【文章內容簡介】 304校核情況P=%7141303304230330491113033042303304備 注泄水方式：1. 表孔溢流堰泄洪 （底孔作為安全儲備）2. 表孔溢流堰泄洪＋電站發(fā)電泄紅 （底孔作為安全儲備）：（1）調洪方案選擇 ①.方案選擇原則從上游洪水位相對較低，下泄流量較大，下游地質情況允許，不影響發(fā)電的正常運行，庫容攔洪能力大等方面來考慮。 ②. 方案選取 經過綜合分析和比較，確定XX水利樞紐工程的泄洪方式采用表孔溢流堰泄洪+電站發(fā)電泄洪（底孔作為安全儲備）。表孔選擇911m(孔數孔寬)，堰頂高程▽=304（m）。 設計洪水位時：。 校核洪水位時：。（2） 校核下游巖石抗沖性能 單寬流速： === 查《簡明地質手冊》，XX工程壩址下游輝綠巖的抗沖流速為100～200m/s,所以下泄的單寬流量滿足要求，不會危及大壩的安全和工程的正常運行，也不會對大壩下游造成破壞性沖刷。（3）校核水庫防空時間水庫放空分為兩個階段：第一個階段放堰頂高程以上的水，這個階段有表孔、底孔及發(fā)電共同放水，；第二個階段放堰頂高程以下的水，由底孔和發(fā)電共同放水。，小于戰(zhàn)略放空要求的7天，所以選定的方案合理。①第一個階段：溢流堰頂高程以上庫容：泄流能力： 由調洪計算得：底孔泄流量： （2—8） （2—9） 式中 —底孔泄流量（）； —流量系數，，，； —底孔上下游水位差（）。所需放水時間：。經過計算得到。②第二階段：溢流堰頂高程以下庫容：泄流能力： 由計算得： 經過計算得到。所以，小于戰(zhàn)略放空要求的7天，所選擇的泄洪方案滿足要求。 水能計算 裝機容量的估算1. 選擇裝機容量的基本方法水電站裝機容量有必需容量和重復容量兩個大部分組成，必需容量又由工作容量和備用容量組成。水電站的必需容量主要根據電力系統(tǒng)的電力平衡確定。根據基本資料，多年平均流量。 （2—10）式中 —調節(jié)流量（）； —流量調節(jié)系數（取=）； —多年平均流量（）。計算得 （2—11）式中 —電站設計出力（）； —電站調節(jié)流量，由式（2—10）求得等于1237； —電站設計水頭（m）。相應的電站在設計供水期內的出力為 考慮水頭利用損失和實際出力等因素，并參考已建的工程，初步估計XX水利樞紐工程電站裝機容量在600MW。 機組臺數和單機容量的選擇根據已建的工程中，工程基本相似的有銅街子電站和棉花灘電站，它們的裝機都是600MW，都是四臺機組，單機容量150MW。所以 初定XX水利樞紐工程的機組臺數為四臺，單機容量150MW。 水輪機選型（1） 反擊式水輪機①混流式水輪機：適用水頭范圍廣（30～700m），結構簡單、運行穩(wěn)定，且效率高，是現代應用最廣泛的一種水輪機。②軸流式水輪機：適用于中底低水頭、大流量水電站，應用水頭為3～80m。③斜流式水輪機：具有較寬的高效率區(qū)，適用水頭為40～200m；但加工工藝要求和造價均較高，所以一般只在大中型水電站中使用。④貫流式水輪機：目前廣泛使用的是燈泡貫流式水輪機，其結構緊湊、穩(wěn)定性好、效率高。貫流式水輪機的適用水頭為1～25m，它是低水頭、大流量水電站的一種專用機型。（2）沖擊式水輪機①水斗式水輪機：適用與高水頭、小流量水電站，特別是當水頭超過400m時，由于結構強度和氣蝕等條件的限制，混流式水輪機不再適用時。②斜流式水輪機：過流量大，但效率較低，適用水頭一般為20～300m。③雙擊式水輪機：結構簡單、制作方便、但效率低、轉輪葉片強度差，僅適用于單機出力不超過1000KW的小型水電站。適用水頭一般為5～100m。2. 機型選擇根據以往工程經驗和本工程的實際情況，確定XX水電站采用混流式機組，立軸型式，金屬蝸殼。根據該電站的水頭范圍和該機組的出力范圍，在水輪機系列型譜表中查出該電站最好選擇HL220機型。（1）水輪機的額定出力計算 （2—12）式中 —為水輪機額定出力；—為水輪機效率為90%；—為水輪機出力為15000KW。 故Ngr=15000/90%=。（2）水輪機轉輪直徑的計算 （2—13）式中 —水輪機的出力，； —水輪機效率； —原型水輪機在該工況下流量（）； —轉輪直徑（m）； —水輪機的工作水頭。為水輪機模型效率為89%，為該出力下模型的流量。由此初步假定原型水輪機在該工況下 ,效率 由公式（2—13）求得： 又因為轉輪直徑應選符合轉輪直徑系列并比計算值稍大的值，故選取水輪機轉輪直徑。（3）水輪機轉速的計算。由公式 （2—14）計算 式中 —水輪機轉速（）； —最優(yōu)單位轉速（）； —計算水頭（m）； —轉輪直徑（m）。，初步假定 ， （對于壩后式水電站）。解得 又因為水輪機的轉速要采用發(fā)電機的標準轉速，為此要選取與上述公式得出的轉速相近的發(fā)電機的標準轉速。常選取稍大的標準轉速作為水輪機采用的轉速。故為 。又因為當時水輪機的效率比較低，故選取比標準轉速稍小的標準轉速。故選取。4. 水輪機型號查《水電站機電設計手冊》，本工程選用的水輪機型號為HL220—LJ—550。 發(fā)電機選型水輪發(fā)電機分為臥式和立式兩種布置方式。一般低中速的大中型機組多采用立式發(fā)電機。立式發(fā)電機根據推力軸承位置又分懸吊型和傘型兩種。：適用于機組轉速在以上，優(yōu)點是推力軸承損耗小，裝配方便，運行較穩(wěn)定；缺點是機組布置較高，消耗的鋼材較多。：適用于機組轉速在以下，優(yōu)點是機組高度低，可以降低廠房的高度，節(jié)約鋼材；缺點是推力軸承損耗小，安裝維護不方便。本工程水輪機組轉速，經過對比確定選用傘型發(fā)電機組。又根據本工程的水輪機型號和類似工程經驗，選用發(fā)電機型號SF15060/1280。 水輪發(fā)電機組的技術參數表 2—7 水輪機參數水輪機型號額 定出 力N（MW）水頭（m）流量（）轉速（）吸 出高 度（m）尾水管型號水輪機重量（t）轉輪總重HL220LJ5501002234H650表 2—8 發(fā)電機參數發(fā)電機型號型式額定容量功 率因 素額定電壓U（V）轉速（）飛輪力矩(）重量 （t）轉子定子總重SF15060/1280全傘式150157501002185200004902651150 同等規(guī)模工程比較由于本工程與福建棉花灘水電站在單機容量，總裝機容量及設計水頭等許多方面都可進行對比。棉花灘水電站(Mianhuatan Hydropowe:Sta tion)位于中國福建省永定縣境內汀江干流上， 距永定縣20 km，距上游上杭縣64 km，下距福建、廣 東兩省界750 km。電站以發(fā)電為主，兼有防洪、航運 等綜合利用效益。裝機容1 600 MW，保證出力88 MW，h，以5回220 kV愉電線路接人福建省電網，擔負系統(tǒng)調峰任務。兩電站的基本情況比較如下：XX與福建棉花灘水電站有關參數比較如表29：表29 XX與棉花灘水電站相關參數比較電站 項目設計水頭（） 總裝機容量(萬千瓦)機組臺數（臺）單機容量（萬千瓦）總庫容最大壩高（）棉花灘60415111XX6041590 廠房輪廓尺寸的確定主廠房的長度取決于機組臺數、機組間距、邊機組段長度和及安裝間長度。（1）機組間距機組段的長度是相鄰兩機組軸線之間的水平距離，當機組等距離布置時，機組間距等于一個機組段長度。一般中、低水頭大流量機組，常取決于蝸殼或尾水管的最大寬度；而高水頭小流量機組，常取決于發(fā)電機尺寸。此外，輔助設備的的布置和廠房的分縫，對機組段長度也有影響。①當機組間距由發(fā)電機尺寸控制時： （2—15）式中 —發(fā)電機定子外徑（m），發(fā)電機定子外徑由制造廠家提供； —風道之間的通道寬一般不小于2m。通道的寬度除應滿足附屬設備調速器和樓板結構布置時要求外，；—風道寬度，～。 ② 當機組間距由蝸殼 尺寸控制時：=蝸殼最大寬度+蝸殼混凝土厚度。金屬蝸殼或混凝土蝸殼的最大寬度可由基本數據資料確定，兩蝸殼之間的混凝土厚度，等于蝸殼兩側混凝土厚度之和。③ 當機組間距有尾水管控制時：=尾水管出口寬度（包括中墩）+尾水閘墩厚。尾水管出口高度，可以基本數據資料得出，值由尾水閘門槽深度及設備布置決定，一般2～３m，大、中型機組可達3～4m。確定機組間距時，一般先應根據上面三種情況分別擬定出機組間距，從中選出最大者作為采用數據，然后再校核是否能滿足其他各方面的要求，并進行必要的修正。各機組間距最好布置成等距的并與廠房排架柱間距一致，以簡化廠房結構。對于壩后式廠房，機組段分縫常和大壩分縫一致，此時，機組間距將受大壩分縫的影響。經過計算知道，由于本工程發(fā)電機組大，本工程的機組間距受發(fā)電機尺寸控制，所以 =發(fā)電機定子外徑+2風道寬+風道間過道寬。本工程采用壩后式廠房，由于機組間距較大大壩分縫不與機組間距相同。計算得=。（2）邊機組段長度、邊機組（離安裝間最遠的機組）的長度，除了滿足設備布置外，為了保證機組和蝶閥都在吊車工作范圍以內，則≥，其中為橋吊主鉤至橋吊外側的距離，為吊車梁末端擋車板的長度，～。計算得，與安裝間相臨的機組。（3）安裝間長度安裝間通常設在靠河岸對外交通方便的廠房一端，當廠房內機組臺數不超過4～6臺時，安裝間的長度可按檢修一臺機組時能放下四大部件并留有足夠的工作通道來確定。安裝間需要同時安排一臺機組大修的四大部件及預留足夠的檢修空間，即安排水輪機轉輪直徑，帶磁極的發(fā)電機轉子直徑，發(fā)電機上機架直徑，水輪機頂蓋。初步設計時，采用公式計算。當機組臺數較多，需同時安裝或檢修兩臺機組時，應增大安裝間長度。計算得，=36m。（4）主廠房總長度主廠房總的長度為各臺機組段的總長度、安裝間的長度和伸縮縫的寬度之和， 即 （2—16）其中n為機組臺數，為一個縮縫的寬度（m）（）。 當、和確定后，主廠房的總長度為：。主廠房的寬度應從廠房上部和下部結構的不同因素來綜合考慮確定。上部寬度取決于吊車的跨度、發(fā)電機的尺寸、最大部件的吊運方式、輔助設備的布置與運行方式等條件。廠房下部結構寬度取決于蝸殼和尾水管的尺寸，若設有主閥，還應考慮主閥布置的要求。主廠房的寬度以縱軸線分為上、下兩部分。廠房上部結構上游側的寬度與下部結構上游側寬度基本相等。當上游側作為吊運設備的主要通道時，廠房上游側的寬度由發(fā)電機風罩外半徑、機電設備（如機旁盤、調速器等）和主閥吊孔的布置以及吊運水輪機轉輪和發(fā)電機轉子的要求來決定。并應保證吊車外緣距排架柱的距離不小于6cm，距上游墻不小于60cm。主廠房下游寬度，由廠房縱軸線下游側蝸殼的寬度加蝸殼外圍混凝土厚度（，如作為主通道則應滿足吊運主機設備的要求）與排架柱截面尺寸確定。主機房下游側寬度應取兩者較大值。發(fā)電機層總寬度=廠房上游側的寬度+廠房下游側的寬度確定發(fā)電機層總寬度時，還應考慮吊車標準跨度。選用橋吊系列產品，爭取提前供貨和節(jié)約費用。主廠房的基礎寬度等于上部結構寬度加尾水平臺寬度。尾水平臺的寬度，主要由尾水管長度、尾水閘門起閉機的型式和尺寸、是否布置主變及有無交通要求等因素確定，一般為3～4m，大、中型水電站有時達4～8m。若無主變和交通要求時，應根據需要確定。水下部分寬度在初設計階段也可采用一些經驗公式估算。下游側寬度通常取尾水管長度即： （2—17）式中 —水輪機轉輪直徑。上游側寬度為： （2—18）式中 —系數，隨轉輪直徑而異，當時，相應。為了方便設備布置和降低廠房的高度，廠房寬度中心線和機組中心線不重合。當廠房內設有蝶閥，中心線偏向下游，主要的通道在上游側，反之，則相反布置。（1）廠房水下部分寬度的確定:①下游側寬度:主要決定于下游尾水管的尺寸，取。②上游側寬度:主要決定于蝸殼進口的布置、主閥、機組及其他附屬設備的布置，為了方便取與廠房水上部分上游側的寬度相同為：。（2）廠房水上部分寬度的確定:①下游側寬度:主要決定于發(fā)電機層地面的設備的布置及交通要求。取。②上游側寬度:主要決定于發(fā)電機層地面的設備的布置及交通要求。取。查尾水管基本資料, 。尾水閘門槽深30cm。尾水管的出口分為兩個孔，（寬高）。，每臺機組各設一套閘門，由一臺移動式門式起閉機操作。在起閉機的下游側設有厚40cm厚的防洪墻。防洪墻在廠房壩段和底孔壩段分縫出也分開設有橡膠裝置。圖2—2 廠房輪廓示意圖 淤