畢業(yè)設(shè)計(jì)：若水電站樞紐工程下壩線水電站廠房設(shè)計(jì)全套

1、第一章若水電站樞紐工程原始資料第一節(jié)概述一 工程概況若水電站位于沅水一級支流巫水下游峽谷河段，下距會同縣若水鄉(xiāng)鎮(zhèn)2 km，距洪江市 15km。壩址下游2km有洪江綏寧省級公路從若水鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)過，交通較為便利。該工程原規(guī)劃擬定正常蓄水位 245m，由于水庫興建庫區(qū)淹沒損失大，且淹沒省級重 點(diǎn)保護(hù)單位高椅古民居。為避免庫區(qū)高椅古民居淹沒，早日實(shí)現(xiàn)中級電氣化縣目標(biāo)， 2002年5月對若水河段規(guī)劃進(jìn)行了重新復(fù)核， 使原一級開發(fā)改為二級開發(fā)，并經(jīng)省廳審查 通過。復(fù)核后本工程初擬正常蓄水位 192m，迥水至高椅壩址，庫容0.0738億m3，裝機(jī) 16MW，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、旅游等綜合效益的水電工程，

2、樞紐建筑物由溢流 閘壩、重力式擋水壩、右岸引水發(fā)電隧洞和引水式廠房組成。工程等別和建筑物級別本工程以發(fā)電為主，兼有防洪、旅游等綜合效益。水庫正常蓄水位192m時(shí)庫容為0.0738億m3，電站裝機(jī)容量為16MW，根據(jù)水利水電工程等級劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)SL252-2000規(guī)定，工程規(guī)模為?。?）型，工程等別為W等。永久性建筑物閘壩、電站廠 房等屬4級建筑物，臨時(shí)建筑物屬5級。相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為：1大壩、發(fā)電引水隧洞等永久性主要建筑物的設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為50年（P 2% ），校核洪水重現(xiàn)期為500年（P 0.2% ）。2電站主、副廠房、變電站及公路等建筑物的設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為 30年（P 3.33% ）， 校核

3、洪水重現(xiàn)期為100年（P 1% ）。第二節(jié)水文氣象資料洪水各頻率洪峰流量詳見下表1-1。表1-1壩址洪峰流量表頻率（%0.10.20.5123.335102050壩址洪峰流量 （m/s）9420844071606190522045403990308022201190廠址洪峰流量 （m/s）9800879074606460546047504180324023401260水位流量關(guān)系曲線1下壩址水位流量關(guān)系曲線詳見下表1-2 o表1-2下壩址水位流量關(guān)系曲線表高程系統(tǒng)：85黃海水位Z (m)182.44183.00184.00185.00186.00187.00流量Q( nVs )36.51855

4、2291213101730水位Z (m)188.00189.00190.00191.00192.00193.003流量Q( m/s )218026803240384044405040水位Z (m)194.00195.00196.00197.00198.00199.00流量Q( nVs )5640624068407440804086402上壩址水位流量關(guān)系曲線詳見下表1-3 o表1-3上壩址水位流量關(guān)系曲線表高程系統(tǒng)：85黃海水位Z (m)184.23185.00186.00187.00188.00189.00流量Q( nVs )36.5255620106015402060水位Z (m)190.

5、00191.00192.00193.00194.00195.00流量Q( m/s)265032703890451051305750水位Z (m)196.00197.00197.50198.00199.00199.50流量Q( m/s)6370699073007610823085403廠址水位流量關(guān)系曲線詳見下表1-4 o表1-4廠址水位流量關(guān)系曲線表高程系統(tǒng)：85黃海水位Z (m)179.12180.00181.00182.00183.00184.00185.00流量Q( m/s)30263600980138018002250水位Z (m)186.00187.00188.00189.00190

6、.00190.5191.00流量Q( m/s)2730327038504480514054805830三泥沙多年平均含沙量: 多年平均輸沙量: 設(shè)計(jì)淤沙高程 淤沙內(nèi)摩擦角 淤沙浮容重0.089kg / m22.05萬t169.0m10 00.9t/m3四氣象多年平均氣溫16.6 C極端取咼氣溫39.1 r極端最低氣溫-8.6 r多年平均水溫18.2 r歷年最咼氣溫34.1 r歷年最低氣溫2.1 r多年平均風(fēng)速1.40m/ s歷年最大風(fēng)速13.00m/s，風(fēng)向：NE水庫吹程：3.0km最大積雪厚度21cm基本雪壓：0.25KN /m2第三節(jié)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)一工程地質(zhì)資料1該工程區(qū)地震基本烈度小

7、于切度，不考慮地震荷載。 2基巖物理力學(xué)指標(biāo)如下上壩址飽和抗壓強(qiáng)度：2030MPa抗剪指標(biāo)： f砼/巖=0.60.65抗剪斷指標(biāo)：f砼/巖=0.80.9c =0.7 0.8 MPa下壩址飽和抗壓強(qiáng)度：1525MPa抗剪指標(biāo)： f 砼/巖=0.60.62抗剪斷指標(biāo)：f砼/巖=0.70.8c =0.70 MPa二壩址工程地質(zhì)條件1 上壩址工程地形、地質(zhì)條件上壩址位于河流彎曲段下游，流向279，基本為“ U型橫向河谷。河床基巖裸露，高程181184m，河床寬136m，水深0.53.0 m。壩軸線上游100350m ,河床深槽 較發(fā)育，一般槽寬2040m，槽深1114.5。當(dāng)蓄水位192m時(shí)，河谷寬1

8、61m，左岸 沖溝較發(fā)育，壩軸線上、下游分別分布2#及3#沖溝，邊坡具下陡上緩特征，高程227m以 下坡角45，以上坡角250，山頂高程271m ;右岸地形較平順，上游有一小沖溝分布，邊 坡較陡峻，坡角3545,山頂高程292m。壩址區(qū)除兩岸均分布有寬度較窄，厚34 m沖積階地堆積及左岸分布厚 13m殘積堆積外，基巖大部分裸露，出露的主要巖性為砂質(zhì)板巖、絹云母板巖夾長石砂巖、厚層長 石砂巖、含礫砂巖、含礫砂質(zhì)板巖。壩區(qū)巖層走向與河流交角7008d,傾上游偏左岸，壩址區(qū)構(gòu)造較簡單，僅上游見F1斷層 及物探探測的F3斷層，破碎帶寬0.10.6 m，延伸長度均小于50m。主要節(jié)理有四組。壩區(qū)巖石風(fēng)化

9、受巖性與地形等因素影響，長石砂巖抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，風(fēng)化較淺；板巖、 絹云母板巖抗風(fēng)化能力較弱，風(fēng)化深度較大，兩岸山頂受地形切割呈弧立小山包，則強(qiáng)風(fēng) 化深達(dá)2536 m。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)和地下水觀測資料，壩區(qū)巖體透水性較差，地下水位坡降陡達(dá)4050%埋藏較淺，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)正常蓄水位。壩基巖體透水率小于 5lu占96.8%，基本屬弱透 水巖體；防滲帷幕下限（q5lu ）埋深，左岸5.220m，河床57m，右岸2.512m。2 下壩址工程地形、地質(zhì)條件下壩址位于上壩址下游660m，基本為“ U型橫向谷，河流流向2650,河床大部分為 沖積砂礫石覆蓋，河床高程182183.5 m，河床寬202m，右河床為淺

10、灘，水深0.51.0m, 左河床為人工改造河槽，水深 1.52.0 m。當(dāng)正常蓄水位192m時(shí)，河谷寬232m。兩 岸地形對稱，邊坡較陡峻。左岸坡角 400430,為崩坡積物所覆蓋，山頂高程 324.74 m ； 右岸坡角420450,基巖裸露，山頂高程315.25 m。壩區(qū)除少部分為第四系松散堆積物覆蓋外，基巖大部分裸露，出露的主要巖性有絹云 母板巖夾中薄層長石砂巖。壩區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，斷層未見。巖層產(chǎn)狀N201250E,SEv 60。70。，其走向與河流交角600650,傾向上游偏左岸。壩區(qū)巖石風(fēng)化主要受巖性所控制，壩基及壩肩大部分為絹云母板巖，其抗風(fēng)化能力較 弱，兩岸肩強(qiáng)風(fēng)化相對較深。據(jù)

11、鉆孔地下水位觀測資料，左壩肩地下水位埋深9.540m （高程225m以上），右壩肩地下水位埋深323m （高程226m以上），遠(yuǎn)高于蓄水位。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)資料表明， 基巖的透水性與巖體風(fēng)化程度密切相關(guān)，強(qiáng)風(fēng)化帶及弱風(fēng)化帶上部巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育， 巖體完整性較差，透水性較強(qiáng)，為中等透水帶，弱風(fēng)化帶中下部和微風(fēng)化巖體透水性較差， 基本為弱透水或微透水帶。壩基防滲帷幕下限（q 1.05 , kz 3.0特殊組合(校核情況)：Kc 1.00, k 7 2.5(2) 廠房抗浮安全系數(shù)Kf 1.102 應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)(1) 基礎(chǔ)面不出現(xiàn)垂直拉應(yīng)力(2) 最大垂直壓應(yīng)力小于地基允許承載力(地基承載力安全系數(shù)取

12、2)3防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(1) 相對隔水層控制線：35lu(2) 壩基設(shè)帷幕、排水，a1 0.5 , a2 0.3。第二章機(jī)電設(shè)備選擇第一節(jié)水輪機(jī)的選型水輪機(jī)選擇的基本資料裝機(jī)容量Nz 16MWHr 11.5m, H max 12.9m, H min 9.5m, Hav 12.3m水輪機(jī)型號的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)水頭Hr 11.5m，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（HL310型水輪機(jī)）和方案二（ZZ560型水輪機(jī)）。根據(jù)課題需要本設(shè)計(jì)中 選用方案一：HL310型水輪機(jī)。不再作機(jī)型的比較。三單機(jī)容量的選擇水電站的裝機(jī)容量等于機(jī)組臺數(shù)和單機(jī)容量的乘積。根據(jù)已確定的裝機(jī)容量，就可以

13、 擬定可能的機(jī)組臺數(shù)方案。在選擇機(jī)組臺數(shù)時(shí)可從下列方面考慮：1 機(jī)組臺數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造的關(guān)系機(jī)組臺數(shù)增多時(shí)，機(jī)組單機(jī)容量減小，尺寸減小，因而制造及運(yùn)輸都有比較容易，這 對于制造能力和運(yùn)輸條件較差的地區(qū)是有利的。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。2 機(jī)組臺數(shù)與水電站投資的關(guān)系當(dāng)選用的機(jī)組臺數(shù)較多時(shí)，不僅機(jī)組本身單位千瓦的造價(jià)高，而且隨著機(jī)組臺數(shù)的增 加。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數(shù)的增加而增加。但另一

14、方面，采用小機(jī)組則廠房的起重能力、 安裝場地、機(jī)坑開挖量都可縮減，因此又可減小一些水電站投資?？偟膩碚f，機(jī)組臺數(shù)變化要引起水電站投資變化，在大多數(shù)情況下，臺數(shù)增多將增大 投資。3機(jī)組臺數(shù)與水電站運(yùn)行效率的關(guān)系機(jī)組臺數(shù)增多能夠增加水電站的電能，但當(dāng)增多到一定程度，再增多時(shí)對水電站的運(yùn) 行效率就不會有顯著的影響了。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。4機(jī)組臺數(shù)與水電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系機(jī)組臺數(shù)多，單機(jī)容量小，運(yùn)行方式就比較靈活，機(jī)組發(fā)生事故后所產(chǎn)生的影響小， 檢修也較容易安排。但因運(yùn)行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的機(jī)

15、率增高了，同時(shí)管理人員 增多，運(yùn)行費(fèi)用也提高了。因此不宜選用過多的機(jī)組臺數(shù)。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相近時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)組臺數(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。故綜合考慮，采用兩臺機(jī)組，單機(jī)容量為 Nf 8MW oNrNff8 10697%8.25 106W 8.25 103KW式中 Nr水輪機(jī)的額定出力N f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)算式中:DiNr9.81 Q 1 HrHrNr =8.25 X 103KWH r =11.5 m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Q1 1400L/S 1.4m3/s，=82.6%

16、.由此可假定水輪機(jī)在該工況下的效率為86%將以上各值代入公式得:3D14.23 m8.2510 39.811 .411 .5 v 11.586 %選用與之接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)直徑D1=4.5 m .2 效率修正值的計(jì)算由附表1查得：HL310型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下模型的最高效率M max =89.6%,模型轉(zhuǎn)輪的直徑D1M =0.39 m .則原型水輪機(jī)的最高效率maxM maxVD1M / D11 10.8965 0.39/4.5=93.6%考慮到制造水平的情況，取E =1.0%,則效率修正值為:max M max=0.936 0.896 0.01=0.03由此可求得水輪機(jī)在限制工況的效率應(yīng)為:M

17、=0.826+0.03=0.856（與原來假定的數(shù)值相近）3 轉(zhuǎn)速的計(jì)算n ng . H av / D1式中 n10n10M4由附表1查得在最優(yōu)工況下的n10M =88.3 r/min ，同時(shí)由于:丄 .max/Mma； 10.936 /0.8961n10 M=0.022 v 0.03所以n1可忽略不計(jì)，則以mM =88.3 r/min 代入上式得:n =(88.5 x 12.3)/4.5=69.0 r/min選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速n 71.4rpm4 工作范圍的檢驗(yàn)計(jì)算在選定的D1 =4.5 m , n 71.4rpm的情況下，水輪機(jī)在最大的 Qmax和各種特征水頭下 相應(yīng)的n值分別為

18、：在設(shè)計(jì)水頭H r =11.5 m以額定出力N工作時(shí)，其相應(yīng)的最大單位流量為：Q 1 m axNr80009.81 D 1Hr . Hr 9.814.511 .5、11.50.863=1.20 v 1.4 m /s則水輪機(jī)的最大引用流量為：QmaxQ1 max=1.20 X 4.5 2X ,11.5=82.41 m3/s對m值：在設(shè)計(jì)水頭Hr =11.5 m時(shí)n1rnD1714 4.5 94才伽-,11.5在最大水頭Hmax=12.9m時(shí)n1minnD171.二4.5 89.5r/min H max12.9在最小水頭H min =9.5 m時(shí)n1 maxnD1714 4.5 104.2r/mi

19、n9.5在HL310型水輪機(jī)的主要綜合特性曲線圖上,分別畫出n1max =104.2r/min ，n1min =89.5 r/min的直線，由圖可見，由這兩根直線與效率線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的高效率區(qū)， 所以對于HL310型水輪機(jī)方案，所選定參數(shù)D1=4.5 m,n = 94.7 r/min是合理的。5 運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的繪制(1)在最大水頭Hmax至最小水頭范圍內(nèi)，選取4個水頭，計(jì)算每個水頭下的n1n10.5.HmnrpmD1M HD1式中，n 原型水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速rpm ；D1原型水輪機(jī)標(biāo)稱直徑 m ;D1M模型水輪機(jī)直徑m ；H原型水輪機(jī)凈水頭 m ;H M模型水輪機(jī)試

20、驗(yàn)水頭 m ;該試驗(yàn)水頭均為0.3048米。(2) 按各水頭下的ni在模型綜合特性曲線上作垂直線，與導(dǎo)葉開度(為90、80 各曲線上的交點(diǎn)即為相應(yīng)導(dǎo)葉開度的模型效率 M ；與0max線的交點(diǎn)即為模型水傳輸線機(jī)相應(yīng)的最大功率Nm英制馬力；按下式可求得相應(yīng)的原型水輪機(jī)最大功率NTmax千瓦21.5DiHTN T max. 7435 N maxT KWDIMH MMTM式中，Nmax 模型水輪機(jī)最大功率(英制馬力)M模型水輪機(jī)效率T原型水輪機(jī)效率效率修正值。0.03(3) 運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線的計(jì)算計(jì)算表格如表2-1所示:表2-1HL310轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算表轉(zhuǎn)輪型號：HL310D1=4.5 mD1M =

21、0.39 mn 71.4rpmH r 11.5m, H max 12.9m, H min9.5m, Hav 12.3mH19.5mH 211.5m0.56 n 1M147.6rpmD1MH 10.5n1n 1M134.1rpmD1MH 221.5D1H 1tNt 0.7435Nm1D1 MH MM21.5D1H 2tNt 0.7435Nm12TD1 MH MM0 %M %T %N M hpNT KW0 %M %T %N M hpNT KW10082.782.730.4327443.5610083.283.230.4259753.199084.484.430.4327443.519088.488

22、.430.4259752.98808282.031.4327443.598085.685.630.4259753.097079.879.830.4327443.667084.284.230.4259753.156076.876.830.4327443.776081.581.530.4259753.265071.371.330.43274445076.276.230.4259753.514063.763.730.4327444.374069.369.330.4259753.89HL310轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線計(jì)算表轉(zhuǎn)輪型號：HL310D1 =4.5 mD1M =0.39 mn71.4rpmHr11.5

23、m, Hmax12.9m, H min9.5m, H av12.3mHa 12.3mH412.9m0.50.5D H “D H “ntn147.6rpmntn134.1rpmD1MH 3D1MH 421.521.5D1H3TD1H4TNt 0.7435NmNt 0.7435NmD1MH MMD1MH MM0 %M %T %Nm hpNt kw0 %M %T %Nm hpNt kw10082.982.930.42210712.2710082.782.730.4211451.069089.289.230.422107129089.689.630.4211450.748086.586.530.422

24、10712.18087.387.330.4211450.847084.884.830.42210712.197085.985.930.4211450.916081.581.530.42210712.346081.781.730.4211451.115077.377.330.42210712.555077.777.730.4211451.334070.870.830.42210712.934071.671.630.4211451.7(4) 繪制出力限制線水輪機(jī)出力限制線7%勺出力儲備線，可按各水頭下水輪機(jī)最大出力的93冰得。本設(shè)計(jì)中因選用HL310型水輪機(jī)，繪制過程中因Nt差值過小，而出現(xiàn)線重合

25、等現(xiàn)象，精 度達(dá)不到要求，故只說明繪制方法，不對其進(jìn)行繪制。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HL310轉(zhuǎn)輪，其吸出高可按下式計(jì)算：Hs 10zH900式中z為電站裝置系數(shù)，查得 z 0.36。水電站的海拔高度可由表2-2中的廠址水位與流量關(guān)系得出。表2-2 廠址水位流量關(guān)系曲線表高程系統(tǒng)：85黃海水位z（ m179.12180.00181.00182.00183.00184.00185.00流量q（ m/s）30263600980138018002250水位z（ m186.00187.00188.00189.00190.00190.5191.00流量q（ m/s）2730

26、327038504480514054805830采用內(nèi)插法可得下式：263 82.41180263 30180 179.12=179.32 m因此：Hs 10zH90010179貿(mào) 0.36 11.59005.7m取最大值Hs 5.7m根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，需將計(jì)算的吸出高度Hs減1m作為采用的吸出高度，汽蝕較輕微 故Hs取為-6.7 m.7飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算反擊式水輪機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速nf與水輪機(jī)凈水頭H、導(dǎo)葉開度0有關(guān)。最大飛逸轉(zhuǎn)速n fmax n仃maxrPmD1式中：Hmax最大水頭（米）n1 f max最大單位飛逸轉(zhuǎn)速查表知，HL310水輪機(jī)采用的nmax 163 rpm J12.9nf max1

27、63 4.5130rPm8軸向水推力Pz的計(jì)算PzKz4DiHmax式中 Kz 軸向水推力系數(shù)，對于 HL310水輪機(jī)，Kz 0.37 0.45,取Kz 0.403 142Pz0.404.512.9 82 N4五 水輪機(jī)安裝咼程的確定對立軸混流式水輪機(jī)，安裝高程由下式確定:ZsHs式中w尾水位mHs吸出高度 b導(dǎo)葉咼度 m1.76m0.391,故b00.391 4.51.7595m，取 gb01.76ZH0sws179.32 6.7173.5m22故機(jī)組安裝咼程為173.5 m。第二節(jié)水輪機(jī)結(jié)構(gòu)與外型尺寸估算混流式水輪機(jī)主要由以下幾部分組成：(1) 埋入部分：包括蝸殼、座環(huán)、尾水管等；(2)

28、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)：包括頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉和導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)等;(3) 轉(zhuǎn)動部分：包括轉(zhuǎn)輪、主軸等；(4) 導(dǎo)軸承、密封裝置及其他附屬裝置。蝸殼1 斷面形式由Hr 40 m知，應(yīng)選擇混凝土蝸殼。它的斷面為梯形斷面，有較小的水力損失和平面尺寸，便于施工。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。直線變化結(jié)構(gòu) 簡單，水力損失大；拋物線變化結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水力損失小。為便于施工，故選用直線變化規(guī) 律。斷面形式如圖2-1所示。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=2.9 m/s，故所需的進(jìn)口斷 面面積為：14.2m2Qmax 082.41180c3601.93602.9蝸殼計(jì)算表如表2

29、-3所示表2-3蝸殼斷面計(jì)算表斷面序號半徑（米）面積（平方米）角度14.452.9421537.305325.055.8422974.07835.659.59359121.6429max6.25141.9602180蝸殼進(jìn)口斷面的具體尺寸如圖2-2所示：（單位：米）圖2-2蝸殼尺寸圖采用半圖解法求解其它斷面的面積，計(jì)算過程如圖2-3所示表2-4蝸殼計(jì)算表306090120150F23.6647.320170.980194.6402118.3002R8.3288：14.018917.883721.811325.0426根據(jù)以上各值可畫出蝸殼平面單線如圖2-4所示:圖2-4蝸殼平面單線圖二尾水管1

30、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。彎肘形尾水管是由進(jìn)口直錐段、肘管和出口擴(kuò)散段三部分組成。其大致形狀 如圖2-5所示：圖2-5混流式水輪機(jī)尾水管尾水管的基本尺寸查表4-18（金鐘元水力機(jī)械），HL310水輪機(jī)可采用Z6型標(biāo)準(zhǔn) 系列如表2-5所示:表2-5尾水管標(biāo)準(zhǔn)型式與實(shí)際計(jì)算表參數(shù)D1hLBsD4h4h6L1h5標(biāo)準(zhǔn)Z61.02.54.52.741.3521.3520.671.751.31實(shí)際4.511.2520.2512.336.0846.0843.0157.8755.895尾水管高度h，指從水輪底環(huán)平面到尾水管

31、底板的高度，是決定尾水管性能的主要參數(shù)。對高比速混流式水輪機(jī)D1D3，h 2.6D1，為了保證機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，最低不得小于2.3Di。D3可近似取為轉(zhuǎn)輪出口直徑，此處取為D3=4.8 m.進(jìn)口錐管的半錐角的最優(yōu)值,對混流式水輪機(jī)，取79。此處取為90。根據(jù)尾水管的結(jié)構(gòu)可得下式：2tg解得 h3 =4.053 m，而 h1 h2 h h4 11.2 6.084 4.053 1.113m , h2 可取為 0.2-0.5,此處取為0.2m。故h1 =0.913 m。因此尾水管外形尺寸如圖2-6所示:圖2-6尾水管外形尺寸圖（單位：米）2尾水管型線圖的繪制（見圖2-7）b50.326D10.326

32、 4.5 1.467m，取 1.5m尾水管標(biāo)準(zhǔn)彎管段尺寸如表 2-6所示：（單位：米）參數(shù)aa1a2ReR7R8Z60.4871.4780.1071.1600.8150.782j- ?r 二0年-4實(shí)際2.19156.6510.48155.223.66753.5197-_,圖2-7尾水管型線圖三水輪機(jī)重量估算1水輪機(jī)總重量估算水輪機(jī)總重量指不包括調(diào)速器、油壓裝置和其他輔助設(shè)備的水輪機(jī)整體重量。查水 電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊（水力機(jī)械）圖2-55可知，G 430t2 轉(zhuǎn)輪重量估算查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊（水力機(jī)械）圖2-56可知,G065t第三節(jié)調(diào)速系統(tǒng)的選擇水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本任務(wù)是：使水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定地

33、以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在機(jī)組負(fù)荷 變化工其他外擾作用下，保證機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化不超過一定的范圍，并能迅速地穩(wěn)定于新的 工況，從而保證發(fā)電機(jī)輸出的交流電頻率滿足用電設(shè)備的要求。水輪機(jī)調(diào)節(jié)是通過調(diào)速系 統(tǒng)根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化不斷地改變水輪機(jī)過流量來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備有：調(diào)速器、油壓裝置和漏油裝置。一調(diào)速器的型式及工作容量的選擇1 調(diào)速器型式選擇 調(diào)速器型式選擇的一般要求有以下兩點(diǎn)：（1）當(dāng)電站和機(jī)組容量較大，在系統(tǒng)中承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，應(yīng)選用調(diào)節(jié)品質(zhì)好，自動化程 度高的電氣液壓調(diào)速器。當(dāng)機(jī)組容量較小，在系統(tǒng)中地位不重要，經(jīng)常承擔(dān)基荷時(shí)， 也可選用機(jī)械液壓調(diào)速器。(2) 選擇調(diào)速器時(shí)應(yīng)考慮到調(diào)速器某些五一節(jié)對

34、電站其他設(shè)備的要求和影響 2 調(diào)速器工作容量的選擇調(diào)速器的工作容量是指在一定的工作油壓下，調(diào)速系統(tǒng)所具有的最大可能輸出功率， 該輸出功率不僅取決于調(diào)速功的大小，還取決于關(guān)機(jī)時(shí)間的長短。而主配壓閥直徑并不能 全面地反映調(diào)速器的工作容量，對直徑相同但結(jié)構(gòu)不同的主配壓閥，具有不同的最大行程, 窗口尺寸和開、關(guān)機(jī)時(shí)間調(diào)整方式，因而其摩阻系數(shù)和可能最大輸出功率也不相同。所以 只有同一類型的主配壓閥才能按其活塞直徑表征調(diào)速器的容量。選擇調(diào)速器工作容量時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔恳员ＷC機(jī)組可靠地開關(guān)導(dǎo)葉，關(guān)機(jī)時(shí)間應(yīng) 能滿足調(diào)節(jié)保證的要求。(1) 主接力器的選擇采用兩個接力器來操作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，每個接力器的直徑ds可按下

35、列公式計(jì)算dsD Hmaxb。D1Di式中一一計(jì)算系數(shù)。取為0.030 ；bo 導(dǎo)葉高度0.030 4.51.76 12.9V 4.50.303m在標(biāo)準(zhǔn)接力器系列表中選擇與之接近的直徑300mm接力器最大行程Smax (mm)可由下列經(jīng)驗(yàn)公式求得max1.4 1.80max式中0max為導(dǎo)葉最大開度。0max可由模型水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度0M max依下式換算求得D0Z0M0max0M maxD0M Z0式中D0、d0M分別為原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉軸心圓的直徑Z。、Z0M分別為原型和模型水輪機(jī)導(dǎo)葉數(shù)目由水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊圖1-18 可查得 0Mmax 33mmD04500mm,DM 390mm, Z2

36、0,Zm 15。所以0max33 4500 15285.58mm。390 20取 Smax 1.5 0max 1.5 285.58428.37mm,則兩個接力器的總?cè)莘eVS 2ds2Smax3.14 0.32 0.42820.06m3。(2)主配壓閥的選擇主配壓閥的直徑與通向接力器的油管直徑是相等的，主配壓閥油的流量為Vs 0.06TS 50.012式中Ts導(dǎo)葉從全開到全關(guān)的直線關(guān)閉時(shí)間s ,Ts 5s4Q , 4 0.0120.062m 62mmVm 3.14 4主配壓閥直徑為ds式中Vm管內(nèi)油的流速，一般在(4 8) m/s范圍內(nèi)選取。此處取為4m/s大型調(diào)速器以主配壓閥的直徑為表征組成系列的，因此在反擊式水輪機(jī)調(diào)速器系列型譜表中本水電站可選擇 DT-100。查水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊表 6-7可知其基本資料如表2-7所示：圖2-8調(diào)速器外形尺寸圖表2-7 DT-100基本資料表型號制造廠機(jī)械柜尺寸基礎(chǔ)柜尺寸電氣柜尺