【正文】 總體而言，本設計在設計的思路上還是比較清晰的，但在設計中的一些細節(jié)問題的考慮終究還是不那么盡如人意，有些不周全的地方。設計的過程中，也因為很多的原因導致了設計時間計劃的安排出現(xiàn)了一些變動。依托書本教材、有關設計規(guī)范等資料以及老師的指導，讓我在廠房設計這一部分的理解與認識更加深了一個層次。 軌道設計 確定軌道底板寬度軌道底板采用Q235鋼，查得其容許承壓力為，其最小寬度應大于滾輪輪緣寬度。在最大玩具作用截面上的軸向力，等于起吊力減去滾輪的摩阻力，該軸向力為： 邊梁的強度驗算截面面積為： 截面形心矩為： 上半部分對中和軸的面積矩為： 下半部分對中和軸的面積矩為： 截面慣性矩為： 截面抵抗矩為：截面邊緣最大剪應力驗算： 腹板最大剪力驗算： 腹板與下翼緣連接處折算應力驗算： 以上驗算均滿足強度要求。m） 圖6—10 結構剪力圖(單位：KN)在每側邊梁各設5個滾輪，其布置位置為：閘門下側4根主梁的位置對應4個滾輪，第一根主梁和頂梁中點設一個滾輪。本設計邊梁選用雙腹式，邊梁的截面尺寸按構造要求確定，即截面高度與主梁端部高度相同，腹板厚度與主梁腹板厚度相同，為了便于安裝壓合膠木滑塊，下翼緣寬度不宜小于300mm。 邊梁設計邊梁的截面形式有單腹式和雙腹式兩種。潛孔式平面滾輪閘門門葉自重按下式計算：上式中：為孔口面積； 為閘門工作性質系數，對于工作閘門與事故閘門，對于檢修閘門與導流閘門； 孔口高寬比修正系數，當時，當時，其它情況。則，取B=500mm。 橫隔板設計 荷載和內力計算橫隔板同時兼做豎直次梁，它主要承受水平次梁、頂梁和底梁傳來的集中荷載以及面板傳來的分布荷載，計算時可把這些荷載用以三角形分布的水壓力來代替，并且把橫隔板作為支承在主梁上的雙懸臂梁。上翼緣對中和軸的面積矩為： 下翼緣對中和軸的面積矩為：需要的焊縫厚度為：全梁的上、下翼緣焊縫均采用。梁高開始改變的位置取在鄰近支承端的橫向隔板下翼緣的外側，離開支承端的距離為80010=790mm。主梁跨中截面的幾何特性如下表： 表6—2 主梁跨中截面的幾何特性部位截面尺寸 （ ）截面面積A（）各形心離面板表面距離各形心離中和軸距離（）面板部分385929上翼緣板4010478738腹板2401526471002下翼緣78476989合計252351010658截面形心矩為：截面慣性矩為：截面模量為：上翼緣頂邊 下翼緣底邊 彎應力為：（安全） 圖6—4 主梁跨中截面尺寸結構圖（單位：mm）整體穩(wěn)定性與撓度驗算。翼緣截面選擇。按剛度要求的最小梁高為：經濟梁高為：由于鋼閘門中的橫向隔板重量將隨主梁增高而增加，故主梁的高度宜選得比經濟梁高小，但不小于最小梁高。 截面選擇彎矩與剪力。 水平次梁的撓度驗算受均布荷載的等跨連續(xù)梁，最大撓度發(fā)生在邊跨，由于水平次梁在B支座處的截面彎矩已經求得，則邊跨撓度可近似地按下式計算： 則水平次梁選用槽鋼14a滿足強度和剛度要求。對于支座負彎矩段取。 水平次梁、頂梁和底梁設計 荷載與內力計算水平次梁和頂、底梁都是支承在橫隔板上的連續(xù)梁，作用在它們上面的水壓力可按下式計算：荷載計算如下表： 表6—2 水平次梁、頂梁和底梁均布荷載的計算梁號梁軸線處水壓力強度p（kN/mm2）梁間距（m）（m）（kN/m）1（頂梁）023（主梁）45（主梁）67（主梁）89（主梁）1011（主梁）1213（底梁）因頂梁所在位置無水壓力，故不計算。 連接系的布置和形式橫向連接系，根據主梁的跨度以及水頭大小，決定布置7道橫隔板，橫隔板兼做豎直次梁。 主梁的布置根據閘門的高跨比初步選擇兩根主梁，經計算所需面板厚度達30mm，鋼板的制造較難。6 結構設計 工作閘門結構設計 閘門基本資料閘門形式：潛孔式平面鋼閘門；孔口凈寬：；孔口凈高：；結構材料：選用Q235鋼；設計水頭：。本設計中開關站布置在廠房上游側，主變壓器場的右側，并緊鄰主變壓器場 副廠房的布置通常引水式電站的副廠房布置在主廠房的上游側，但考慮到本樞紐的主廠房位置處的山體高程，若在主廠房上游側布置副廠房，則開挖量較大，且副廠房上游側的通風、采光條件均不好。同時應盡量靠近廠房內的機組，可縮短昂貴的發(fā)電機電壓母線的長度，減少電能損失和故障機會，并應滿足防火、防雷等安全要求。每孔尺寸為。，供作通道用。由前面的計算已知安裝間的長度。為主鉤最高位置至軌頂面距離?？捎孟率奖硎荆荷鲜街校簽榘l(fā)電機定子高度和上機架高度之和（如果發(fā)電機定子為埋入式布置），則僅為上機架高度。則發(fā)電機層樓板高程為：=為保證下游洪水不淹廠房，需保證滿足要求。 發(fā)電機裝置高程計算從水輪機地面高程加上發(fā)電機機墩進人孔高度和進人孔頂部厚度，就可得到發(fā)電機定子裝置高程。水輪機層地面高程一般取100mm的整倍數。吸出高由前面的計算已知，即。 水輪機安裝高程計算主廠房剖面設計中具有決定意義的是水輪機安裝高程，屬于控制性高程，它取決于水輪機的機型、允許的吸出高度和電站建成后的廠房下游最低水位。則由上述計算各分類計算取最大值。 。 根據橋機跨度計算廠房寬度根據前面起重機的選擇知，橋機的跨度為19m。 為混凝土保護層厚度。對發(fā)電機層：，同上游側一樣。 為發(fā)電機風罩壁厚，~。 廠房的總長度由上述三部分的計算，得到主廠房的長度為：。~。 為兩臺機組風罩外壁凈距，~。則。則。 按蝸殼層計算機組段長按蝸殼層計算時。主機室又稱主機間，其內部布置必須與廠房樞紐各建筑物相協(xié)調，布置要求合理，運行安全，維護方便。頂板仰角一般為10~13度。 肘管計算肘管是一90度變截面彎管，其進口為圓斷面，出口為矩形斷面，水流在肘管中由于轉彎收到離心力作用，使得壓力和流速分布很不均勻，而在轉彎后流向水平段時又形成了擴散，因而在肘管中產生了較大的水力損失。則進口錐管高度為。本水電站設計水頭為 因此選用金屬蝸殼對任一蝸殼斷面有 其中： 為任一蝸殼斷面流量 為水輪機最大流量 為進口斷面平均流速 為斷面半徑 為斷面外半徑斷面平均流速 上式中K為流速系數。需要根據地形資料、工程地質和水文地質資料、水文資料、氣象資料、水能規(guī)劃資料、主機組和機電設備資料、建筑材料供應和交通運輸情況等來進行布置設計。漸變段。 局部水頭損失公式為：上式中：為局部水頭損失系數，與周界變化的幾何形狀、尺寸有關。 為鋼管內徑，即6m。 尾水管進口處負壓計算尾水管進口處水錘壓力計算：取尾水管平均流速與引水系統(tǒng)平均流速一致，取尾水管長度為30m。 這里取。 在最大水頭下丟棄全負荷計算導葉啟閉時間為：，因此此時發(fā)生的是間接水錘。飛輪轉矩的計算： 上式中：為經驗系數，查水電站機電設計手冊水力機械分冊167頁表310，根據轉速為150r/。 水錘壓力值為： 總壓力值為： 轉速上升率為（按列寧格勒金屬工廠公式計算）： 上式中：為機組額定容量。水流最大速度為：管道特性系數為： 丟棄全負荷時：，所以發(fā)生末相水擊。導葉啟閉時間初選為6s，計算結果如不滿足要求，依次按7s、8s、9s計算。在最大水頭下丟棄全負荷，通常發(fā)生最大水錘壓力。機組在丟棄全負荷時，若電站設計水頭小于40m，~，若電站的設計水頭大于40m小于100m，~，若電站的設計水頭大于100m。選擇調速器合理的調節(jié)時間和調節(jié)規(guī)律，保證壓力和轉速變化不超過規(guī)定的允許值。壓力水道中的流速取為各段水道的平均流速，取為4m/s。這樣就相當于把引水系統(tǒng)分為兩段，調壓室以前這段引水道，基本上可以避免水錘壓力的影響；調壓室以后的壓力管道，由于縮短了水錘波傳遞的路程，從而減少了壓力管道中的水錘值，改善了機組運行條件及供電質量。從引水線路地質條件來看，1線路的地質條件較好，而2線路在上、下游均有小部分距離經過地質條件不好的區(qū)域，但基本上不影響壓力管道的安全性。現(xiàn)分別就所選兩條線路從各方面進行比較，以選擇合理的方案進行設計。經計算得：綜合分析并考慮到風浪的影響。~，但本水電站樞紐的水庫淤沙高程較低，不影響進水口高程的選擇與布置，因此該因素不予考慮。通氣孔面積按下式計算： 為進水口流量，這里取單機最大引用流量。漸變段長度 收縮角取為 圖4—1 進水口漸變段剖面圖 圖4—2 進水口漸變段平面圖 圖4—3 進水口漸變段斷面圖 閘門段尺寸計算閘門段是引水道和進口段的連接段，考慮進口的穩(wěn)定性，進水口設支墩。則橢圓曲線為。 進水口尺寸計算進水口的尺寸計算應主要包括進口段尺寸計算、漸變段尺寸計算、閘門段尺寸計算等。且本水電站的引水道不長，因此設置單元供水管道的成本也不會很高。而壩體左壩肩部分的地形地質條件都較好，因而考慮經濟成本因素，本水電站樞紐工程廠房的進水口采用岸邊式進水口。有壓進水口中分為壩式、岸式、塔式等幾種。 發(fā)電機型號的選擇根據水輪機的轉輪直徑、轉速等計算，同時根據發(fā)電機的額定容量參考資料選擇發(fā)電機型號為SF75—40/854，懸式發(fā)電機。 工作范圍的驗算、n=150r/min的情況下，水輪機的和各種特征水頭下相應的轉速值分別為：則水輪機的最大引用流量為：對值：在設計水頭時，在最大水頭時，在最小水頭時，查HL220水輪機模型綜合特性曲線圖，分別畫出，和的直線。 轉速的計算 其中，為最優(yōu)工況下原型水輪機相應的最優(yōu)轉速。 查表得HL220型水輪機在限制工況下的單位流量，設計水頭為73m。但混流式水輪機的適用水頭范圍廣、且結構簡單、運行穩(wěn)定、效率高。并且為了接線等對稱，大多數情況下都希望選用偶數組機組臺數。從機組臺數與水電站運行效率的方面考慮，較多機組臺數能使水電站有較高的平均效率。且每臺機組的容量過小，水輪機和發(fā)電機的生產都較為麻煩。 3 主要設備的選擇 水輪機型號及主要參數選擇 水輪機是水電站中最主要的動力設備之一，它關系到水電站的工程投資、安全運行、動能指標及經濟效益等重大問題，因此在水能規(guī)劃的基礎上，根據水電站水頭和負荷的工作范圍，正確的進行水輪機的選擇是水電站設計中的主要任務之一。若廠房類型選用引水式廠房，則廠房只適宜布置在左岸下游側，因右岸地形地勢較陡，布置引水式廠房沒有合適的位置，并且開挖量比較大，也很難保證穩(wěn)定。若采用地下廠房，根據地形資料以及地質資料，可以看到，僅有壩體右岸的山體內適宜開挖地下廠房，而左岸下游側的地勢較為平坦，開挖地下廠房的穩(wěn)定性不好。因此布置河床式廠房較不適宜，因為倘若布置為河床式廠房，會使壩體段，特別是溢流壩段的長度減小，當與洪水時不通順，不能達到要求的泄洪流量，不能達到防洪效果。后者呈穿插分布。）） 式中 E0——巖石變形模量； 181。巖石飽和抗壓強度約為300～700公斤/平方厘米，屬中等堅硬巖石。相對阻水層（W〈〉頂板埋藏深度：河床5～25米，左岸25～35米，右岸25～90米。引水遂洞一般選用巖石堅固系數為2～7；單位彈性抗力系數為100～600。左岸臺地2～15米厚砂質粘土層，右壩肩有5～ 15米厚殘坡積層。付片巖屬元古界武當山揚坪組上部（PtW1Y3），正片巖系褶皺早期基性侵入巖變質而成。樞紐區(qū)經多次構造運動，斷裂構造和節(jié)理裂隙比較發(fā)育。河西寬70～90米，水深2～8米。 ～，～，屬北亞熱帶江北濕潤區(qū)，為付熱帶季風氣候，流域平均氣溫，℃，℃，℃。泗河在陜西境內自南向北流，進入湖北境內轉自西向東行；官渡河有南向北來，兩源匯合于竹山縣城上游約30公里的兩河口后，稱堵河，有西南向東北匯入漢江。供電對象主要是本地區(qū)以第二汽車廠為中心的機械工業(yè)，鐵路運輸業(yè)以及其他工業(yè)，同時為農田電力排灌及市政照明提供電力負荷。廠房是整個水電站樞紐建筑物中的一個主要建筑物，它的