【正文】 X2λ==Z=Z設Z2==最低涌波水位（） 隧洞頂高程（）= ，滿足隧洞布置要求。水擊計算的目的：確定管道為最大的內水壓力作用為設計或校核壓力管道、蝸殼和水輪機強度的依據(jù)，確定管道內最小水壓力作為管道布置、防止壓力管道中產(chǎn)生負壓和校核尾水管內真空度的依據(jù)，研究水擊和機組穩(wěn)定運行的惡關系（調保計算）研究降低水擊壓強的措施.調節(jié)保證計算的目的：為了 保證電站運行的經(jīng)濟與安全，需選擇合理的導葉啟閉時間，使水擊壓強及機組轉速變化率都控制在允許的范圍內：丟棄全負荷或部分負荷時：機組轉速最大升高值壓力管道及蝸殼內的最大水擊壓強尾水管真空度校核，同時應注意開度變化時的反擊水擊是否超過了增加負荷時的水擊值增加全負荷或部分負荷：機組轉速最大降低值，只對單獨運行的電站運行，加入系統(tǒng)運行的電站，轉速受系統(tǒng)頻率的制約，不可能有很大降低。壓力管道和蝸殼內最大壓力降低值說明：大中型水輪發(fā)電機組通常并入電力系統(tǒng)運行，大幅度突增負荷的情況一般不會出現(xiàn)，只有對單獨運行的電站，增加負荷的調保計算才有意義，本電站建成后并入東北電網(wǎng)，因此不用進行增加全部負荷或部分負荷時的計算：《機電設計手冊》P206(1)水電站的調保計算一般按兩種工況計算，并取較大值： 在設計水頭下用全負荷（通常發(fā)生最大轉速升高） 在最大水頭下用全負荷（通常發(fā)生最大壓力值）ⅰ. 壓力管道長度：2引水隧洞的壓力管道長度大于1所以2 管道取L=175ⅱ. 壓力管道直徑D：由前面計算D=ⅲ. 壓力管道平均水擊波速：壓力管道是地下埋式鋼管，水擊波速C=1200ⅳ. 機組轉速：（額定容量、單機引水流量）n0=ⅴ. 導葉起閉時間：初選擇TZ=8所以，有效時間為：Ts=（+）TZ=（+8）8=ⅵ. 水電站設計水頭：Hr=ⅶ. 機組轉動慣貫GD2 ：GD2= 《機電手冊》P164式中：Di——定子鐵芯內徑 Di=lt——定子鐵芯長度 lt=K2——經(jīng)驗系數(shù)查表310 K2=所以，GD2=+=(2)水擊壓強與調節(jié)保證計算①在設計水頭下用全荷載， 所以，發(fā)生間接水擊。特性常數(shù)丟棄全荷載時：Z0=1， ρZ0= 1 所以發(fā)生末相水擊式中：σ——閥門開度變化時管道中水流流量的德相對變化率水擊壓強: △H=ξmHr==總壓力值：Hr+△H=+=轉速變化率：式中：N0——機組額定容量，取4萬KWTs1=== sF——水擊影響系數(shù)，查《水電站》922得：f=N——額定轉速，機組轉速最高值：nmax=n0（β+1）=（+1）=②最大水頭下用全負荷：丟棄全負荷時Z0=1 ρZ0= ＞1 發(fā)生末相水擊水擊壓力：△H=ξmHmax==總壓力值：H+△H=+=水擊壓力系數(shù)，查《水電站》表222知f=機組轉速最高值：nmax=n0（1+β）=（1+）=水擊壓力的計算標準如下：壓力升高：當H＜40m時 [ξ]=本設計中：ξ＝ｍａｘ（ξＨｒ，ξＨｍａｘ）＝[ξ]所以滿足要求。（3）壓力降低：負水擊時，一壓力管道頂部任何一點不出現(xiàn)負壓并有2H2O以上余壓為限，尾水管進口的允許最大真空度為8H2O。轉速變化率的計算標準：丟棄全負荷時[β]= 《機電手冊》P98本設計β=max（，）=[β]=滿足要求壓力管道設計7壓力管道設計 壓力管道的布置結合電站廠房綜合考慮，廠房和機組間距17，故壓力管道中心間距也定為17，管道內徑6，襯砌厚度60160，，靠近調壓室附近的分岔起點處巖壁厚5，厚度雖小，但圍巖巖性較好，節(jié)理裂隙不發(fā)育，采用混凝土襯砌，可以滿足設計要求，這種平面布置，從調壓室后以25176。角分岔，并設平面線R=30，中心角α=12176。30′，此處在布置壓力管道是充分考慮到了地質條件，調壓室后壓力管道的不只。在立面上適宜位置處轉彎，以避免不了的地質條件，滿足廠房安裝高程的要求。 壓力管道直徑的選擇依據(jù)管內經(jīng)濟流速4～6，進行直徑確定，經(jīng)計算管徑為6，毅力管道直徑取值不計算值稍大原因是：、壓力管道較長。采用較大洞徑，相對流速 較低，可改善機組運行條件；、太平哨水電站為中水頭大流量電站，水流較為寶貴，采用較大洞徑可獲得較多電能。 調節(jié)保證計算經(jīng)調節(jié)保證計算，確定水輪機導葉啟閉時間為8s，， ，滿足要求。 壓力管道的結構設計及穩(wěn)定計算基本資料：《水工設計手冊》普通碳素鋼A3，屈服強度σs=235000KPa低合金鋼16Mn，屈服強度σs=345000KPa，巖石彈性拉力系數(shù)K0=400，為了安全，涉及何在為外水壓力50水柱高，內水壓力60水柱高，鋼材彈性模量E為：E=108KPa，壓力管道壁厚初估：為了安全起見，不考慮巖石的彈性拉力，自阿內水壓力作用下，荷載由鋼管單獨承擔，依據(jù)鍋爐公式： 《水電站》P143式中：γ——水溶重 H——內水壓力 為60D0——管道直徑為6φ——焊縫系數(shù)，采用雙面對焊 [σ]——鋼材允許應力，本設計采用16Mn鋼，再降低20%?？紤]鋼管銹蝕、磨損及鋼板厚度誤差，管壁應力比計算值增加了2，所以結構厚度為12+2=14另外，管壁最小厚度除滿足上述結構穩(wěn)定要求，還需考慮制造工藝、安裝運輸?shù)纫?，管壁有必要的剛度，因此管壁最小機構厚度應滿足δ≥D/800+4=,且不小于6，故利用鍋爐公式計算出的12與結構厚度14，滿足要求。鋼管抗外壓失穩(wěn)計算（1）在外水壓力作用下，地下埋藏管為光面管時外壓失穩(wěn)計算：式中：——鋼稱厚度，本設計取為12——鋼稱半徑，TP300——鋼稱屈服強度，3500kg/mm2由上式得：光面管外壓失穩(wěn)，即為允許設計外壓，然而外壓力 因此光面管無法滿足抗外壓失穩(wěn)要求，若采用增加鋼稱厚度或提高鋼稱屈服強度是不經(jīng)濟和不合理的，采用加勁環(huán)是工程中常用的方法（2）設加勁環(huán)外壓失穩(wěn)計算①加勁環(huán)穩(wěn)定分析，加勁環(huán)尺寸為高15，厚為12，加勁環(huán)鋼板為16Mn鋼，采用公式:式中:——鋼板屈服強度，——加勁環(huán)有效截面式中：——加勁環(huán)形心軸處半徑，——加勁環(huán)間距，即加勁環(huán)的臨界處壓力為外水壓力為因此，加勁自身不抗外力，滿足要求。②加勁環(huán)間管壁的穩(wěn)定分析相應最小臨界壓力系數(shù) （＝）外水壓力因此，外加勁環(huán)間壁滿足抗外壓失穩(wěn)要求 防止地下埋管產(chǎn)生外壓失穩(wěn)的措施降低地下水壓力是防止失穩(wěn)的根本辦法，排水廊道結合排水孔是較廣泛的有效措施。精心施工做好鋼稱與混凝土之間的接縫灌漿，減小縫隙，有利于抗外壓失穩(wěn)，但應注意，避免灌漿壓力過大引起失穩(wěn)。廠房布置設計8廠房布置設計 主廠房平面設計 主廠房長度主廠房的總長度包括機組段的長度（機組中心間距），端機組段的長度和安裝場的長度，并考慮必要的水工結構分縫要求的尺寸。1）確定機組段長度式中：——機組段+x方向的最大長度，m；——機組段x方向的最大長度，m。高水頭電站機組間距一般由發(fā)電機風罩外徑和發(fā)電機組周圍電氣設備布置情況以及通道尺寸決定其大小。即：式中：——發(fā)電機風罩內徑，=；——兩臺機組之間風罩外壁凈距，一般取，在此?。弧l(fā)電機風罩壁厚，一般取，在此取。由以上計算知，機組段長度。2）確定端機組段長度端機組段是指在廠房端部的機組段，端機組段的長度除了要滿足機組段長度的要求之外，還應確定廠房端部是否布置進水閥，電氣設備等。所以端機組段的長度式中：——機組到墻壁間隙，=（~）=~，本次取2m。所以=15+2=17m。3）裝配場長度裝配場的長度，一般為機組段長度的1~，由于本電站采用混流式水輪機和懸式水輪發(fā)電機，故采用偏小值。即==15m。裝配場設有進場大門，門高5m，寬6m。4）廠房總長度L廠房總長度L等于機組段長度，端機組段長度，裝配場長度之和。即=315+17+15=87m 主廠房寬度以機組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側寬度和下游側寬度 兩部分。式中：——發(fā)電機風罩內徑，＝；——發(fā)電機風罩壁厚，一般取，在此??；——風罩外徑到上游側墻內側的凈距。取A=4m。上游側寬度為：下游側寬度為：式中：A——風罩外徑到下游側墻內側的凈距。本次設計下游側作為吊運與人行通道取A=3m。所以廠房的總寬度B=+=20m。 水輪機安裝高程混流式水輪機：式中：——下游最低設計尾水位，本次設計取電站的海拔高程1000m； ——水輪機吸出高度，=； ——導葉高度，=1 m。 尾水管底板高程式中：——底環(huán)到尾水管底板的距離，式中：——鋼管中心線高程，由于與機組同水平線，則＝＝；——引水鋼管半徑，＝；——鋼管底部到地面的高程?。?m。代入上式：。 水輪機層地面高程式中：——機組安裝高程，＝；——蝸殼進口段半徑，＝；——蝸殼上部混凝土厚，?。阶笥摇４肷鲜剑?。 發(fā)電機層地面高程式中：——水輪機層地面高程，；——水輪機機坑進門高度，～，在此取2m；——機坑進入門上部尺寸，＝。代入上式：。 確定吊車軌道頂高程式中：——發(fā)電機層地面高程，；——發(fā)電機上機架的高度，；——吊運部件與固定物的垂直距離，,在此?。剑弧l(fā)電機主軸的高度=；——吊具高度，；——主鉤最高位置與主軌頂面距離。代入上式：。 確定廠房頂部高程式中：——吊車軌道頂?shù)母叱蹋?；——起重機軌頂至小車頂面的凈空尺寸，；——小車頂與屋頂面或屋架下弦底面的凈距，～，在此取＝。代入上式：。參考文獻參考文獻[1] SL2522000，水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].北京：中國水利水電出版社，1997.[2] DL50771997，水工建筑物荷載設計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，1997.[3] DL502193，水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程[S].北京：.[4] DL50731997，水工建筑物抗震設計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，1997.[5] DL50731997，水工鋼筋砼結構設計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，1997.[6] 水電站機電設計手冊—水力機械[S].北京：中國水利水電出版社，1988.[7] SL2662001，水電站廠房設計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2001.[8] 張治濱等，水電站建筑物設計參考資料[M].北京：中國水利水電出版社，1997.致謝 時光飛逝，轉眼間大學生活即將接近尾聲，在做畢業(yè)設計的這三個月的時間里，我完成了從分析基本資料、進行樞紐布置、水輪發(fā)電機組的選擇、進水口設計、廠區(qū)樞紐等四大塊，并最終編寫成設計說明書，繪制了樞紐布置圖、主廠房橫剖面圖、發(fā)電機層平面圖、水輪機層平面圖, 通過這一過程,我逐步熟悉了水電站廠房設計的基本過程。畢業(yè)設計是一次專業(yè)理論與實際工程相結合的過程；是一次多個課程設計相組合的過程；是一次對我們所學知識的檢驗過程，也可以說是我們就業(yè)上崗前的一次培訓過程，三個月的辛勤努力讓我在設計、計算、繪圖能力、分析和解決問題的能力等多個方面都得到了較大的提高。 1青海大學昆侖學