【正文】 的 10 ???? ， 140?Z 。 將數(shù)據(jù)代入上式得 mma 4 7 144 6 0142 3 4 029m ax0? ???? 當(dāng)選用計(jì)算系數(shù)為 ，則： mmmaS207 m ax0m ax????? 則可求得兩個(gè)接力器的總?cè)莘e為： 32m a x2sm1 5 2 0 22d2V???????????? Ss ）（? （ ） （ 2）主配壓閥的選擇 通常主配壓閥的直徑與通向接力器的油管直徑是相等的。通過主配壓閥油的流量為： ssTVQ? （ ） 式中： Ts— 導(dǎo)葉從全開到全關(guān)的直線關(guān)閉時(shí)間（ s），取為 4s。 將數(shù)據(jù)代數(shù)上式得 /4TVQ3ss??? 油管直徑即主配壓閥的直徑，為： mVQ4d ?? （ ） 式中： mV — 管內(nèi)油的流速，一般在 4～ 8m/s 范圍內(nèi)選取，管道較短 30 和工作油壓較高時(shí)可選用較大的流速，本設(shè)計(jì)取 6m/s。 將數(shù)據(jù)代入上式得 VQ4dm?????? 由此查《水力機(jī)械》 金鐘元 表 DST100 電氣液壓式調(diào)速器。 （ 3）油壓裝置的選擇 油壓裝置的工作能力是以壓力油箱的總?cè)莘e和額定油壓為表征的。壓力油箱的總?cè)莘e kV 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 對(duì)混流式水輪機(jī) ?kV （ 18～ 20） sV （ ） =（ 18～ 20） ? =（ ～ ） 3m 由此查《水力機(jī)械》金鐘元 表 選擇與之接近而偏大的 YZ4 型分離式油壓裝置。 綜上所述， HL220 型水輪機(jī)調(diào)速設(shè)備方案為： 調(diào)速器主配壓閥直徑： 100mm； 導(dǎo)葉接力器直徑： sd =700mm標(biāo)準(zhǔn)接力器； 調(diào)速器型號(hào)： DST100 型電氣液壓調(diào)速器； 油壓裝置： YS4 型分離式油 壓裝置。 發(fā)電機(jī)的選擇 水輪發(fā)電機(jī)按其軸線位置可分為立式布置和臥式布置兩類，大中型機(jī)組一般采用立式布置，臥式布置通常用于中小型機(jī)組及貫流式機(jī)組。立式布置分為懸式和傘式兩種。 發(fā)電機(jī)的形式 水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式主要決定于水輪機(jī)的型式和轉(zhuǎn)速，同時(shí)要兼顧廠房的布置要求。懸式和傘式水輪發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較見下表 。 31 表 懸式和傘式水輪發(fā)電機(jī)比較表 型式 懸式 傘式 使用條件 一般適用于 n150 轉(zhuǎn) /分 適用于 n150 轉(zhuǎn) /分 結(jié)構(gòu)特征 水輪機(jī)機(jī)坑及發(fā)電機(jī)定子直徑 較小，推力軸承支架布置在定子上部的上機(jī)架內(nèi) 水輪機(jī)機(jī)坑及發(fā)電機(jī)定子直徑較大，推力軸承支架布置在定子下部的下機(jī)架內(nèi)或水輪機(jī)頂蓋上 傳力方式 軸向推力通過定子機(jī)座傳至基礎(chǔ) 軸向推力通過發(fā)電機(jī)機(jī)墩或頂蓋傳至基礎(chǔ) 優(yōu)點(diǎn) 推力軸承直徑較小，損耗小，安裝維修方便；上機(jī)架剛度大；運(yùn)行穩(wěn)定性好 機(jī)組高度小，重量較輕，材料消耗較少；造價(jià)低 缺點(diǎn) 機(jī)組高度較大；材料消耗較多；造價(jià)高 運(yùn)行穩(wěn)定性較差；推力軸承損耗較大；安裝維修困難 本設(shè)計(jì)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速 n=300r/min150r/min，所以采用懸式水輪發(fā)電機(jī)。 水輪發(fā)電機(jī)的尺寸和重量 本設(shè)計(jì)選用 TS550/7928 型發(fā)電機(jī)，具體尺寸和示意圖如圖 所示： 圖 發(fā)電機(jī)尺寸示意圖 風(fēng)道直徑： ；定子半徑： ；轉(zhuǎn)子直徑： ；轉(zhuǎn)子帶軸總重： 。 32 1 2 3 4 5 6 78 9 1 2 3 455. 6 , 1. 65 5 , 2. 12 0 , 0. 9 , 7. 25 8 , 5. 02 0 , 1. 35 0 ,2. 40 0 , 1. 19 4 , 6. 47 0 , 8. 40 0 , 4. 90 0 , 3. 92 0 ,h m h m h m h m h m h m h mh m h m D m D m D m D mDm? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 第 4 章 壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計(jì) 壓力管道是從水庫或引水道末端的壓力前池或調(diào)壓室，將發(fā)電所需用水在有壓的狀態(tài)下引入水輪機(jī)的輸水管。壓力管道坡度陡，布置靠近發(fā)電廠房，同時(shí)需要承受較大的水壓力，其安全性 和經(jīng)濟(jì)性受到特別的重視，對(duì)材料、工藝等也有不同于一般水工建筑物的特殊要求。 壓力管道的類型的選擇 根據(jù)其結(jié)構(gòu)及布置形式，主要分為明管、地下埋管、壩身管道和鋼襯鋼筋混凝土管幾種類型。 （ 1）明管 根據(jù)管道材料不同常有以下幾種： ①鋼管 直徑較大的鋼管有鋼板卷制焊接成焊接鋼管，廣泛應(yīng)用于中、高水頭電站。高水頭、小流量、直徑在一米以下的地面壓力管道可采用無縫鋼管。 ②鋼筋混凝土管 鋼筋混凝土管造價(jià)低，經(jīng)久耐用，可就地制造，但管壁承受拉應(yīng)力的能力較差，適用于水頭較低的中小型電站。 （ 2）地下埋管 當(dāng)受地形、 地質(zhì)限制不宜布置明管時(shí)，可將壓力管道布置在地下巖體中，形成地下埋管。根據(jù)巖體情況，埋管可以有以下幾種處理方式：不襯砌、錨噴或混凝土襯砌、鋼襯混凝土襯砌。 （ 3）壩身管道 壩式水電站廠房緊靠壩布置，壓力管道穿過壩身，成為壩身管道。 （ 4）鋼襯鋼筋混凝土管 當(dāng)壓力管道的 HD 值較大，管壁需要承受較大的應(yīng)力時(shí)，為節(jié)省鋼材，同時(shí)減小鋼管制作安裝的難度，可將鋼管外包鋼筋混凝土，形成鋼襯鋼筋混凝土管，由鋼襯和鋼筋混凝土共同承擔(dān)。 結(jié)合本地區(qū)的地形、地質(zhì)條件，本設(shè)計(jì)選用鋼襯鋼筋混凝土管。 33 壓力管道供水方式及分岔管類 型的選擇 供水方式 壓力管道向廠房?jī)?nèi)多臺(tái)機(jī)組供水的方式有以下幾種： （ 1）單元供水 一條壓力管道只向一臺(tái)機(jī)組供水，即單管單機(jī)供水，如圖（ a）所示。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：管道水流暢，水頭損失??；管道檢修或事故時(shí)不影響其他機(jī)組運(yùn)行；一般可以不設(shè)機(jī)組前的控制閥門；無分岔管，管道易于制作。缺點(diǎn)是：管道平面布置所占尺寸大，工程量大，造價(jià)高。這種供水方式適用于水頭低而流量大、管道長(zhǎng)度較短的水電站。 a單元供水 b聯(lián)合供水 c分組供水 圖 壓力管道的供水方式 （ 2）聯(lián)合供水 在一條壓力管道的末端分岔后分別向廠房?jī)?nèi)全部機(jī)組供水，即單管多機(jī)供水，如圖（ b）所示。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)省了管道工程量，降低造價(jià)。缺點(diǎn)是：需要設(shè)置受力與結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的分岔管；水頭損失較大；為保證機(jī)組檢修時(shí)互不影響，需要在每臺(tái)機(jī)組前設(shè)控制閥門；當(dāng)總管事故或檢修時(shí)，所有機(jī)組都將停止運(yùn)行，若電站裝機(jī)容量占系統(tǒng)比重較大，將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。這種供水方式適用于水頭高、管道長(zhǎng)的水電站。 （ 3）分組供水 一條壓力管道的末端分岔后分別向廠房?jī)?nèi)部分 機(jī)組供水，即多管多機(jī)供水，如圖（ c）所示。這種供水方式介于上述兩種方式之間，適用于管道較長(zhǎng)、機(jī)組臺(tái)數(shù)多的水電站。 本設(shè)計(jì)水頭較高、流量不大，所以本設(shè)計(jì)選用聯(lián)合供水，壓力管道從正面進(jìn)入廠房。 分岔管 壓力管道的分岔方式有 Y型和 y型。前者對(duì)水流的分配對(duì)稱、均勻，缺點(diǎn)是機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)分叉段較長(zhǎng)；后者的優(yōu)缺點(diǎn)與前者相反。本設(shè)計(jì)采用 Y型分岔方式。 34 圖 管道分岔方式 分岔管根據(jù)岔管的體型和固定方式，水電站常用的岔管有以下幾種： （ 1）貼邊岔管 貼邊 岔管在相貫線的兩側(cè)用補(bǔ)強(qiáng)板加固。補(bǔ)強(qiáng)板與管壁焊接，可加于管外，也可同時(shí)加于管內(nèi)和管外。貼邊岔管的特點(diǎn)是補(bǔ)強(qiáng)板的剛度較小（與加固梁比較），不平衡區(qū)的內(nèi)水壓力有補(bǔ)強(qiáng)板和管壁共同承擔(dān)，適用于中、低水頭的 y 型地下埋管，特別適用于支、主管直徑之比（ d/D）在 以下的情況，此比值大于 時(shí)不宜采用貼邊岔管。 （ 2）三梁岔管 三梁岔管是在主、支管的相貫線外側(cè)設(shè)置 U形梁和腰梁，組成薄殼和空間梁系的組合結(jié)構(gòu)。三梁岔管的典型布置有對(duì)稱 Y形、非對(duì)稱 Y 形和三岔形。三梁岔管是國內(nèi)外普遍采用的管型，可用于大、中型電站。由于加強(qiáng)梁 中的應(yīng)力主要是彎曲應(yīng)力，材料不能得到充分的利用。 （ 3）內(nèi)加強(qiáng)月牙肋岔管 月牙肋岔管是三梁岔管的一種發(fā)展。適用于內(nèi)壓高的明管和地下埋管。 （ 4）球形岔管 球形岔管是由球殼、主支管、補(bǔ)強(qiáng)環(huán)和內(nèi)部導(dǎo)流板組成。在內(nèi)壓作用下球殼應(yīng)力僅為同直徑管殼環(huán)向應(yīng)力的一半，因此，球形岔管適用于高水頭、小流量電站。 （ 5）無梁岔管 無梁岔管是在球形岔管的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。適用于大型電站的地下埋管。 本設(shè)計(jì)采用無梁岔管。 壓力管道的引近方式和進(jìn)水方式的選擇 引進(jìn)方式 壓力管道引進(jìn)廠房的方式有以下幾種： 1 2 3 35 a正向引近； b側(cè)向引近； c斜向引近 圖 壓力管道的引近方式 （ 1） 正向引進(jìn) 管道軸線與廠房縱軸線垂直。這種方式多在中、低水頭水電站中采用。如圖 （ a）所示。 （ 2） 側(cè)向引進(jìn) 管道軸線與廠房縱軸線平行。這種方式適用于中、高水頭水電站。如圖（ b） 所示。 （ 3） 斜向引進(jìn) 介于正向引進(jìn)和側(cè)向引進(jìn)之間，管道軸線與廠房縱軸線斜交成一定角度。 多用于分組供水和聯(lián)合供水的水電站。如圖（ c）所示。 對(duì)本設(shè)計(jì)來說，水頭較高、流量不大，所以本設(shè)計(jì)選用集中供水，壓力管道從正 面引進(jìn)廠房。 進(jìn)水方式 壓力管道末端引水鋼管穿越廠房上游墻的方向常有以下兩種： （ 1）正向進(jìn)水 引水鋼管垂直上游墻進(jìn)入廠房與機(jī)組相連接。這種進(jìn)水方式水流條件好，設(shè)備布置較方便整齊。 （ 2）斜向進(jìn)水 因樞紐總體布置及廠房設(shè)備布置的需要，引水鋼管斜穿上游墻進(jìn)入廠房與機(jī)組連接。采用這種方式進(jìn)水時(shí)，引水鋼管不宜跨越伸縮縫，以免機(jī)組段不均勻沉降時(shí)危機(jī)鋼管安全。 本設(shè)計(jì)采用正向進(jìn)水。 36 壓力管道尺寸 壓力管道直徑 為輸送既定的發(fā)電流量，壓力管道可選擇不同的直徑。直徑小，管道造價(jià)低，但管中流 速大，水頭損失大，電能損失大；反之，直徑大，管道造價(jià)高，但電能損失小。因此，壓力管道的直徑需經(jīng)動(dòng)能經(jīng)濟(jì)比較確定。 缺乏可靠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料時(shí)，可采用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定管道直徑： 3max7 H? （ ） 式中： maxQ — 管道的最大流量，本設(shè)計(jì)為 3ms H — 設(shè)計(jì)水頭，本設(shè)計(jì)為 。 將數(shù)據(jù)代入上式得 3m a x .737 rQDHm???? 調(diào)壓室的初步設(shè)計(jì) 調(diào)壓室的類型和布置方式 （ 1）調(diào)壓室的基本布置方式 調(diào)壓室的基本布置方式包括一下四種： ① 上游調(diào)壓室（引水調(diào)壓室） 調(diào)壓室在廠房上游的有壓引水道上，適用于廠房上游有壓引水道比較長(zhǎng)的情況，應(yīng)用較為廣泛。 ② 下游調(diào)壓室（尾水調(diào)壓室） 當(dāng)廠房下游具有較長(zhǎng)的有壓尾水隧洞時(shí)，需要設(shè)置下游調(diào)壓室以減小水錘壓力，特別是防止丟棄負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生過大的負(fù)水錘，因此尾水調(diào)壓室應(yīng)盡可能地靠近水輪機(jī)。 ③ 上下游雙調(diào)壓室系統(tǒng) 在有些地下式水電站中，廠房的上下游都有比較長(zhǎng)的有壓輸水道，為了減小水錘壓力，改善電站的運(yùn)行條件，在廠房的上下游均設(shè)置調(diào)壓室而成雙調(diào)壓室系統(tǒng)。 ④ 上游雙調(diào)壓室系統(tǒng) 37 在上游較長(zhǎng)的有壓引水道中，有時(shí)需要設(shè) 置兩個(gè)調(diào)壓室。靠近廠房的調(diào)壓室對(duì)于反射水錘波起主要作用，稱為主調(diào)壓室；靠近上游的調(diào)壓室用以反射越過主調(diào)壓室的水錘波，改善引水道的工作條件，幫助主調(diào)壓室衰減引水系統(tǒng)的波動(dòng)，因此稱之為輔助調(diào)壓室。 （ 2）調(diào)壓室的基本結(jié)構(gòu)型式 調(diào)壓室的基本結(jié)構(gòu)型式由一下五種： ① 簡(jiǎn)單式調(diào)壓室 特點(diǎn)：自上而下具有相同的斷面，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，反射水錘波的效果好，但在正常運(yùn)行時(shí)隧洞與調(diào)壓室的聯(lián)接處水頭損失較大，當(dāng)流量變化時(shí)調(diào)壓室中水位波動(dòng)的振幅較大，衰減較慢，所需調(diào)壓室的容積較大 適用條件：多用于低水頭或小 流量的水電站 ② 阻抗式調(diào)壓室 將簡(jiǎn)單式調(diào)壓室的底部用斷面較小的短管或孔口與隧洞和壓力管道連接起來，即為阻抗式調(diào)壓室。由于進(jìn)出調(diào)壓室的水流在阻抗孔口處消耗了一部分能量，所以水位波動(dòng)振幅減小了，衰減加快了，因而需要的調(diào)壓室體積小于簡(jiǎn)單式調(diào)壓室，正常運(yùn)行時(shí)水頭損失小。但由于阻抗的存在，水錘波不能完全反射，隧洞中可能受到水錘的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇合適的阻抗。 ③ 水室式調(diào)壓室 由一個(gè)斷面較小的豎井和上下兩個(gè)斷面擴(kuò)大的儲(chǔ)水室組成。當(dāng)丟棄負(fù)荷時(shí)，豎井中的水位迅速 上升，一旦進(jìn)入斷面較大的上室，水位上升的速度立即緩慢下來；增加負(fù)荷時(shí)，水位迅速下降至下室，并由下室補(bǔ)充不足的水量，因而限制了水位的下降，由于丟