【正文】 所以，外壁半徑 6R =? =, 內(nèi)壁半徑 7R =? = 圖 31 混流式水輪機尾水管 水輪發(fā)電機的型式選擇 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 因本電站為小型，故查得發(fā)電機參數(shù)如下 表 42 發(fā)電機的主要參數(shù) 單機容量 (KW) 功率因數(shù)（ COS? ） 額定容量（ KVA） 2500 3125 發(fā)電機主要尺寸估算 1. 極距 ? ： cmPSfK f 25102 44 ?????? 式中： fS — 發(fā)電機額定容量（ 3125KVA） P— 磁極對數(shù)（ 4） jK — 系數(shù)，一般取（ 810）在這里取 jK =10 2. 定子內(nèi)徑 iD cmPDi ????? ? ? 3. 定子鐵芯長度 tI tI =2fieSCDn tI = 2fieSCDn = 3125 26 ???? ? 式中 。是由進口直錐段，肘管和出口擴散段三部分組成，其大致形狀如圖所示，使用推薦的尾水管尺寸 表 52 本電站尾水管尺寸參數(shù) 34 肘管形式 適用范圍 h/ 1D L/ 1D 5/B 1D 4/D1D 6/h 1D 1/L 1D 5/h 1D 標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管 混流式 21DD? 本電站尾水管尺寸參數(shù) 參數(shù) 1D h L 5B 4D 6h 1L 5h 標(biāo)準(zhǔn) 尾水管肘管是一 90 度變斷面，起出口為矩形，斷面水流由于在 肘管中轉(zhuǎn)彎受到離心力的作用，由于曲率越小，半徑越小，產(chǎn)生的離心力越大。為了改善蝸殼的受力條件使水利損失最大，故采用拋物線變化規(guī)律的圓形斷面，圓形金屬蝸殼斷面包角通常采用 f=345? 蝸 殼進口斷面流量： smf iC / 3m a x ????? ? maxQ — 水輪機最大引用流量 蝸殼進口斷面平均流速 smVc /? 則蝸殼進口斷面面積： 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 mVQFccc ??? 斷面半徑： mVfQfcic ma xma x ??? ???? ???? 由《水力機械》可查得，金屬蝸殼做環(huán)尺寸，水頭在 70m 以下座環(huán)外徑 mDa ? mDR aa ??? R= 22aiD ??=+2? 表 51 蝸殼斷面半徑隨角度的變化 蝸殼包角f 斷面半徑 i?（ m） R(m) 345 300 255 210 165 120 75 30 尾水管形式及其尺寸確定 根據(jù)本電站的總裝機容量為中小型水電站，為了減少尾水管的開挖深度，采用標(biāo)準(zhǔn)彎肘型尾水管。 71 70 3 模型機參數(shù) 930 879 4 最大效率 91 5 氣蝕系數(shù) 6 工作水頭范圍 7 轉(zhuǎn)輪直徑 8 轉(zhuǎn)速 n 750 750 9 最高效率 92 92 10 額定出力 11 最大引用流量 12 吸 出高度 32 由表可見，兩種機型轉(zhuǎn)輪直徑 D 相同，轉(zhuǎn)速 n 相同，但 HL220 型水輪機運行效率高，氣蝕系數(shù)小，有利于提高年發(fā)電量，故初步選用 HL220 型水輪機方案，型號為 HL220LJ— 84. 因本電站手頭超過 40m。1maxQ = ηHrHrD Nr==879L/s，在圖上可查得相應(yīng)的氣蝕系數(shù)約為 由此可得水輪機的吸出高度為 Hs=. 可見 HL220 型水輪機方案的吸出高度滿足電站要求。m in1 rn ? 的直線，這三根直線所圍成的水輪機工作范圍（圖中陰影部分）基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)，所以對于 HL100 型水輪機方案，所選定的參數(shù) D1=，n=750r/min 是合理的。 3m ax1 ? , m in/39。/s 則水輪機的最大引用流量為 HrD 21m a x1m a x ? = = m179。1maxQ ，故 39。水輪機在 ,rrHN下工作時，其 39。1maxQ 及各特征水頭相對應(yīng)的 39。10 10mnn? 是正確的，那么上述計算及選用的結(jié)果 D1=， n=750r/min 是正確的。11m? =、 39。 由上可見原假定的 ? =%、 39。1 10/ %mnn? ? ? ，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時單位流量 39。 由于 39。139。39。 （ 3） .效率及單位參數(shù)修正 HL230 型水輪機在 最優(yōu)工況下的模型最高效率為 maxM? =%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為 1MD =，根據(jù)式 314 可得原型效率： max? =1? ?5 1m ax11 mM DD?? =1（ ） 5 =% 則效率修正值為 ?? =%— %=1% 考慮到模型與原型水輪機在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的 ?? 30 值中再減去一個修正值 ? 。10n 和 avH =， 1D = 代入式n= 39。10mn = 39。19. 81rrrNQ H H ?= % ???? = 選用與之接近且偏大的標(biāo)稱直徑 1D = （ 2）轉(zhuǎn)速 n 的計算 查表 34 可得 HL230 水輪機在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速 39。設(shè) gr? =95% 水輪機的額定出力 rN =grηgrN = %952500 = 將上述的 39。1mQ = 39。 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 HL220 型水輪機方案的主要參數(shù)選擇 （ 1）轉(zhuǎn)輪直徑 1D 計算 查表 36 可得 HL220 型 水 輪 機 在 限 制 工 況 下 的 單 位 流 量39。 （ 5） .吸出高度 sH 計算 由 水 輪 機 的 設(shè) 計 工 況 參 數(shù) n’1r=rHnD1 = r/min ，39。m ax1 rn ? ， m in/39。/s 與特征水頭 max min,HH和 rH 相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為 n’1min=max1HnD = 507 =n’1max=min1HnD = 750 = r/min n’1r=rHnD1 = 750 = r/min 在 HL 230 型 水 輪 機 模 型 綜 合 特 性 曲 線 圖 上 分 別 畫 出smQ /39。1maxQ = ηHrHrD Nr=% = ＜179。1Q 即為 39。1n 即可計算出來。 （ 4） .工作范圍的檢驗 在選定 D1=， n=750r/min 后，水輪機的 39。39。39。1Q也可不加修正。39。139。39。 （ 3） .效率及單位參數(shù)修正 HL230 型水輪機在 最優(yōu)工況下的模型最高 效率為 maxM? =%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為 1MD =，根據(jù)式 314 可得原型效率： max? =1? ?5 1m ax11 mM DD?? =1（ ） 5 =% 則效率修正值為 ?? =%— %=% 考慮到模型與原型水輪 機在制造工藝質(zhì)量上的差異，常在已求得的 ??值中再減去一個修正值 ? 。10n 和 avH =， 1D = 代入式 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 n= 39。10mn = 39。19. 81rrrNQ H H ?= % ???? = 選用與之接近且偏大的標(biāo)稱直徑 1D = （ 2）轉(zhuǎn)速 n 的計算 查表 34 可得 HL230 水輪機在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速 39。設(shè) gr? =95% 水輪機的額定出力 rN =grηgrN = %952500 = 將上述的 39。1mQ = 39。 水輪機 HL230 型水輪機方案的主要參數(shù)選擇 （ 1）轉(zhuǎn)輪直徑 1D 計算 查表 36 可得 HL230 型 水 輪 機 在 限 制 工 況 下 的 單 位 流 量39。 26 第 4 章 水輪發(fā)電機組及輔助設(shè)備選擇 水輪機選擇 水輪機型號及主要參數(shù)選擇 水電站最大水頭 maxH =，設(shè)計水頭 rH =，加權(quán)平均水頭avH = rH =， 最小水頭 minH =，裝機容量 7500kw，初步布置 3臺機組，則單機容量為 2500kw。廠房基礎(chǔ)有軟塑狀粘土，并且深度較深，廠房不能坐落在巖石基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)需專門處理。廠房的北側(cè)為密集的居住區(qū)，施工將嚴(yán)重威脅住戶的安全，再者搬遷困難。 最大凈水頭： ，設(shè)計水頭 , 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 最小凈水頭： 水錘壓力： 17m 水頭損失： 溢水道：位置與方案 I 同，只是較方案 I長約 60m，進口寬度 B=12m，其余皆與方案 I同。 壓力管道：壓力管道由前池向北偏西順山坡布置，至廠房約 130m，地質(zhì)情況與方案 I 相同。容積 6800m179。故此站址不甚太理想。 廠房位于臥龍臺電站盤山渠道右側(cè)的山坡處，渠道右側(cè)為一高達 10m以上的陡坎，廠房置于弱風(fēng)化砂質(zhì)頁巖上，基礎(chǔ)條件較好。 廠房：廠房尺寸在后文的計算中給出。當(dāng) B=12m,時， H0=， 當(dāng)機組甩負(fù) 荷時，前池中的來水全部由溢水道拽至渠道。 溢水道：溢水道布置在壓力管道右側(cè)（北側(cè)）的一沖溝內(nèi)，表面覆蓋較薄，下部為頁巖。 其后設(shè) *，以控制引用流量及機組管道檢修時用。 因管徑較大，支墩支座的結(jié)構(gòu)形式為滾動式，支墩及鎮(zhèn)墩采用砼。水管承受的最大凈水頭為 ，最小凈水頭為 ,水錘壓 24 力為 17m,水頭損失 。/s）及經(jīng)濟流速 V=35m/s 的條件進行水力計算而定， D=，主管中最大流速 V=。山坡覆蓋層厚 23m,下部為砂質(zhì)頁巖。池頂高程 1071m,池底高程 ，前池最高水位 米，最低水位 ，正常水位 ,工作水深 材料為水泥砂漿砌石，為了增加抗?jié)B性，池內(nèi)襯 20 厘米厚的鋼筋混凝土。 （方案 I） 壓力前池：壓力前池布置在黃家灣村南約 200 多米的山頭上，前池上游 通過 116 米的明渠段與引水隧洞相連接，地面高程 1066 米。最后在黃家灣村西南 沿臥龍臺站的引水渠線選擇了兩處站址。關(guān)山梁壩址是天生橋壩址下游唯一的一個比較理想的壩址，地質(zhì)條件良好，然而其位置偏靠上游，縮短隧洞長度不多，由以上兩個方案的經(jīng)濟比較可知，該方案是不經(jīng)濟的，運用維護也不方便，故只能選擇長洞方案。 砌石 萬 m179。 豎井開挖 萬 m179。 明挖土石方 萬 m179。閘后為長 16m 的消力池及 米長的明渠，渠后接 的隧洞，洞斷面尺寸同方案 I. 兩方案的主要工程量和主體工程投資對比表。/s（ P=2%），（天生橋水庫調(diào)洪下跩流量）。校核洪水流量 2575m179。調(diào)節(jié)庫容 19 萬 m179。 （方案 II） 關(guān)山梁樞紐工程： 為了抬高水位，在天生橋壩址的下游 2公里處建關(guān)山梁引水樞紐工程。天生橋電站尾水需跨河進洞，跨河建筑物為表面可溢流的涵洞，涵洞斷面尺寸同隧洞，溢流面頂部高程 1079m，涵洞全長 30m,尾水池出口（涵洞進口）設(shè) * 平面閘門控制進洞流量。 隧洞進口在天生橋電站對岸（西流河右岸），進口高程為 ，洞長 ，比降為 1/，底寬 ，直墻高 ，半圓拱 ，設(shè)計流量 179。/s 水庫調(diào)洪后下泄量。 永久擋水，泄水建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)： 設(shè)計洪水：頻率 P=%, Q=1690m179。 2021 年 6 月 15 日三級電站 10 臺機組全部投產(chǎn)運行，至 2021 年12 月 31日累計發(fā)電 萬 kW?h，實現(xiàn)售電收入 萬元。 參加施工圖階段設(shè)計的人員主要有白靜清、吳翠英、王平等。庫區(qū)基巖強度高、巖溶滲漏范圍小，采取防滲措施是可行的，庫區(qū)不存在鄰谷滲漏和庫岸坍塌問題，蓄水條件良好。壩址以上流域面積 屆水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 401km2，西流河多年平均徑流 億 m3，水庫總庫容 7800 萬 m3，其中：興利庫容 5030 萬 m3，調(diào)洪庫容 1930萬 m3。 該工程包括三個梯級電站。 1990 年本院首先以天生橋水庫樞紐布置為主導(dǎo)，由張定陸等人開展初步設(shè)計。 1984 年 10 月 12日曾將西流河水調(diào)入玉帶河建成了臥龍臺一期電站，裝機 8000kW，年發(fā)電量 5000 萬 kW?h，保證出力 萬 kW（ P=80%），年利用小時 3689h。灌溉面積 萬畝，其中擴灌 4 萬畝，電站分三級開發(fā)，總裝機容量 5 萬 kW，保證出力 萬 kW（ P=80%），多年平均發(fā)電量 2億 kW?h，年利用小時數(shù) 4000h。 20