【正文】 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 24 二 尾水管 1 確定尾水管的基本尺 寸 根據(jù)本電站的總裝機(jī)容量 (16MW)為中型水電站，為了減少尾水管的開挖深度，采用彎肘型尾水管。 nm? ， ??anb ， ??301? ， ??152? 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 22 圖 21 蝸殼斷面圖 2 蝸殼的水力計(jì)算 查《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊（水力機(jī)械）》， 進(jìn)口斷面流速 VC= /s，故所需的進(jìn)口斷面面積為： 20m a x mQF c ??? ?????? ? 蝸殼計(jì)算表如表 23所示。為便于施工，故選用直線變化規(guī)律。 蝸殼頂角點(diǎn)和底角點(diǎn)的變化形式有直線和拋物線兩種。 一 蝸殼 1 斷面形式 由 rH ﹤ 40m 知，應(yīng)選擇混凝土蝸殼。 最大飛逸轉(zhuǎn)速 ? ?rp mDHnn ff 1m a xm a x1m a x ?? 式中： maxH —— 最大水頭（米） max1fn? —— 最大單位飛逸轉(zhuǎn)速 查表知， 310HL 水輪機(jī)采用的 163max1 ??fn rpm rpmn f a x ?? 8 軸向水推力 ZP 的計(jì)算 max214 HDKP zZ ?? 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 21 式中 zK —— 軸向水推力系數(shù)，對于 310HL 水輪機(jī)， 取, ??zK ?zK NPZ 2 ????? 五 水輪機(jī)安裝高程的確定 對立軸混流式水輪機(jī) ，安裝高程由下式確定： 20bHZ sws ???? 式中 ? ?? ?mbHmsw導(dǎo)葉高度吸出高度尾水位——————0? 查表知， mbDb , 010 ???? 故，取 mb ? mbHZ sws 0 ???????? 故機(jī)組安裝高程為 。 表 22 廠址水位～流量關(guān)系曲線表 高程系統(tǒng)： 85 黃海 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 20 水位 Z（ m） 流量 Q（ m3/s） 30 263 600 980 1380 1800 2250 水位 Z（ m） 流量 Q（ m3/s） 2730 3270 3850 4480 5140 5480 5830 采用內(nèi)插法可得下式： 918 018 03026 3 3 ? ????? ? = 因此： mHH zs 90010?????????? ? 取最大值 mHs ?? 根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，需將計(jì) 算的吸出高度 sH 減 1m 作為采用的吸出高度，汽蝕較輕微。 6 吸出高的計(jì)算 由《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊（水力機(jī)械）》知，對于 310HL 轉(zhuǎn)輪，其吸出高可按下式計(jì)算： HH zs ????? 90010 式中 z? 為 電站裝置系數(shù)，查得 ?z? 。 ??? （ 3） 運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線 的計(jì)算 計(jì)算表格如 表 21所示 ： 表 21 310HL 轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算表 轉(zhuǎn)輪型號(hào)： 310HL 1D = MD1 = rpmn ? mHmHmHmH avr , m i nm a x ???? mH ? mH ? rpmHHDDnn MM 1111 ?????????? rpmHHDDnn MM2111 ?????????? MTMMmT HHDDNN ??1174 ????????????????? MTMMmT HHDDNN ??1174 ????????????????? ? ?%0? ? ?%M? ? ?%T? ? ?pMhN ? ?KWTN ? ?%0? ? ?%M? ? ?%T? ? ?pMhN ? ?KWTN 100 100 90 90 80 82 80 70 70 60 60 50 7444 50 40 40 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 19 310HL 轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算表 轉(zhuǎn)輪型號(hào)： HL310 1D = MD1 = rpmn ? mHmHmHmH avr , m i nm a x ???? mH ? mH ? rpmHHDDnn MM 3111 ?????????? rpmHHDDnn MM4111 ?????????? MTMMmT HHDDNN ??117 43 ????????????????? MTMMmT HHDDNN ??117 43 ????????????????? ? ?%0? ? ?%M? ? ?%T? ? ?pMhN ? ?KWTN ? ?%0? ? ?%M? ? ?%T? ? ?pMhN ? ?KWTN 100 100 90 10712 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 （ 4） 繪制出力限制線 水輪機(jī)出力限制線 7%的出力儲(chǔ)備線，可按各水頭下水輪機(jī)最大 出力的 93%求得。 5 運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制 （ 1） 在最大水頭 maxH 至最小水頭范圍內(nèi)，選取 4個(gè)水頭，計(jì)算每個(gè)水頭下的 1n ? ?rpmHHDDnn MM111 ??????? 式中， n —— 原型水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速 ? ?rpm ； 1D —— 原型水輪機(jī)標(biāo)稱直徑 ??m ； MD1 —— 模型水輪機(jī)直徑 ??m ； H —— 原型水輪機(jī)凈水頭 ??m ； MH —— 模型水輪機(jī)試驗(yàn)水頭 ??m ；該試驗(yàn)水頭均為 米。 KWWNNrff 366 %97 108 ??????? ? 式中 Nr —— 水輪機(jī)的額定出力 fN —— 發(fā)電機(jī)的額定出力 f? —— 發(fā)電機(jī)效率 四 水輪機(jī)主要參數(shù)的確定 1 轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算 ? 11 ??NrD 式中： Nr = 103KW rH = 由 金 鐘 元 《 水 力 機(jī) 械 》 附 表 1 查 得 該 型 水 輪 機(jī) 在 限 制 工 況 下 的31 14 00 / 1. 4 /Q L S m s? ??， ? =% .由此可假定水輪機(jī)在該工況下的效率為 86%。 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 15 在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相近時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)組臺(tái)數(shù)較少的方案，但為了水電站運(yùn)行的可靠性和靈活性，一般應(yīng)不少于兩臺(tái)。但因運(yùn)行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的機(jī)率增高了，同時(shí)管理人員增多，運(yùn)行費(fèi)用也提高了。 當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任基荷工作時(shí)，選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)少，可合水輪機(jī)在較長時(shí)間內(nèi)以最優(yōu)工況運(yùn)行，合水電站保持較高的平均效率。 總的來說，機(jī)組臺(tái)數(shù)變化要引起水電站投資變化，在大多數(shù)情況下，臺(tái)數(shù)增多將增大投資。相應(yīng)的閘門、管道、調(diào)速器，輔助設(shè)備和電氣設(shè)備的套數(shù)就要增加，電氣結(jié)線也較復(fù)雜，廠房平面尺寸也需加大，機(jī)組安裝維護(hù)的工作量也增加，因此從這些方面來看，水電站單位千瓦的投資將隨臺(tái)數(shù)的增加而增加。但實(shí)際上小機(jī)組單位千瓦消耗的材料多，制造也較麻煩，故一般都希望選用較大的機(jī)組。根據(jù)已確定的裝機(jī)容量，就可以擬定可能的機(jī)組臺(tái)數(shù)方案。 不再作機(jī)型的比較。 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 14 第二章 機(jī)電設(shè)備選擇 第一節(jié) 水輪機(jī)的選型 一 水輪機(jī)選擇的基本資料 裝機(jī)容量 16zN MW? mHmHmHmH avr , m i nm a x ???? 二 水輪機(jī)型號(hào)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)水頭 mHr ? ，參照金鐘元《水力機(jī)械》附表 1，可以有兩種選型方案，分別為方案一（ 310HL 型水輪機(jī)）和方案二（ 560ZZ 型水輪機(jī)）。 五 工程地質(zhì)資料 見前。 2 上壩址 正常蓄水位： ； 設(shè)計(jì)洪水位（ P=2%）： ，下泄流量 Q=5220m3/s，相應(yīng)下游水位 ； 校核洪水位（ P=%）： ，下泄流量 Q=8440m3/s，相應(yīng)下游水位 ； 死水位： 。 第四節(jié) 設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù) 一 工程開發(fā)的任務(wù) 若水水電站工程開發(fā)的任務(wù)是以發(fā)電為主，兼顧防洪、旅游、生態(tài)治理等綜合利用，它的興建將促進(jìn)會(huì)同縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。獨(dú)巖灘料場遠(yuǎn)距較遠(yuǎn)，達(dá) ,可作為備用料場?？拷影哆厼槿躏L(fēng)化巖石，山坡無用層厚度較大，開采條件較差。為 Zaj Zaj3的厚層砂巖、含礫砂質(zhì)板巖、含礫砂巖等，弱風(fēng)化巖石較堅(jiān)硬，飽和抗壓強(qiáng)度 MPaRg 5025 ?? 。 除獨(dú)巖灘料場為估算儲(chǔ)量外，其他四個(gè)料場均實(shí)測斷面，用平行斷面法計(jì)算儲(chǔ)量。除三洲、高椅料場不通公路，運(yùn)輸不便外，其他料場距公路均較近，運(yùn)輸較方便。八宋、陳田、若水、胡家灣、上江西團(tuán)、下江西團(tuán)、紅廟灣、陡灘料場，遠(yuǎn)距近，僅 2～ 5km。沅水的料場單個(gè)儲(chǔ)量較大，一般 10～ 3010 4 ，可采厚度水上： ～ ,水下： ～ 。水上可采厚度 ～ ，水下可采厚度 ～ 。質(zhì)量較好。團(tuán)河的砂料場，礫石成分板巖較多，磨 圓 度較差，粗礫含量偏高，砂約占 15～ 20%，砂礫石質(zhì)量較差。各料場距公路較近，運(yùn)輸方便，推薦料場土的物理力學(xué)指標(biāo)：天然含水量 26%，最優(yōu)含水量 22%，最大干密度～ ，壓縮系數(shù) Va12= 1?MPa ，內(nèi)摩擦角 180，凝聚力 23KPa 。除高標(biāo)、若水兩料場有少量農(nóng)田及柑桔林外，其他產(chǎn)地 均為荒地，開采 若水電站樞紐工程水電站廠房設(shè)計(jì)正文 11 條件好。 1 土料 共調(diào)查了 7 個(gè)料場，總儲(chǔ)量 10 4 3m ，均分布在團(tuán)河 Ⅱ 級(jí)階地，為黃褐色、紅棕色粘土 、 土層較密實(shí)，呈可塑～硬塑狀，中～ 低壓縮性。推薦的巖體物理力學(xué)指標(biāo)建議值：弱風(fēng)化長石砂巖 MPaRg 5045 ?? ， ??巖砼f ；弱風(fēng)化絹云母板巖 Rg=15～20MPa ， ??巖砼f ；開挖坡比 ::1 ??單i , :1 ??永久i 。 ～ 36176。強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 2～ 5m ，廠房基礎(chǔ)持力層為弱風(fēng)化巖體，其強(qiáng)度滿足建筑物地基應(yīng)力要求。 ～ 70176。 ～ 20176。階地上部為灰褐色粉質(zhì)粘土，下部為砂礫石，厚 ～ ，基巖為 Zaj2 Zaj22巖組灰綠色絹云母板巖夾灰白色長石砂巖。 2 廠房 下壩址廠房位于河彎下游 9沖溝出口的沖積堆積 Ⅰ 級(jí)階地一帶，階地寬 10～ 12m ，階面高程 183～ 184m ，后山坡坡角 45176。E 及 N80176。該段位于地下水位以下，巖體因節(jié)理、劈理發(fā)育完整性差，成洞條件差，建議 采取明挖，開挖坡比， :1?永久i , :1?永久i 。 四組節(jié)理，面多閉合，延伸長 1～ 5m 。 及 N80176。 ， N15176。 ， N85176。主要發(fā)育 N30176。 ，傾向洞內(nèi)偏右 側(cè)，與洞軸線交角 31176。E ， SE∠65176。圍巖為 Zaj22巖組灰綠色絹云母板巖夾長石砂巖，板巖內(nèi)劈理發(fā)育。 ～ 45176。其中平距 110～ 310m 段屬 Ⅲ 類圍巖 ， f=4～ 5， K0=30～ 35 cmMPa/ ；平距 310～ 350m 段屬 Ⅳ 類圍巖， f=3～ 4， K0=15～ 20 cmMPa/ 。E兩組高傾角節(jié)理，面平直閉合，延伸長 ～ 。 ～ 60176。 劈理較發(fā)育。 ，板巖內(nèi)產(chǎn)狀 N15176。E ， SE∠64176。其中平距 40～ 70m 段屬 Ⅲ 類圍巖， f=4～ 5， K0=35～ 40 cmMPa/ ；平距 70～ 110m 段屬 Ⅱ 類