟棄全負荷，通常發(fā)生最大轉(zhuǎn)速上升率。 設(shè)計水頭下丟棄全負荷計算 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 28 相長為： 2 2 4 6 0 0 .7 71200l sc ??? 導葉啟閉時間為： 26s lTsc??，因此此時發(fā)生的是間接水錘。 f 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 ? 。 1sT 為導葉關(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 ? 。 iD 為定子鐵芯內(nèi)徑（ m）。 ? ? ? ?220 .4 64 0 .4 6 0 .4 6 4 0 .5 822m ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)調(diào)節(jié)保證計算標準，水錘壓力上升率不滿足要求，不再計算轉(zhuǎn)速上升率。 調(diào)節(jié)保證計算基本數(shù)據(jù) 由前面計算可知，壓力管道長度取為 460m，壓力鋼管直徑為 6m。 研究減小水擊壓強及機組轉(zhuǎn)速變化的措施。 初步分析時，可用表征壓力引水系統(tǒng)慣性大小的水流加速時間，也稱作壓力引水道 西華大學畢業(yè)設(shè)計說明書 26 的慣性時間常數(shù)值 wT 來判斷設(shè)置上游調(diào)壓室的 條件，其式為： ? ?iiwwrLvTTgH??? 上式中： iL 為壓力引水道（包括蝸殼及尾水管）各段之長度； iv 為上述各段水道相應(yīng)的流速； g為重力加速度； rH 為水輪機的設(shè)計水頭； ? ?wT 為 wT 的允許值，一般取為 2~4s。 從線路距離來看， 1和 2線路距離相差不大，所以從洞線的開挖、壓力鋼管的耗用量、施工工期、工作量等方面來說， 1和 2線路均差不多。 v為閘門斷面的水流流速，取閘門段面最大引用流量時的流速。A 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 o0?? c為收縮系數(shù)，一般取 ~，本設(shè)計取 ?c 由上式計算