【文章內(nèi)容簡介】 至電站壩址。關(guān)門梁水電站上、下壩址距離僅 ，徑流成果相近。關(guān)門梁水電站下壩址徑流成果見表 11。 表 11 關(guān)門梁水電站壩址徑流成果表 位 置 集雨面積 （ km2） 項 目 均值 （ m3/s） 各頻率設(shè)計值（ m3/s） P=5% P=50% P=95% 關(guān)門梁水電站壩址 5921 年（ 6～翌年 5 月） 枯期（ 12～翌年 4 月） 洪水 關(guān)門梁水電站壩、廠址設(shè)計洪峰流量計算采用朱巴站設(shè)計洪峰流量成果用面積比指數(shù) n=2/3 次方搬移至壩、廠址處，關(guān)門梁水電站壩、廠址設(shè)計洪量計算采用朱巴站的設(shè)計洪量成果用面積比指數(shù) n=1 搬移至關(guān)門梁水電站華北水利水電大學(xué) 3 壩、廠址處，得到關(guān)門梁水電站壩、廠址設(shè)計洪水成果。由于本階段泥曲河段無歷史洪水資料，因此在關(guān)門 梁水電站壩、廠址校核洪水基礎(chǔ)上增加 15%作為安全修正值。關(guān)門梁水電站壩、廠址設(shè)計洪水成果分別見表 1表 13。 表 12 關(guān)門梁水電站壩址 設(shè)計洪水成果表 流量： m3/s 洪量：億 m3 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 表 1 3 關(guān)門梁水電站廠址 設(shè)計洪水成果表 流量： m3/s 洪量：億 m3 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) (km2a)。 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，臺面寬華北水利水電大學(xué) 4 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。 關(guān) 門梁水庫為峽谷型水庫，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 hkw? 水庫特性 正常蓄水位 3385m 死水位 3360m 調(diào)節(jié)庫容 萬 m3 調(diào)節(jié)性能 季調(diào)節(jié) 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 ) 華北水利水電大學(xué) 5 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 華北水利水電大學(xué) 6 第 2 章 水輪機組的選擇 水輪機選擇的主要內(nèi)容包括：選擇機組臺數(shù)和機組型號，水輪機的標稱直徑和額定轉(zhuǎn)速等主要參數(shù)；選擇蝸殼和尾水管的型式并進行水力計算，確定其輪廓尺寸；確定發(fā)電機 的型式和尺寸，調(diào)速器油壓裝置的型式合尺寸。 根據(jù)工程原始資料，計算確定本設(shè)計關(guān)門梁水電站各特征水頭如下： 最大工作水頭 最小工作水頭 平均 工作 水頭 設(shè)計 工作 水頭 機組臺數(shù)的確定 根據(jù)基本資料可知關(guān)門梁水電站的總裝機容量為 102MW，查《水電站》 ]16[確定關(guān)門梁水電站屬于中型水電站，中型水電站一般設(shè) 24 臺機組，機組臺數(shù)多用偶數(shù)。由于機組臺數(shù)增多，單機容量會減少，運行方式靈活，單臺事故所產(chǎn)生的影響小，機組輪換檢修容易安排，難度也小，此外單機容量大可能會在制造、安裝和運輸方面增加一定難度，但機組臺數(shù)過多，發(fā)生事故的幾率也隨之增高，同時管理人員多，維護耗材多，運行費用也相應(yīng)提高，且對于中小型水電站，為保證運行的可靠性和靈活性，機組臺數(shù)一般不少于 2 臺，綜合考慮水電 站設(shè)計保證率、保證出力、備用容量、多年平均發(fā)電量、水電站年利用小時數(shù)等動能參數(shù)，初步確定水電站的機組臺數(shù)為 3 臺，單機容量為 343102? MW。 水輪機型號的確定 除有特殊要求或在小型水電站中受來流條件限制才考慮安裝不同型號和不同容量的機組外，一般情況下，同一水電站中希望安裝同一型號和相同容量的水輪機，由基本資料可知關(guān)門梁水電站屬于中型水電站且無特殊要求，故采用 同一型號和相同容量的水輪機。根據(jù)給出的電站特征水頭，同時考慮適度合理的 經(jīng)濟節(jié)省原則，由《水電站》 ]16[ 水輪機的系列型譜查得型號為 HL160 的水輪華北水利水電大學(xué) 7 機的適用水頭范圍是 110150m滿足關(guān)門梁水電站的特征水頭，故選擇水輪機的型號為 HL 水輪機主要參數(shù)的確定 根據(jù) 計算得到的水電站個特征水頭 ， 水電站總裝機容量， 水電站壩址區(qū)海拔高程為 m3250?? ，根據(jù)選定的水輪機機組臺數(shù)和水輪機型號確定水輪機的主要參數(shù)。 確定水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑 由 ?QHN ? 和rHD 21139。? 可得： ?2311 39。rHQND ? （ 21） 其中 ：ddNN ?? ， d? 為發(fā)電機的效率， 對大中型水輪發(fā)電機 ， %99%96 ??d? 。對中小型水輪發(fā)電機 %96%90 ??d? 。 dN 為發(fā)電機的額定出力，即單機容量。根據(jù)關(guān)門梁水電站的基本資料可知水電站的總裝機容量為 102WM，由選定的機組臺數(shù)為 3 臺可得 343102 ??dNMW,取水輪發(fā)電機的效率 %93?d? ,則 3 5 6 5 34 ???? MWNN dd?KW 查《水電站》 ]16[ 可供選用的大中型混流式水輪機轉(zhuǎn)輪參數(shù)可得水輪機 HL160的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 min/r6739。10 ?n ，限制工況時的單位流量 s/39。 31 ?Q ，效率%?m? ，初步假定原型水輪機在限制工況點的效率為 %?? ，則水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑為： 3656039。23231?????? ?rHQND 選用與之相近而偏大的標稱直徑 ?D 。 華北水利水電大學(xué) 8 效率修正值的計算 查《水電站機電設(shè)計手冊（水力機械）》 ]22[ 可得 HL160 在最優(yōu)工況的最高效率 %91max ?M? ，模型水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑為 ?D ，則原型水輪機的最 高效率： % )(1)1(1 55 11m a xm a x ??????? DD MM?? 考慮到制造水平的差異，根據(jù)水輪機的標稱直徑，查《水電站》 ]16[ 可得通常對于轉(zhuǎn)輪直徑 m11?D 的原型水輪機，取 %2%1 ??? ，則取 %1?? ，同時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 039。?? ，則效率修正值由下式計算 ： 0 1 3 39。m a xm a x ?????????? ????? M 水輪機在限制工況（即設(shè)計工況）點的效率為 ： += 與原來的假定值相符。 確定水輪機的轉(zhuǎn)速 根據(jù)《水電站》 ]16[ 式（ 419）可得出計算原型水輪機轉(zhuǎn)速的公式 : H取設(shè)計水頭 1139。DHnn r? （ 22） 其中， 原型水輪機的單位轉(zhuǎn)速應(yīng)取最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，即 ： 39。39。39。 11010 nnn m ??? （ 23） 查《水電站》 ]16[ 可得 HL160 模型水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 min/r6739。10 ?n ， 同時由于 ： 39。39。 m a xm a x10 1 ??????? Mmn n ?? 華北水利水電大學(xué) 9 可不予修正，因此取原型水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速和模型的最優(yōu)單位轉(zhuǎn) 速相同，即取 min/r6739。39。 1010 ?? mnn ，由 ?rH ， ?D 可計算得水 輪機的轉(zhuǎn)速為 m i n/ 50 16739。110 ???? D Hnn r 發(fā)電機轉(zhuǎn)速越高，磁極對數(shù)就越少，選用偏大級別的標準同步轉(zhuǎn)速，目的是在相同容量下是發(fā)電機具有較小的尺寸和重量，有可能降低設(shè)備 造價和減小水電站廠房的平面尺寸。 查《水電站》 ]16[ 選用與之接近而偏大的發(fā)電機標準同步轉(zhuǎn)速，取 min/?n 。 確定水輪機的吸出高度 和 水輪機安裝高程 由水輪機的設(shè)計工況，可在《水電站機電設(shè)計手冊（水力機械）》 ]22[ 圖 133上查出相應(yīng)的空蝕系數(shù)從而得出水輪機吸出高度的計算值。 根據(jù)選定的水輪機標稱直徑 ?D 、 min/?n 和水輪機的設(shè)計水頭 ?rH 可得在設(shè)計工況點水輪機的最大單位流量 39。max1Q 和相應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速 39。1n 。 得 s/m6 0 9 0 0 2 3 6 5 6 039。 32322321m a x1 ?????? ?rHDNQ s/m9 2 0 2 0 39。 3221m a x1m a x ????? rHD mi n/r03 1 339。 11 ???? rr HnDn 由 39。max1Q 和 39。1rn 可在《水電站機電設(shè)計手冊（水力機械 ）》 ]22[ 中 查得對應(yīng)的空蝕系數(shù) ?? ，從《水電站》 ]16[ 中可查的空蝕系數(shù)的修正值 ??? ，由此可求得水輪機的吸出高度為 rS HH )(9 0 010 ?? ?????? （ 24） )(900325010 ??????? 確定了吸出高 sH 以后，可由下式計算水輪機的安裝高程 aZ : 華北水利水電大學(xué) 10 20bHZswa ???? （ 25） 式中： w? ——水電站下游水位， m； 0b ——水輪機導(dǎo)葉高度， m。 查《水電站》 ]16[ 可知水輪機 HL160 的導(dǎo)葉相對高度為 100_ ?? Dbb ， 由已 選 定 的 ?D 及 已 確 定 的 吸 出 高 度 ??sH ， 可得m5 0 2 2 10 ????? Db ， 又由基本資料可知 ??w ，則： m7 3 2 4 025 0 1 2 4 22 0 ???????? bHZ swa 檢驗計算 1. 水輪機出力檢驗計算 當 min/r6839。1 ?rn ， s/39。 3m ax1 ?Q 時，對應(yīng) 對應(yīng)的模型機效率 %?m? ,原型機效率為 %90?? ，水輪機出力為： 6 9 5 6 5 5 89 0 2 0 2 ?????? KWN KW 水輪機在限制工況下的出力要大于水輪機的額定出力，這是由于選定的水輪