【文章內(nèi)容簡介】 全修正值。 XX 水電站壩、廠址設(shè)計洪水成果分別見表 1表 13。 5 XX 水電站壩址 設(shè)計洪水成果表 表 12 流量： sm/3 洪量：億 3m 項目 設(shè) 計 值 P=% （加 15%安全修正值） P=% P=% P=% P=% P=1% P=2% P=5% P=10% P=20% Qm 828 720 677 635 577 532 487 424 375 324 W1d W3d W7d XX 水電站廠址 設(shè)計洪水成果表 表 1 3 流量： sm/3 洪量：億 3m 項 目 設(shè) 計 值 P=% （加 15%安 全修正值） P=% P=1% P=2% P=5% P=10% P=20% Qm 686 597 551 504 439 388 335 河流泥沙 鮮水河干流泥沙含量不大，懸移質(zhì)泥沙侵蝕模 數(shù)較小，據(jù)道孚水文站泥沙資料統(tǒng)計，多年平均含沙量 315g/m3，多年平均輸沙模數(shù) (km2 a)。 地形地質(zhì)條件 水庫正常蓄水位 3385m，庫區(qū)回水至盡達下游，庫長約 ，河道彎曲，日結(jié)力背斜以上河段河流總體流向 SE，日結(jié)力背斜～下壩址河流流向為 WE。庫岸多呈“ V”型谷，河谷較狹窄兩岸山體雄厚，岸坡坡度一般為 35176。～ 45176。，左岸以基巖為主，右岸植被發(fā)育，以淺表層覆蓋層為主。局部段分布第四系松散堆積體。庫區(qū)階地不太發(fā)育，僅見三處Ⅰ級階地，拔河高約為 4～ 10m，臺面寬緩平坦，為基座階地。 庫區(qū)兩岸沖溝較發(fā)育，規(guī)模較大的有布維柯、甲柯溝等 9條較大支溝，其中甲柯及其上游側(cè)右岸一條小溝、指日溝和日則溝常年水系發(fā)育，溝谷深切，溝床縱坡降緩，溝岸巖體較破碎，分布較多坡、殘積覆蓋層。溝口未見規(guī)模較大的新泥石流堆積，主要為堆積的洪積扇。 6 XX 水庫為峽谷型水庫，兩岸山體雄厚，基巖大部分裸露，雖然工程區(qū)地震烈度較高，為Ⅷ度地震區(qū)，水庫蓄水后，庫水抬升較大，最大壅水高 78m，但庫內(nèi)無區(qū)域性斷層發(fā)育，且為變質(zhì)砂板巖，水庫蓄水后變質(zhì)砂板巖蓄能條件差，滲透性總體較弱，水庫蓄水后誘發(fā)地震的可能性小。 壩址為砂板巖地層， 區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單，根據(jù)壩區(qū)地下水的賦存條件，可分為第四系松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。第四系孔隙水主要分布于河谷地帶的松散堆積物中，受大氣降水、冰雪融水及兩岸地下水補給，向河谷排泄。 電站基本參數(shù) 電站動能參數(shù) 裝機容量 102MW 枯水年枯水期平均出力 年利用小時數(shù) 3961h 多年平均年發(fā)電量 億 kw .h 水庫特性 正常蓄水位 3385m 死水位 3360m 校核洪 水尾水位 設(shè)計洪水尾水位 正常尾水位 (機組滿發(fā) ) 最低尾水位 (一臺機 ) 最大水頭 最小水頭 設(shè)計水頭 118m 7 加權(quán)平均水頭 泥沙特性 多年平均含沙量 汛期（ 6～ 9 月）多年平均含沙量 年平均過機含沙量 8 第 2 章 水輪發(fā)電機組的選擇 機組臺數(shù)的確定 水電站總裝機容量等于機組臺數(shù)和單機容量的乘積。在裝機容量確定的情況下，可以擬定出不同的機組臺數(shù)方案。當機組臺數(shù)不同時，則單機容量不同，水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速也就不同，從而引起工程投資、運行效益、運行條件和產(chǎn)品供應情況的變化。 選擇機組臺數(shù)時，應對加工制造能力和運輸條件、總投資、水電站的運行效率和運行靈活性，運行維護工作量的大小等因 素進行綜合考慮。本次設(shè)計次用 3臺 102/3=34(MW)水輪機。 2. 2 水輪裝置方式及水輪機型號的確定 水輪機的裝置方式可分為臥軸和立軸兩種，其中臥軸布置方式布置簡單，不需向下開挖但占地面積較大，一般用于小型電站或水頭較低的貫流式水電站。立軸布置方式具有占地面積小的特點，但需向下進行較大的土石開挖，增加土建投資成本。為縮小廠房面積，高水頭大中型電站一般均采用立軸布置方式。根據(jù)原始資料，本次設(shè)計電站的最大水頭達 ，故應按照立軸方式布置機組。根據(jù)不同型式水輪機對水頭適用范圍的要求，混流式與斜流式水輪 機可滿足設(shè)計要求。同樣工作參數(shù)下，斜流式水輪機的空化系數(shù)大于混流式，為防止空化，斜流式需要較低的安裝高程，因此其開挖深度大于混流式；混流式水輪機的結(jié)構(gòu)比斜流式簡單、造價低、維護方便、運行可靠，所以本設(shè)計采用混流式水輪機。由水電站的水頭范圍 (～ )查水輪機的系列型譜，采用 HLD06a 水輪機，適用水頭范圍 80m～ 150m。 9 水輪機主要參數(shù)的確定 確定水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑 已知水電站水輪機出力為 Nd=34000KW,取發(fā)電機效率η d=95%,則發(fā)電機功率dd/NN ?? =34000/=35800(KW)。 查《水電站機電設(shè)計手冊》 （９） P227 表 15 得 HLD06a 型水輪機的參數(shù)： MD1 =，最優(yōu)工況效率 % ?M? ，限制工況效率 %， sQ / 339。1 ? ，min/r7039。10 ?n ,由于在限制工況處原型水輪機的效率要高于模型水輪機，所以初步假定原型水輪機在該工況點的效率為 89%。 由 ?QHN ? 和HrD 2139。1 ? 可得 ?2/311 QND ? (21) 故 ?2/311 QND ?= 2/ 35800 ??? =，計算出的轉(zhuǎn)輪直徑應該符合水輪機轉(zhuǎn)輪的標準尺寸系列。通常是選用比計算值稍大的標準直徑作為水輪機的標準直徑。查《水電站》 （ 22） P76 表 46，取與之接近而偏大的標準直徑D1=。 效率修正值的計算 原型水輪機的最高效率為： η max=1(1 maxM? )511DDM (22) 式中， maxM? 模型機的最高效率 MD1 模型機直徑 1D 原型機直徑 故 η max=1(1 maxM? )511DDM =1() 5 ==% 10 考慮到制造水平的差異，根據(jù)水輪機的標稱直徑去ε =1%；本設(shè)計中，認為原型水輪機所采用的蝸殼和尾水管與模型水輪機的相似，故取 0/?? ，則效率修正值由下式計算： /m a xm a x ????? ????? M （ 23） 代入數(shù)值可得 ?? == 水輪機在限制工況點的效率為 η = M? +Δη =+==% 與原來假 設(shè)值接近 ,符合要求。 確定水輪機的轉(zhuǎn)速 因為 m a xm a x10/1/ ???????MMn n ?? 可不予修正。所以取原型水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速和模型機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速相同，即取 39。10n =70r/min。 水輪機轉(zhuǎn)速的計算公式： 110/n DHn av? （ 24） 式中， 10/n 單位轉(zhuǎn)速 avH 加權(quán)平均水頭 代入數(shù)值可得 110/ ??? D Hn av 查《水電站》 （ 22） P77 表 47 選用與之接近而偏大的發(fā)電機標準同步轉(zhuǎn)速，取n=。 確定水輪機的吸出高 根據(jù)所選的 D1=、 n=,可計算出設(shè)計工況點水輪機的最大單位流量 39。maxQ 和相應的單位轉(zhuǎn)速 39。1rn 。 11 根據(jù)式（ 21）得 )/( 323223r12m a x1/ smHD NQ ?????? ? )/( 3212m a x1/m a x smHD r ???? m i n)/(118 11/ rHnD rr ???? 由 39。maxQ 和 39。1rn 可在《水電站機電設(shè)計手冊》 （９） P29，圖 133 中查得對應的空蝕系數(shù) ? =，從《水電站》 （ 22） P52圖 316 中可查出空蝕系數(shù)的修正值 ?? =，由此可求得水輪機的吸出高為： rs HH )( ?? ?????? （ 25） 代入數(shù)值可得 sH = ）（）（ ?????? 水輪機的檢驗計算 （ 1）水輪機出力檢驗計算 當 n/1r=， Q/1max=，對應的模型機的效率η M=，原型機效率η =+=，水輪機的出力為 N= 118 =35771KW35800KW，符合要求。 （ 2）水輪機的吸出高驗算 計算出的吸出高 SH =4m,滿足電站要求。 （ 3）工作范圍的檢驗計算 在最大水頭 Hmax= 時，有 m i n)/( m a x1m in1/ rHDn ???? 在最小水頭 Hmin= 時，有 m i n)/( m in1m a x1/ rHnD ???? 在 HLD06a 型水輪機的主要特性曲線圖上，分別畫出 Q/1max=，n/1min=，這些直線所圍成的陰影部 12 分（如下圖）就是水輪機的工作范圍，其基本處于特性曲線的高效率區(qū)，符合設(shè)計要求。 圖 21 水輪機效率檢驗圖 蝸殼和尾水管的選擇計算 因為水電站的水頭 H40m,故應采用金屬蝸殼，蝸殼包角為 345176。 蝸殼的水力計算及外輪廓的確定 已知最大流量 Qmax=， 則 蝸 殼 的 進 口 斷 面 流 量 為)/m( 3m a x s C ??????? ?? 。 流速為 rHKV ?c （ 26） 式中， K流速系數(shù)，可在《水電站》 （ 22） ， P95圖 421 中查得 K= 故 )/( smHKV r ???? 。 13 進口斷面面積 mVQF ccc ??? 進口斷面半徑為 mF c ??? ?? 則水輪機主軸中心線到蝸殼進口外邊緣的半徑為 caR ?2rmax ?? （ 27） 式中 ra水輪機座環(huán)的固定導葉外半徑，可在《水電站機電設(shè)計手冊》 （ 9） ，P128表 216中查得 Da=， Db=， K=100mm， r=200mm。 故 mR ca a x ????? ? ? 以每隔 15176。為一個計算斷面，同理可以計算出各斷面的外緣半徑，計算表如下： 表 21 蝸殼基本參數(shù)計算表 φ i(186。) Qi（ m3/s) ρ i(m) Ri(m) 345 330 315 300 285 270 255 240 225 210 195 180 165 150 135 120 105 90 75 60 45 30 14 續(xù)表 21 蝸殼基本參數(shù)計算表 15 0 將蝸殼各計算斷面的外緣連接起來，便可得到蝸殼平面度的單線圖，如圖所示： 圖 22 蝸殼單線圖 尾水管主要參數(shù)的選擇 尾水 管的型式很多，目前常用的有直錐形，彎錐形和彎肘形三種型式。彎肘形尾水管不但可以減小開挖深度，而且具有良好的水力性能，效率可達 75%~80%，本設(shè)計采用此種型式尾水管。 查《水電站機電設(shè)計手冊》 （ 9） 推薦的肘管尺寸參數(shù)列于下表 表 22 推薦的肘管尺寸參數(shù) D1 h L B5 D4 h4 h6 L1 h5 依據(jù)上表，因為本電站水輪機的直徑 1D 為 ： 表 23 尾水管各項數(shù)據(jù) D1 h L B5 D4 h4 h6 L1 h5 （ 1）進口直錐段 15 進口直錐段是一段垂直的圓錐形擴散管，其內(nèi)壁設(shè)金屬里襯，以防止旋轉(zhuǎn)水流和渦帶脈動壓力對管壁的破壞，其單邊擴散角θ的最優(yōu)值為θ =7176。 ~9176。，本設(shè)計取θ =9176。 故 mDD 343 ??? ???? ????? ? ，其 中 D3錐管進口直