【正文】 后接水平段至蝸殼水平段中心線高程為 20219m在鋼管進入廠房前設一伸縮節(jié)以適應變形 43 壓力鋼管的厚度 鋼管計算厚度 44 式中 Hp 最大計算水頭 鋼管內(nèi)徑的一半 水的容重 45 式中鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力限值 Nmm2 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 由水工建筑物級別為 3 級查得 10 設計狀況系數(shù) 持久狀況 10 短暫狀況 09 偶然狀況 08 結(jié)構(gòu)系數(shù) 由壩內(nèi)埋管聯(lián)合承載查得 13 f 鋼材強度設計值 Nmm2 計算得 18077 則 ta 1096mm 44 攔污柵及進水口閘門的設計 攔污柵的功用是防止漂木樹枝樹葉雜草垃圾浮冰等漂浮物隨水流帶入進水口同時不然這些漂浮物堵塞進水口影響進水能力此設計采用的壩式進水口一般為垂直攔污柵平面形狀為多邊形 攔污柵通常由鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)支承攔污柵框架由柱及橫梁組成橫梁間距一般不大于 4 米本設計取 18 米 攔污柵由若干柵片組成每塊柵片的寬度一般不超過 25 米取 高度不超過 4米取 18 米 柵條的厚度由強度計算決定通常厚 8 至 12mm 本設計取 10mm 攔污柵的總面積常按電站的引用流量及擬定 的過柵流速反算得出過柵流速以不超過 10ms 為宜 本設計取攔污柵高度為 7m 半徑 35 米 A 7697m2 圖 41 攔污柵 進水口設一道工作閘門一道檢修閘門閘門孔口通常為矩形工作閘門凈過水斷面一般為隧洞斷面的 11倍左右工作閘門尺寸為 42 36m2檢修閘門取與工作閘門相同 45 通氣孔 通氣孔設在進水口工作閘門后其功用是當引水道充水時用以排氣當閘門關(guān)閉放空引水道時用以補氣以防出現(xiàn)有害的真空 通氣孔的面積常按最大進氣流量除以允許進氣流速得出最大進氣流量出現(xiàn)在閘門緊急關(guān)閉時可近似認為等于進水口的最大引用流量允許進氣流 速與引水道形式有關(guān)對壩內(nèi)埋管可取 70～ 80ms 式中 A 通氣孔的面積 進水口的最大引用流量 V 壩內(nèi)埋管允許進氣流速 ms 通氣孔的直徑取為 12m 面積為對應的進氣流速為 688 ms 通氣孔通向壩頂 5 水電站建筑物設計 51 特征水頭的選擇 水位下 由 Q 泄＝ 15540 m3s 查廠區(qū)水位流量曲線得 H 下＝ 22168m 水位下 由 Q 泄＝ 12250 m3s 查廠區(qū)水位流量曲線得 H 下＝ 21892m 水位一臺機組滿發(fā) A＝ 981092096 866N＝ 981QHη＝ AQH 考慮 1 水頭損失 設 Q1＝ 50m3s 查得 H 下＝ 2018m N＝ 866 50 2832018 99＝ 348 萬 KW 設 Q2＝ 80m3s 查得 H 下＝ 202m N＝ 866 80 283－ 202 99＝ 556 萬 KW 設 Q3＝ 65m3s 查得 H 下＝ 20191m N＝ 866 65 283－ 20191 99＝ 452 萬 KW 設 Q4＝ 63m3s 查得 H 下＝ 20189m N＝ 866 63 283－ 20189 99＝ 438 萬 KW 設 Q5＝ 648m3s 查得 H 下＝ 2019m N＝ 86 648 283－ 2019 99＝ 45 萬 KW 則 H 下 2019 m 水位 四臺機組滿發(fā) A＝ 981092096 866N＝ 981QHη＝ AQH 考慮 1 水頭損失 設 Q1＝ 240m3s 查得 H 下＝ 203m N＝ 866 240 283203 99＝ 1647 萬 KW 設 Q2＝ 265m3s 查得 H 下＝ 280308m N＝ 866 265 283－ 20308 99＝ 1816 萬 KW 設 Q3＝ 263m3s 查得 H 下＝ 20308m N＝ 866 263 283－ 20308 99＝ 1803 萬 KW 則 H 下 20308 m 水位一臺機組滿發(fā) A＝ 981092096 866N＝ 981QHη＝ AQH 考慮 1 水頭 損失 設 Q1＝ 60m3s 查得 H 下＝ 20188m N＝ 866 60 263520188 99＝ 317 萬 KW 設 Q2＝ 80m3s 查得 H 下＝ 202m N＝ 866 80 2635－ 202 99＝ 422 萬 KW 設 Q3＝ 90m3s 查得 H 下＝ 20206m N＝ 866 90 2635－ 20206 99＝ 474 萬 KW 設 Q4＝ 84m3s 查得 H 下＝ 20202m N＝ 866 84 2635－ 20202 99＝ 443 萬 KW 設 Q5＝ 853m3s 查得 H 下＝ 20202m N＝ 86 853 2635－ 20202 99＝ 45 萬 KW 則 H 下 20202 m 水位四臺機組滿發(fā) A＝ 981092096 866N＝ 981QHη＝ AQH 考慮 1 水頭損失 設 Q1＝ 240m3s 查得 H 下＝ 203m N＝ 866 240 2635203 99＝ 1245 萬 KW 設 Q2＝ 300m3s 查得 H 下＝ 2032m N＝ 866 300 2635－ 2032 99＝ 1552 萬 KW 設 Q3＝ 400m3s 查得 H 下＝ 20353m N＝ 866 400 2635－ 20353 99＝ 2057 萬 KW 設 Q4＝ 350m3s 查得 H 下＝ 20337m N＝ 866 350 2635－ 20337 99＝ 1805 萬 KW 設 Q5＝ 349m3s 查得 H 下＝ 20337m N＝ 86 349 2635－ 20337 99＝ 18 萬 KW 則 H 下 20337 m 綜上 設計低水位 h 289521892 7058m 校核洪水位 h 291522168 7012m 正常一臺 h 283020191 8028m 正常四臺 h 283020308 7912m 設低一臺 h 263520202 6086m 設低四臺 h 263520337 5953m 則 H＝ 8028m Hmin＝ 5953m Hr＝ 095Hav＝ 6641m 52 水電站水輪機組的選型 由工作水頭范圍 59538028m 查表得選用 HL220 水輪機 徑 D1 查表《水電站》 36 得限制工況下單位流量查表得限制工況 Q1m＝ 115 m3sη m＝ 890 由此初步假定原型水輪機在此工況下的單位流量初設 Q1 ＝ Q1m＝ 115 m3sη m＝ 91 ∴ 式中 Nr 水輪發(fā)電機額定出力 kW4 臺機組情況已知發(fā)電機額定出力η gr 96Nr Ngrη gr 50000096 520833kw Hr 設計水頭 m 壩后式 Hr 095 Hav 6788m η原型水輪機的效率由限制工況下的模型水輪機的效率修正可得 由上述計算出的轉(zhuǎn)輪直徑選用比計算值稍大的轉(zhuǎn)輪直徑值 D1 30m 最優(yōu)工況 HL220 最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速 n10m＝ 700rmin 假定 式中 Hav 加權(quán)平均水頭 mHav＝ 699m D1 轉(zhuǎn)輪直徑 mD1 取為 30m n10 采用略高于最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速的設計單位轉(zhuǎn)速 rmin 取 n10＝ n10m＝ 700rmin 水輪機的轉(zhuǎn)速一般采用發(fā)電機的標準轉(zhuǎn)速選擇與上述計算值相近的發(fā)電機標準轉(zhuǎn)速 取 n＝ 2143rmin 2P＝ 32 正 查表 36可得 HL220最優(yōu)工況下模型最高效率η m＝ 91轉(zhuǎn)輪直徑 D1m＝ 046m 原型效率 η M－模型最優(yōu)工況下效率 D1m－模型轉(zhuǎn)輪直徑 效率正修正值△η η η M＝ 945－ 91＝ 35 取ε＝ 15 ∴ △η＝ 2 ∴η＝η m△η＝ 912＝ 93 η＝η m△η＝ 8902＝ 91 與假定值相同 ∴ △ n10 n10m＝－ 1＝ 11＜ 3 ∴ nQ1 可不加修正 最后求得η＝ 91D1＝ 30mn 2145rmin 水輪機型號 HL220LJ300 圍檢驗 ＝ 1078 m3s＜ 115 m3s 最大引用流量 Q＝ Q1 D12Hr12＝ 7906 m3s 與特征水頭 HHminHr 相對應的單位轉(zhuǎn)速為 n1min＝ nD1H12＝ 7175rmin n1＝ nD1Hmin12＝ 8330rmin n1r＝ nD1Hr12＝ 7889rmin 在 HL220 水輪機模型綜合特性曲線上繪出 n1min＝ 7175rminn1＝ 833rminQ1 1708 m3s 的直線其所圍的區(qū)域為水輪機的工作區(qū)域 圖中陰影部分基本包括了該特性曲線的高效區(qū) 圖 51 HL220 水輪機模型綜合特性曲線 度 Hs 由 n1r＝ 7889rminQ1＝ 1708 m3s 查曲線得?＝ 013 由 Hr＝ 6788m 查得△?＝ 002 水輪機安裝海拔高程▽＝ 20219m ∴ Hr 0188 水輪機安裝位置的海拔高程初始計算取下游平均水位海拔 21000m ? m 模型氣蝕系數(shù)查模型綜合特性曲線得? m＝ 013 氣蝕系數(shù)修正值查表得＝ 002 Hr 水輪機設計水頭 6641m 53 水輪發(fā)電機的選擇與尺寸估算 發(fā)電機型號為 SF 6528640 圖 52 懸式水輪發(fā)電機構(gòu)造圖 寸估算 極距 σ＝ Kj Sf2P14＝ 10 [500002 14] 14＝ 65006cm Sf 發(fā)電機額定客量 KVASf＝ 50000 kj 取 810 此時取 10 P 磁極對數(shù) P 14 2 飛逸線速度 Vf＝ Kfσ＝ 19 65006＝ 1235114ms 3 定子鐵芯內(nèi)徑 Di＝ 2Pσπ＝ 21465006314 57938cm 4 定子鐵芯長度 lt＝ SfCDi2ne＝ 4500009 5 10－ 6 579382 2143＝ 13901cm 式中 C 系數(shù) 查表 C 5 106 ne 額定轉(zhuǎn)速 2145rmin 5 定子鐵芯外徑 Da＝ Diσ＝ 5793865006 644386cm 寸估算 1 定子機座外徑 D1＝ 119Da＝ 119644386 76682cm 2 風罩內(nèi)徑 D2＝ D1240＝ 100682cm 3 轉(zhuǎn)子外徑 D3＝ Di－ 2δ＝ Di＝ 5793830 54938cm 4 下機架最大跨度 D4＝ D506＝ 480cm 水輪機機坑直徑 D5＝ 420cm 5 推力軸承外徑 D6＝ 320cm 勵磁機外徑 D7＝ 220cm 寸 1 定子機座高度 h1＝ lt2σ 13901265006＝ 269022cm 2 上機架高度 h2＝ 025Di＝ 02557938 144845cm 3 推 力軸承高度 h3＝ 180cm 勵磁機高度 h4＝ 220cm 副勵磁機高度 h5＝ 100cm 永勵磁機高度 h6＝ 70cm 4 下機架高度 h7＝ 012Di＝ 01257938 869526cm 5 定子支座支承面至下機架支承面或下?lián)躏L板間距離 h8＝ 015Di＝ 8691cm 6 下機架支承面至主軸法蘭底面間距 h9＝ 120cm 7 轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 h10＝ lt80＝ 21901cm 8 發(fā)電機主軸高度 h11＝ 07H＝ 07 119078＝ 833546cm H＝ h1 h2h4 h5 h6 h8 h9＝ 119078cm 發(fā)電機重量估算 K1 系數(shù)懸式 K1 810 這里取 9 發(fā)電機轉(zhuǎn)子重 Gf 17055t 54 蝸殼和尾水管的計算 殼尺寸 包角 345176。 m 方向 自重 1059418446 ↓ 185 1959924 靜水壓力 上游 4489517 → 2812 126245218 33608079 ↓ 4896 164545155 下游 175582 ← 7226 1665925 揚壓力 207789 ↑ 0 0 128977 ↑ 45725 5897473 9435955 ↑ 1212 11436377 1934655 ↑ 4677 9048381 33 穩(wěn)定分析 穩(wěn)定分析的主要目的是驗算重力壩在各種可能荷載組合下的穩(wěn)定安全度工程實踐和試驗研究表明巖基上的重力壩失穩(wěn)破壞可能有兩種情況一種是壩體沿抗剪能力不足的薄弱層面產(chǎn)生滑動另一種是在荷載作用下上游壩踵以下巖體受拉產(chǎn)生傾斜裂縫以及下游壩趾巖體受壓發(fā)生壓碎區(qū)而引起傾倒滑移破壞 為保證重力壩的安全可靠性在結(jié)構(gòu)設計的標準中要明確規(guī)定出安全儲備要求其表達形式有定值安全系數(shù)法和分項系數(shù)極限狀態(tài)法下面就采取這兩種方法驗算穩(wěn)定定值系數(shù)法采用抗剪強度公式和抗剪斷公式 水位下 抗剪斷公式 2 抗剪穩(wěn)定公式 水位