【文章內(nèi)容簡介】 0～180m，壩址處約為 140m，河床底高 243～ 246m。山坡坡度左岸 40～ 45176。，右岸約為 30176。 ⑵ 地層巖性 壩址周圍為太古界太華群及海西期侵入巖體，基巖裸露，第四系沉積很薄，殘坡積也不發(fā)育，太華群巖性主要為云母石英片巖及石英片 巖，多為中薄層，層間結(jié)合較好，堅硬，風(fēng)化較輕。海西期侵入巖體主要為混合花崗片麻巖，角閃片麻巖等，巖石堅硬，完整密實。河床沖積層為近代漂礫、卵石、粗砂組成，厚約 1～ 5m?？傮w上講，工程地質(zhì)條件比較簡單，沒有明顯不利的工程地質(zhì)問題。 原始資料 設(shè)計說明書一份，地形圖一張。 6 4 廠房設(shè)計說明書 考慮因素 站址選擇要考慮：廠房形式的選擇、交通條件、開挖方量、施工場地的選擇、泄洪產(chǎn)生的影響、生活區(qū)和管理區(qū)位置的協(xié)調(diào)、及對其 他工程的協(xié)調(diào)影響。 ⑴ 廠房形式：根據(jù)已知資料，電站正常蓄水位為 288 米，下游河道最低水位為 246米。所以最大水頭差約為 42米。屬中水頭廠房范圍 30100 米。 若考慮采用河床式廠房或壩內(nèi)式廠房，則由各方面資料可知，對于小型水電站來說，這兩種型式都過于復(fù)雜，需要考慮的因素太多，而且也不經(jīng)濟，所以不予采用，應(yīng)考慮采用壩后式廠房。 ⑵ 交通條件：由資料知，在樞紐的左岸有一條簡易公路沿河向下游大約 3千米處和通往縣城的主干相交；樞紐右岸山的另一邊，距壩址約 2千米處有一條通向縣城的主干公路。若將廠房設(shè)在大壩的右岸，就 需要修建一條盤山公路與 2千米外的通向縣城的主干公路相銜接，工程量較大。若不修路而改架橋通向左岸的簡易公路，這樣又不太經(jīng)濟，所以應(yīng)考慮將廠房設(shè)在大壩左岸，那么，那條簡易公路可修建為進站公路。 ⑶ 開挖方量：考慮開挖馬房溝一地建廠房，直接打一條引水隧洞由大壩處引水。這樣大約可以形成 7到 8米的水頭差，這對電站來說是很有利的，但考慮到馬房溝的開挖量大約在 30萬立方以上，開挖量過大，經(jīng)濟成本高，而且本項工程是起調(diào)峰電站的作用，如此設(shè)計，則下游的小電站將關(guān)閉，那他對本項工程的反調(diào)節(jié)作用也就沒有了，而且對下游的諸多電站也 都會造成影響。 若廠房緊貼壩后，太靠近岸邊，會受到挑流影響，靠岸里側(cè)一些，則進水口需要加寬，增大了山體開挖量。暴雨季節(jié)，山體滑坡，進水口會逐漸淤死。若設(shè)沖沙閘于廠房下部，又使大壩的結(jié)構(gòu)、管道布置等問題過于復(fù)雜。 在左岸從壩軸線向下游 100 米左右，山體坡度較緩，開挖方量小，不易引起滑坡，而且護坡較為方便。若直接在大壩下游緊靠大壩建電站，則由于山體坡度較大，而開挖方量較大，再者，由于廠房與壩上游進水口的距離短，則有壓進水管不宜采用分叉式，用獨立式布置投資又較大。所以考慮將廠房布置在距離大壩約 100 米處的凹向左岸 的山窩處，初步估計最遠(yuǎn)挑距為 120 米，廠房穩(wěn)定性可不受影響。但是會有水霧現(xiàn)象，若再將距離拉遠(yuǎn)一些，引水距離又顯得過長了。 ⑷ 施工場地的選擇：在左岸由于壩下游 400 米左右處的地形較為平緩，易于布置施工設(shè)備，進行廠房施工備料。 ⑸ 泄洪產(chǎn)生的影響：站址確定在下游左岸，距壩軸線的距離應(yīng)適當(dāng)，否則泄洪產(chǎn)生的水霧可能會影響發(fā)電機組的正常運轉(zhuǎn)，廠房應(yīng)面 對 下游布置，可以避免大壩泄洪時的水流不穩(wěn)定、水位不穩(wěn)定，及對尾水位的影響。 ⑹ 生活區(qū)和管理區(qū)位置的協(xié)調(diào)：在壩下游左右岸地形條件相比，左岸 的袁家莊地形很平緩，到施工場地的距離也合適，適宜建設(shè)生活區(qū)和管理區(qū)。 ⑺ 對其他工程的協(xié)調(diào)影響：在水庫大壩的下游有已建的小電站，為保證小電站能正常運行，發(fā)電尾水必須匯入原河道，所以電站應(yīng)靠近下游河道修建。 方案比較 方案一：廠房布置在距壩軸線下游 100米的左岸。 7 1） 山體坡度較緩，開挖方量小。 2） 有壓進水管可采用 聯(lián)合 式，水頭損失小，不考慮水擊問題，投資少。 3） 水流挑射對廠房的影響小。 4） 交通便利，可利用已有的交通條件，減少工程投資。 5） 便于進行施工總體布置 方案二：廠房緊靠壩布置。 1） 施工干擾大。 2） 左岸靠近壩處，山體坡度大，開挖方量較大。 3） 有壓進水管不宜采用 聯(lián)合 式，用 單元 式會增大投資。 4） 下泄水流的水汽對廠房內(nèi)的設(shè)備有影響。 5） 損失小，不考慮水擊問題。 方案三：在馬房溝一地開挖，修建引水式電站。 1） 須埋設(shè)的壓力引水管道較長，增大投資。 2） 發(fā)電尾水沒有匯入原河道，影響下游已建工程的運行。 3） 泄洪對尾水無影響，可提高電站運行效率。 4） 水頭損失大，水擊 壓力大。 綜合以上分析，選第一方案最優(yōu)。電站廠房布置在左岸距壩軸線下游 100 米處。 水輪機型號的選擇 水頭計算 由于該電站為調(diào)峰電站，為了增加供電可靠性，擬 選三臺發(fā)電機，則每臺的裝機容量為 9000/3=3000kW， 可適當(dāng)增加容量 保證可靠性 ，查《小型水電站發(fā)電設(shè)備手冊》發(fā)電機標(biāo)準(zhǔn)系列 ， 選單機容量為 Nd =3200kW，相應(yīng)水輪機出力 N=3400Kw。 由原始資料知， 上游最高水位為 288m， 最低水位為 。 假定開一臺機組運行時下游水深 約 為 1m，引水系統(tǒng)水力損失 約 為 。開三臺機組運行時下游水深 約 為 2m，引水系統(tǒng)水力損失 約 為 ，則 水電站最大水頭 m a xH 288 246 1 0 .8 40 .2m? ? ? ? ? 水電站最小水頭 m i nH 271 .8 246 2 1 .5 22 .3m? ? ? ? ? 算術(shù)平均水頭 m a x m inH H H ) / 2 ( 4 0 .2 2 2 .3 ) / 2 3 1 .2 5 m? ? ? ? ?平均 （ 該電站為壩后式，水電站設(shè)計水頭 r avH ? （ 1） 式中： Hav— 水電站加權(quán)平均水頭， 應(yīng)比算術(shù)平均水頭大， 初擬為 32m，則rH 0 .95 32 30 .4m? ? ? 8 水輪機主要參數(shù)的確定 ⑴ 確定水輪機轉(zhuǎn)輪直徑 取水輪機工 作范圍為 22～ 41m，在反擊式水輪機系列型譜中查得 HL240 型水輪機比較適用于這一水頭范圍。 2 1 . 5d r d 1 1 r dN = 9 .8 1 Q H = 9 .8 1 Q D H?? ??180。 （ 2） 式中： Nd— 發(fā)電機單機容量 Qr— 水輪機設(shè)計流量 Q1?— 單位最大流量 D1— 水輪機轉(zhuǎn)輪 η d— 發(fā)電機效率 η — 水輪機效率 Hr— 水輪機設(shè)計水頭 初擬η d=94%，η =92%。則 31 1 . 5 1 . 51 3 2 0 0 1 0D 1 . 3 5 m9 . 8 1 9 . 8 1 1 2 4 0 3 0 . 4 0 . 9 2 0 . 9 4drNQH? ? ?ˊ d ηη 查水輪機轉(zhuǎn)輪標(biāo)準(zhǔn)系列取 D1= 2 2 31 1 rQ Q D H 1 .2 4 1 .4 3 0 .4 1 3 .4 m / s? ? ? ? ?180。 ⑵ 效率修正值的計算 查《小型水電站發(fā)電設(shè)備手冊》圖 115HL240 型水輪機轉(zhuǎn)輪綜合特性曲線， HL240 型水輪機在最優(yōu)工況下的最高效率η Mmax=%，模型轉(zhuǎn)輪直徑 D1M=。 則原型水輪機的最高效率 1M 55m a x M m a x1D 0 . 4 61 1 ) 1 ( 1 0 . 9 2 ) 9 3 . 6 %D 1 . 4??? ? ? ? ? ? ?( （ 3） 考慮制造水平的差異，根據(jù)水輪機的直 徑憑經(jīng)驗取ε =%，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 ‵ε =0。 則效率修正值由下式計算 m a x = 0. 93 6 0. 92 0. 01 0= 0. 00 6? ? ? ? ? ?ˋMmax△ η = η η ε ε （ 4） 水輪機在限制工況處的效率為 M= + =0 .90 4+ 06= 1? ? ?△ ⑶ 確定水輪機轉(zhuǎn)速 由水輪機相似定律 39。39。1111MMMMn D nDnnHH? ? ? （ 5） 11n nHD? 39。 9 在上式中原型水輪機的單位轉(zhuǎn)速應(yīng)取最大單位轉(zhuǎn)速即 10n? ? ?? 1△n10M=n （ 6） HL240 模型水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 10 72n? ? ， 同時由于 m ax11 0 m ax0 . 9 3 61 1 0 . 0 0 9 0 . 0 30 . 9 2MMnn ??? ? ? ? ? ?△ 180。 可不予修正，因此，原型水輪機的最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速和模型機的相同，即 10 10Mnn??180。 =72。 39。117 2 3 2 2911 .4nHn D ?? ? ? 查《水電站》表 47 選與之接近而偏大的發(fā)電機標(biāo)準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速，取 ne=300r/min。 ⑷ 反算水輪機設(shè)計水頭 2 rN D Q H ?? 180。 （ 7） 23211()9 .8 1r NH DQ ???= 2323400( ) 2 9 . 2 49 . 8 1 1 . 4 1 . 2 4 0 . 9 1 m?? ? ? Qr= 211 rQ D H? ? ?? = m3/s Q 總 =3Qr=3 = m3/s 故所選水輪機為 HL240— LJ— 1