【導(dǎo)讀】壩后式水電站設(shè)計及發(fā)電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算-說明書。J電站在甌江上游干流梯級開發(fā)的第一級水電站工程以發(fā)電為主兼顧航運。放木及防洪等綜合利用要求甌江流域處浙東南沿海山區(qū)屬于年調(diào)節(jié)水庫。本次設(shè)計的水庫死水位為2635m正常蓄水位為283m根據(jù)歷史洪水資料設(shè)計。洪水P01水庫的設(shè)計洪水位2895m校核洪水位P001為2918m. 根據(jù)地形地質(zhì)的特點選擇壩型為重力壩壩長2705m其中溢流壩段長1425m. 其中有8孔溢洪道凈寬1025m水電站進(jìn)水口中心線高程25104m. 水電站裝機(jī)容量為18萬kW四臺機(jī)組單機(jī)45萬kW水輪機(jī)型號為。HL220-LJ-300為壩后廠房頂溢流式廠房開關(guān)站布置在右岸主廠房總寬定為19m. 總長68m水輪機(jī)安裝高程為20219m起重機(jī)選用電動雙鉤橋式起重機(jī)最大起重量。選2×100噸跨度選用16m裝配場長度取208m進(jìn)場公路布置在左岸副廠房是為保。證水電站正常運行需要設(shè)置在主廠房與壩的間隙主要布置各種機(jī)電輔助設(shè)備房。間生產(chǎn)間和必要生活設(shè)施房間。15給定設(shè)計控制數(shù)據(jù)12. 龍泉溪是浙江省木材主要產(chǎn)地境內(nèi)森林茂盛植被良好水土流失不嚴(yán)重

　　

【正文】 圖 56 組合式油壓裝置外形尺寸圖 表 53 組合式油壓裝置外形尺寸表 裝置型號 Dmm hmm Hmm mmm nmm HYZ25 1028 2370 3270 2400 1700 56 廠房橋吊設(shè)備的選擇 最大起重量 17055t 機(jī)組臺數(shù) 4 臺選用一臺 2 100t 雙小車起重機(jī) 圖 57 平衡梁 橋吊參數(shù) 單臺小車起重量 主鉤 100t 副鉤 20t 跨度 16m 小車軌距 4400mm 小車輪距 2020mm 大車輪距 4400mm 大梁底至軌道面距離 650mm 起 重機(jī)最大寬度 9200mm 軌道中心至起重機(jī)外端距離 460mm 軌道面至起重機(jī)頂端距離 3700mm 軌道面至緩沖器外端距離 1200mm 車輪中心至緩沖器外端距離 1980mm 操作室底面至軌面距離 2900mm 兩小車吊鉤間距 3100mm 吊鉤至軌道面距離 主鉤 1240mm 副鉤 700mm 吊鉤至軌道中心距離 l1 1100mm l2 1600mm 推荷用大車軌道 QU－ 100 平衡梁吊點至大車軌頂極限位置 146mm 57 廠房形式與布置 采用壩后式廠房根據(jù)計算所得的尾水管底高程及廠房長度將廠房布置 在溢流壩里并采用廠房頂溢流整個廠房布置在 1317 壩段后方廠房與壩之間下部用一條縱縫分開廠房上部設(shè)置拉板與壩連接大壩與廠房分開受力這樣廠房結(jié)構(gòu)受力情況簡單明確 溢流式廠房廠壩之間有較大的空間用來布置副廠房 主廠房長 7580m 寬 1900m 副廠房長 7580m 寬 800m 裝配場布置在主廠房左側(cè)寬 1900m 長 208m 主廠房內(nèi)設(shè)四個機(jī)組段機(jī)組段長 1450m 58 主廠房的特征高程 安裝高程 式中 ZS－水輪機(jī)安裝高程 ω 設(shè)計尾水位 21390m b0 導(dǎo)葉高度 m Hs 求得 ZS＝ 20219m 底板高程 式中 h1 尾水管高度 m bo 導(dǎo)葉高度 m 層地面高程 式中 D壓力鋼管內(nèi)徑 38m 蝸殼外包混凝土最小厚度 1m 裝高程 進(jìn)人孔高 2m 圈梁高 1m 20916m 層地面高程定子埋入式 上機(jī)架高度 21250m 地面高程 裝配場與發(fā)電機(jī)層同高 21250m 頂?shù)母叱? 軌頂高程取決于發(fā)電機(jī)主軸長度和發(fā)電機(jī)露出地板部分的高度還要留有080m 的安全距離以保證起吊時不會碰到其他機(jī)組或墻壁本電站廠房軌頂高程為 22430m 部高程 廠房頂高程是在軌頂高程的基礎(chǔ)上 加上起重機(jī)高度和屋面結(jié)構(gòu)的厚度并留有一定空間本電站廠房頂部高程為 2270m 59 水電站主廠房長寬尺寸的確定 寬度的確定 主廠房寬度由發(fā)電機(jī)層蝸殼層起重機(jī)跨度分別決定 a 由蝸殼層決定的廠房寬度 上游側(cè)寬度 l1 機(jī)組中心線至上游渦殼外緣尺寸渦殼外包混凝土外墻厚 50525 755m 下游側(cè)寬度 l2 機(jī)組中心線至下游渦殼外緣尺寸渦殼外包混凝土外墻厚 73115 98m 主廠房寬度 L l1l2 1736m b 由發(fā)電層決定的廠房寬度 L 風(fēng)罩直徑 2通道寬度外墻厚 94223 164m c 選擇橋吊跨度為 16m 根據(jù)前面算出的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量 17055t 選擇 2100t 跨度為 16m 的雙小車橋式起重機(jī)裝配廠寬度采用與主廠房寬度相同 綜上可得橋吊跨度為 16 米再加上邊墻厚度得主廠房寬度 19 米 本設(shè)計中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在上游側(cè)起吊考慮到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與周圍建筑物及設(shè)備之間的最小間隙水平方向為 04m垂直方向 06～ 10m若采用剛性吊具垂直間隙可減為 025～ 05m 通過畫圖為保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在水平方向的安全距離發(fā)電機(jī)主軸在垂直方向與發(fā)電機(jī)層樓板距離取為 10m機(jī) 組中心線距上游距離為 75m據(jù)下游距離為85m 主廠房總寬度為 75851515 19m 裝配廠寬度采用與主廠房寬度相同 19m 長度的確定 1 機(jī)組間距 機(jī)組間距由蝸殼層尾水管層和發(fā)電機(jī)層共同決定 機(jī)組段長度 式中機(jī)組段沿廠房縱軸線方向在機(jī)組中心線兩側(cè)的最大尺寸 蝸殼層 式中 蝸殼沿廠房縱軸線方向在機(jī)組中心線兩側(cè)的最大尺寸 蝸殼四周的混凝土厚度取為 1m 尾水管層 式中 尾水管寬度度 尾水管混凝土邊墩厚 發(fā)電機(jī)層 式中 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩內(nèi)徑 94m 發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚 05m 兩 臺機(jī)組之間風(fēng)罩外壁凈距一般取 15～ 20m 經(jīng)比較確定機(jī)組段長度為 145m 2 端機(jī)組段長度 端機(jī)組段的附加長度Δ L 0210D 式中 轉(zhuǎn)論直徑 m 30m 考慮到下部塊體在端部設(shè)置了檢修集水井和滲漏集水井根據(jù)需要附加長度取為 10m 3 主廠房總寬度 裝配場長度 L 1015L 1421m 考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)上機(jī)架水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪水輪機(jī)頂蓋的尺寸確定裝配場的寬度為 208m 主廠房總長度 550208 758m 510 主廠房各層的布置 層 高程 2125m 總長 758 寬 19m 每個機(jī)組段長 1450m 裝配場長 208m可放下五大件上機(jī)架直徑 880m發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑 55m水輪機(jī)頂蓋直徑 380m 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 30m 每臺發(fā)電機(jī)下游側(cè)放置一臺調(diào)速器一個油壓裝置及一組機(jī)旁盤 裝配場與機(jī)組段間設(shè)有伸縮縫四個機(jī)組段正中也設(shè)有一條伸縮縫 在兩個機(jī)組段之間設(shè)一個樓梯通往水輪機(jī)層樓梯寬 120m每個踏步高 20cm長 30cm 由于樓梯較長設(shè)為 L 形轉(zhuǎn)彎的樓梯轉(zhuǎn)彎處平臺寬 240m 長 100m 進(jìn)廠公路在溢流壩邊緣進(jìn)入溢流壩然后進(jìn)入裝配場大門在洪水期裝配場大門封堵人員由壩頂進(jìn)入廠房進(jìn)廠公路尾水平臺處拐彎可通向尾水 平臺尾水平臺上設(shè)有兩條連續(xù)軌道供門機(jī)行走尾水平臺寬 7 米尾水平臺也可通向開關(guān)站 層 高程 2053m 長 98m 每個機(jī)組段長 1450m 從左至右 14 機(jī)組總長 55m 裝配場下方布置壓氣機(jī)室以及一個轉(zhuǎn)子承臺 水輪機(jī)基坑內(nèi)徑 460m 外徑 860m 采用圓筒型機(jī)墩每個機(jī)墩設(shè)有一樓梯從水輪機(jī)層下到水輪機(jī)頂蓋上方的鋼板上樓梯寬 120m 水輪機(jī)上方處出線至副廠房與發(fā)電機(jī)層下掛的回油箱避開避免漏油滴到電線上引發(fā)電火災(zāi) 廠房上下游側(cè)均為混凝土墻不開窗 尾水閘門處連續(xù)墻設(shè)有一斜坡便于閘門關(guān)閉時壓緊止水 閘墩寬 1m 尾水 管底高程 19380m開挖高程 19180m尾水管側(cè)面設(shè)有樓梯從尾水管上方下至尾水管進(jìn)人孔 壓力鋼管在進(jìn)廠前設(shè)有一個伸縮節(jié)開一長 44m寬 668m高 668m的空腔伸縮節(jié)直徑 588m 每兩個尾水管共用一個 6 25m2 的集水井排水管直徑 040m 廠壩之間在壩腳處設(shè)伸縮縫尾水管閘墩與尾水渠之間設(shè)伸縮縫 每個蝸殼都設(shè)有蝸殼進(jìn)人孔以便檢修蝸殼及觀察水輪機(jī) 511 水電站副廠房各層高程及平面布置 副廠房長 7580m 寬 800m 副廠房分五層每層底高程分別為 19800m20530m21250m21850m2245m 第一層層 高 73m 壓力鋼管從此通過并設(shè)有伸縮節(jié)此層也可進(jìn)入主廠房的我看人層可進(jìn)入尾水管和蝸殼進(jìn)行檢修 第二層為水輪機(jī)層對應(yīng)的副廠房層高 72m 發(fā)電機(jī)引出的母線從這層引出進(jìn)入出線室再進(jìn)入出線洞其次各個儀表盤引出的線也從此層引向各個控制室如中央控制室繼電保護(hù)室等 第三層發(fā)電機(jī)層對應(yīng)的副廠房為工作人員主要工作的地方層高 60m 此層設(shè)有值班室中央控制室繼電保護(hù)室自動遠(yuǎn)動室廠用配電室直流盤室蓄電池室及儲酸室載波機(jī)室及載波機(jī)值班室通風(fēng)機(jī)室還有一個機(jī)械修理室 第四層主要為辦公室會議室總工室休息室休閑室等工作人員辦公及休息的場所 第五 層回風(fēng)道本廠房設(shè)置在溢流壩里由于下游水位較高及泄流時水流的影響主廠房下游側(cè)不開窗及孔因此通風(fēng)不便出于安全因素這一層作為回風(fēng)道 副廠房內(nèi)設(shè)一樓梯間連通一到四層 6 專題發(fā)電機(jī)機(jī)座及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算 61 設(shè)計假定 發(fā)電機(jī)支承結(jié)構(gòu)直接承受機(jī)組遠(yuǎn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的振動荷載必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度防止出現(xiàn)共振和過大的動力變形 水電站總裝機(jī)容量 4 45000 千瓦機(jī)墩按Ⅲ1520 復(fù)核后修正疲勞系數(shù) 20 沖擊系數(shù) 20 圖 61 機(jī)墩 62 荷載及組合 1 作用在機(jī)墩上的靜荷載 1 機(jī)墩自重 2 發(fā)電機(jī)層樓板自重及其活荷重 3 發(fā)電機(jī)定子重 4 勵磁機(jī)定子及附屬設(shè)備重 5 上機(jī)架重 6 下機(jī)架重水輪機(jī)重 2 作用在機(jī)墩上的動荷載 1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連軸重 2． 勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子重 3 水輪機(jī)轉(zhuǎn)子連軸重 4 水輪機(jī)軸向水推力 5 水平離心力 正常運行時 飛逸轉(zhuǎn)速時時 6 發(fā)電機(jī)正常扭矩 7 發(fā)電機(jī)短路扭矩 1 正常運行 2 發(fā)生短路 63 機(jī)墩動力計算 迫振動頻率 1 由機(jī)械不平衡引起的強(qiáng)迫振動頻率 正常運行情況下 飛逸情況下 2 由水力不平衡引起的強(qiáng)迫振動頻率 振頻率 1 垂直自振頻率 2 水平橫向自振頻率 3 水平扭轉(zhuǎn)自振頻率 驗與動力系數(shù)確定 1 共振檢驗 強(qiáng)迫振動頻率 2143 410 360024 自振頻率 2988 44657 33205 共振檢驗為避免 出現(xiàn)共振要求 根據(jù)計算滿足此要求 2 動力系數(shù)確定 動力系數(shù) 所以動力系數(shù)取 15 驗 1 垂直振幅 2 水平振幅 3 水平扭轉(zhuǎn)振幅 正常扭矩時 短路扭矩時 振幅檢驗要求 垂直振幅 水平振幅 正常情況 短路情況 均滿足要求 64 機(jī)墩靜力計算 應(yīng)力 先確定機(jī)墩屬于段圓筒還是長圓筒 β 0543 則 54 l 258m 故機(jī)墩應(yīng)按短圓筒考慮可沿圓周取 1 米寬的一段作為偏心受壓拄計算 ? 故 最大正應(yīng)力為 23637 最小正應(yīng)力為 18879 1 正常扭矩 Mn 引起的剪應(yīng)力 按圓筒計算 圓筒外側(cè)剪應(yīng)力σ 1 圓筒內(nèi)側(cè)剪應(yīng)力σ 1 2 短路扭距 Mn 引起的剪應(yīng)力按圓桶計算 σ 2 沖擊系數(shù) ]1 18 式中 Ta 0259 秒 圓筒外側(cè)剪應(yīng)力σ 2 圓筒內(nèi)側(cè)剪應(yīng)力σ 2 3 水平離心力引起的剪應(yīng)力按 1 米寬立拄計算 正常轉(zhuǎn)速情況下σ 3 6407 飛逸轉(zhuǎn)速時σ 3 23451 4 機(jī)墩進(jìn)人孔部位剪應(yīng)力 2 短路扭矩時 離心力作用時機(jī)墩進(jìn)人孔面積 2 平方米 力 核 各 種計算情況下短柱內(nèi)外緣的剪應(yīng)力如下 正常情況下 外緣剪應(yīng)力σ σ 1σ 3 146486407 21055 內(nèi)緣剪應(yīng)力 9966407 14367 短路情況下 外緣剪應(yīng)力σ σ 1σ 2σ 3 2105578125 9918 內(nèi)緣剪應(yīng)力 21055410156 620706 飛逸情況下 外緣剪應(yīng)力σ σ 1σ 4 1464823451 38099 內(nèi)緣剪應(yīng)力 76923451 31141 各種情況下的主拉應(yīng)力校核 在正常情況下 ?主 在短路情況下 ?主 主要參考文獻(xiàn) 1 《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》 DL 51081999 2 《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》 DL 50771997 3 劉啟釗水電站 北京中國水利水電出版社 4 沈長松王世夏林益才《水工建筑物》上冊河海大學(xué)出版社 5 華東水利學(xué)院主編 1983《水工設(shè)計手冊》第六七卷水利水電出版社 6 水電站機(jī)電設(shè)備手冊編寫組 1985《水電站機(jī)電設(shè)備手冊》水力機(jī)械水利電力出版社 7 清華大學(xué)水利系主編《水電站建筑物設(shè)計參考圖冊》 8 金鐘元等水力機(jī)械 北京中國水利水電出版社 9 索麗生胡明任旭華水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南北京中國水利水 10 LMullerThe Use of Shotcrete for Underground Support Principle of The NATM Water Power Dam Constructon 11 Horold G New Design Criteria for USBR PenstocksPro Of the ASCE Jour of the Power Division 197096 1 袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿嗉 莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇