乌溪江湖南镇水电站毕业设计

水利水电工程专业毕业设计I摘要乌溪江水电站座落于浙江省乌溪江，湖南镇，属于梯级开发电站，根据地形要求，其开发方式为有压引水式。坝区地质条件较好，主要建筑物（砼非溢流坝），泄水建筑物（砼溢流坝），引水建筑物（有压引水遂洞，调压室），地面厂房。水库设计洪水位238M（千年一遇），相应的下泄流量6000M3/S；校核洪水位241M（万年一遇），相应的下泄流量9700M3/S；正常挡水位231M本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程2423M。坝底高程106M。最大坝高1303M。上游折坡坡度1010，下游坝坡坡度1077，溢流坝堰顶高程2242M。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1100M。洞径87M，调压室位于厂房上游280M左右处，高程180M的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游荻青位置。设计水头9291M，装机容量5420万KW，主厂房净宽174M，总长5950M。水轮机安装高程11566M，发电机层地面高程12803M，装配场层地面高程12995M，校核尾水位12945M。厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，尾水平台兼作公路用，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。由此可见，本设计是合理可行的。关键词乌溪江，水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；引水隧洞；调压室；厂房；乌溪江水电站厂房设计及岔管设计IIABSTRACTTHEWUXIJIANGHYDROPOWERSTATIONISLOCATEDINHUNANTOWNINZHEJIANGPROVINCE,WHICHBELONGSTOACHAINOFEXPLOITATIONACCORDINGTOTHEDEMANDOFTOPOGRAPHICFORM,ICHOOSEDIVERSIONHYDROPOWERSTATIONTHEGEOLOGYCONDITIONISGOODTHEMAINCONSTRUCTIONCONCLUDETHEWATERRETAININGSTRUCTURETHECONCRETENONOVERFALLDAM,THERELEASEWORKSTHECONCRETEOVERFALLDAM,THEDIVERSIONSTRUCTUREPRESSURESEEPAGETUNNEL,THESURGECHAMBER,ANDTHESURFACEPOWERSTATIONTHEDESIGNWATERLEVELIS238M,ITSCORRESPONDINGFLOWAMOUNTIS6000M3/STHECHECKLEVELIS241M,ITSCORRESPONDINGFLOWIS9700M3/STHEREGULARWATERRETAININGLEVELIS231MTHEDAMSITEISNEARTHEFORMERSADDLETHECRESTELEVATIONOFTHENONOVERFALLDAMIS2434M,ANDTHEBASEELEVATIONIS112M,THEMAXHEIGHTOFTHEDAMIS1303M,THEUPSTREAMDAMSLOPEIS1010,THEDOWNSTREAMDAMSLOPIS1077,THESPILLWAYCRESTELEVATIONIS2242MTHEINDUCEROFTHESEEPAGETUNNELISLOCATEDATTHERECESSPLACE,THELENGTHOFTUNNELIS1100M,THEDIAMETRICOFWHICHIS870MTHESURGECHAMBERISLOCATEDATTHEMOUNTAIN,WHICHIS280MFROMTHEWORKSHOPBUILDINGANDISTYPEISDIFFERENTIALMOTION水利水电工程专业毕业设计III目录第一章设计基本资料111地理位置112水文与气象1121水文条件1122气象条件313工程地质314交通状况315既给设计控制数据3第二章枢纽布置、挡水及泄水建筑物521枢纽布置5211枢纽布置形式5212坝轴线位置比较选择522挡水及泄水建筑物5221坝高确定5222挡水建筑物砼重力坝62221剖面设计62222坝基面稳定及应力计算9223泄水建筑物砼溢流坝152231堰顶高程152232溢流坝实用剖面设计162233溢流坝稳定应力计算1823坝内构造20231坝顶结构20232坝体分缝20233坝内廊道20234排水孔20235坝基地基处理2124溢流坝消能防冲措施21第三章水轮机选型2231水头HMAX、HMIN、HR确定22311HMAX的可能出现情况（水头损失按2计）22312HMIN的可能出现情况（水头损失按2计）23313HAV的确定23314HR的确定2332水轮机选型比较23321HL200水轮机方案的主要参数选择23322HL180水轮机方案主要参数选择26乌溪江水电站厂房设计及岔管设计IV323HL200和HL180方案参数对照表28324水轮机安较高程28第四章水电站厂房2941厂房内部结构29411水轮机发电机外形尺寸估算29412发电机重量估算31413水轮机蜗壳及尾水管31414调速系统，调速设备选择32415起重机设备选择3442主厂房尺寸36421长度36422厂房各层高程的确定3743厂区布置39第五章水电站引水建筑物4051引水隧洞整体布置40511隧洞洞径40512隧洞进口段4052细部构造40521隧洞洞径40522隧洞进口段41523隧洞细部构造41524闸门断面尺寸42525进口底高程的计算42526隧洞渐变段4253压力管道设计4254调压室设计43541根据近似准则判断是否要设调压室43542计算调压室托马断面43543调压室选型的方案比较455431阻抗式方案455432差动式方案47第六章岔管专题设计5261岔管的布置原则5262岔管形式的选择5263设计工况分析、荷载和允许应力要求5264结构设计53641管壁厚度的计算53642岔管体形设计556421腰线转折角556422公切球半径55水利水电工程专业毕业设计V6423本体三锥沿腰线的节距56643肋板计算586431锥两两交线与三锥586432肋板顶点的位置C的计算596433肋板与主岔、支岔606434主岔、支岔两锥对肋板中央截面的作用力616435肋板宽度（BR）和厚度（TW）63参考文献65水利水电工程专业毕业设计1第一章设计基本资料11地理位置乌溪江属衢江支流，发源于闽、浙、赣三省交界的仙霞岭，于衢县樟树潭附近流入衢江，全长170公里，流域面积2623平方公里。流域内除黄坛口以下属衢江平原外，其余均属山区、森林覆盖面积小，土层薄，地下渗流小，沿江两岸岩石露头，洪水集流迅速，从河源至黄坛口段，河床比降为1/1000，水能蕴藏量丰富。12水文与气象121水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为830M3/S。表11坝址断面处山前峦水位流量关系曲线水位（M）1227112315123512404125412661285流量（M3/S）105010020050010002000水位（M）130113261353137613981418流量（M3/S）300050007500100001250015000乌溪江水电站厂房设计及岔管设计2图11坝址断面处山前峦水位流量关系曲线表12电站厂房处荻青水位流量关系曲线水位（M）1151151711539115571157211587116流量（M3/S）1020406080100120水位（M）116131162511637116471170511791185流量（M3/S）1401601802004007001000水位（M）1194512031219712321256512781298流量（M3/S）15002000300040006000800010000山前峦水位流量关系曲线1211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421430200040006000800010000120001400016000流量立方米/秒水位米水利水电工程专业毕业设计3122气象条件乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温104，月平均最低气温49，最高气温28；7、8、9月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响。13工程地质本工程曾就获青、项家、山前峦三个坝址进行地质勘测工作，经分析比较，选用了山前峦坝址。山前峦坝址河谷狭窄，河床仅宽110M左右，两岸地形对称，覆盖层较薄，厚度一般在05M以下，或大片基岩出露，河床部分厚约24M。岩石风化普遍不深，大部分为新鲜流纹斑岩分布，局部全风化岩层仅1M左右，半风化带厚约212M，坝址地质构造条件一般较简单，经坝基开挖仅见数条挤压破碎带，产状以西北和北西为主，大都以高倾角发育，宽仅数厘米至数十厘米。坝址主要工程地质问题为左岸顺坡裂隙、发育，差不多普及整个山坡，其走向与地形地线一致，影响边坡岩体的稳定性。坝址地下水埋置不深，左岸为1126M，右岸1534M。岩石透水性小，相对抗水层（条件吸水量001L/DM）埋深不大，一般在开挖深度范围内，故坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌奖深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响考虑选用。坝址的可利用基岩的埋置深度，在岸1012M，右岸69M，河中68M，坝体与坝基岩石的摩擦系数采用068。引水建筑物沿线为流纹斑岩分布。岩石新鲜完整，地质条件良好。有十余条挤压破碎带及大裂隙，但宽度不大，破碎程度不严重。厂房所在位置地形陡峻，覆盖极薄，基岩大片出露，岩石完整，风化浅，构造较单一。有两小断层，宽0508M，两岸岩石完好。本区地震烈度小于6度。14交通状况坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。15既给设计控制数据A校核洪水位24100M，校核最大洪水下泄流量9700M3/S，相应的水库库容乌溪江水电站厂房设计及岔管设计4209597108M3B设计洪水位23800M，设计洪水最大下泄流量6000M3/SC设计蓄水位23100MD设计低水位19100ME装机容量450MW，即20万KW水利水电工程专业毕业设计5第二章枢纽布置、挡水及泄水建筑物21枢纽布置211枢纽布置形式因坝址附近河道蜿蜒曲折，多年平均径流量830M3/S，较小；河床坡度比降1/1000，故根地形条件选用有压引水式地面厂房方案。上游山前峦断面布置挡水建筑物及泄水建筑物，大坝右岸上游约150M处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水口。下游获青处布置地面厂房，开关站等建筑物，具体位置见枢纽布置图。212坝轴线位置比较选择根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择两条坝轴线。A线沿东西向与河道垂直，纵坐标76350，B线也沿东西向，纵坐标76374。A线总长439M，穿过左岸部分裂隙；B线总长445M，避开左岸裂隙。由于将河床中裂隙处置于坝体中上部，以防止尾水冲刷造成坝体不稳定，且坝轴线适中，选择B线方案。22挡水及泄水建筑物221坝高确定根据水电站装机20万KW，水库总库容209597108M3，取工程规模为大（1）型，主要建筑物级别1级，次要建筑物3级，临时建筑物4级。防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差H1ZCHHHH21式中1H波高（M）ZH波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（M）CH安全超高，按规范SL3192005表811采用。其中1/61/3202200000625GHGDVVV22乌溪江水电站厂房设计及岔管设计61/2220000386MGLGDVV23212ZMMHHHCTHLL24式中0V计算风速，/MSD风区长度，MG重力加速度，9812/MS2H累计频率为2的波高，MML平均波高，M基本组合CH07M，特殊组合CH05M设计洪水位H设24174M坝顶高程MAX校核洪水位H核24327M考虑防浪墙高12M,最终确定非溢流坝坝顶高程为2423M。查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程1120M，由此知大坝实际高度为242311201303M。222挡水建筑物砼重力坝2221剖面设计（1）基本剖面由于电站形式为引水式，在右岸设有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度。应力条件由偏心受压公式水利水电工程专业毕业设计7A满库时坝基面上下游边缘垂直正应力200100212YHHB253“0002YCHHB26式中C坝体材料容重0水的容重1扬压力折减系数B空库时坝基面上下游边缘垂直正应力1YCH27“YCH28按重力坝上下游不出现拉应力要求有空库时01满库时按上游不出现拉应力，由Y0得10112CBH29欲使BH最小，对右式求导得C012，即给出最小宽度时的值。令3235/CKNM，30981/KNM，得02，即上游面需做成有倒悬的倒坡，但此做法将不利于施工期坝体稳定，故取0。再以0带入BH得乌溪江水电站厂房设计及岔管设计810CHB210按103，得B069H稳定条件总水平压力2012PH总铅直应力WGQU00112CBH代入FWUKP,得10CKHBF211按基本组合，K11，F068，103得B077H069H，故，由稳定条件确定最小底宽。图21非溢流坝基本剖面水利水电工程专业毕业设计9通过计算，B077（238112）9702M,取B100M上游折坡系数NHB0MHB1077根据工程经验，一般上游坡N002,下游坡M06085,坝底宽约为坝高的0709，故取N0，M077，B/H满足要求2实用剖面坝顶宽度810H（104130）M，取12M。上游折坡点起点位置结合应力控制条件和引水泄水建筑物的进口高程来选定，有设计低水位191M，且取（1/32/3）坝高，即（434867）M，取60M，高程172。起坡点上部为铅直段，下部为1N1010。灌浆廊道距坝底5M，距上游坝面1245M，廊道宽25M，高325M。2222坝基面稳定及应力计算设计洪水位238M图22非溢流段实际剖面乌溪江水电站厂房设计及岔管设计10表21设计状况下坝基面稳定应力计算应力稳定验算方向力臂M弯矩KNM逆时针顺时针自重KNW136744641015065286W21181714576696381W3423004902072700水平水压力KNP177871842032706148P22309772167069竖直水压力KNQ1388485001942380Q217658510900558Q317785474843539扬压力KNU11128250000U219708460906581U35631363204591U4381124971892889U5692194833345602浪压力KNPWK381124147274求和KN16657512454957790992984843536942564竖向求和水平求和力矩求和14202557560027094129抗滑稳定计算FWKP212式中F摩擦系数，混凝土与基岩之间，取为068，W作用于坝体上全部荷载包括扬压力，对滑动平面的法向分值,1420255KN；P作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，756002KN经计算，K128110，故满足抗滑稳定要求。水利水电工程专业毕业设计11应力计算（计入扬压力）26UYWMTT21326DYWMTT214式中UY上游面垂直正应力,KPA；DY下游面垂直正应力,KPA；T计算截面沿上下游方向的宽度,106MM作用于坝段上或1M坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，7094129KNM经计算，9610KPA0UY17187KPA0DY,故应力满足要求。上游折坡处图23非溢流段折坡点剖面乌溪江水电站厂房设计及岔管设计12表22设计状况上游折坡面稳定应力计算（172M高程处）应力验算方向力臂M弯矩KNM逆时针顺时针自重KNW11982462094143341W226662431836692水压力KNP12136622204700560扬压力KN/MC点5903D点1064浪压力KN38164124414求和KN竖向求和水平求和力矩求和2550604648702140428应力计算268112YWMATT215“31220YYMBTT216式中T计算截面沿上下游方向的宽度,106MM作用于坝段上或1M坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，255060KNMW作用于坝体上全部荷载包括扬压力，对滑动平面的法向分值,464870KN；P作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，2140428KN计入扬压力“811210647048KPA0Y，810559032202KPA0Y,为压应力，故应力满足要求。校核洪水位241M水利水电工程专业毕业设计13表21校核状况下坝基面稳定应力计算应力稳定验算方向力臂M弯矩KNM逆时针顺时针自重KNW136744641015065286W21181714576696381W3423004902072700水平水压力KNP181624143035098365P23139684264776竖直水压力KNQ1406135002030670Q217658510900558Q3241754651124302扬压力KNU11315420000U218060460830770U35160363187482U4398784971980590U5708674833425260浪压力KNPWK9521281121980求和KN1673907265508817193313963002921339769906竖向求和水平求和力矩求和14083997857979740693抗滑稳定计算FWKP217式中F摩擦系数，混凝土与基岩之间，取为068，W作用于坝体上全部荷载包括扬压力，对滑动平面的法向分值,1408399KN；P作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，785797KN经计算，K122105故满足抗滑稳定要求。乌溪江水电站厂房设计及岔管设计14应力计算（计入扬压力）26UYWMTT21826DYWMTT219式中UY上游面垂直正应力,KPA；DY下游面垂直正应力,KPA；T计算截面沿上下游方向的宽度,106MM作用于坝段上或1M坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，9740693KNM经计算，8085KPA0UY184883KPA0DY,故应力满足要求。上游折坡面（172M高程处）表24校核状况上游折坡面稳定应力计算应力验算方向力臂M弯距KNM逆时针顺时针自重KNW11982462094143341W226662431836692水平水压力KNP12335272305371122扬压力KPAC点60430D点12410浪压力KNPWK95268164860求和KN竖向求和水平求和力矩求和464870234479455948水利水电工程专业毕业设计15应力计算267696YWMATT220“31235YYMBTT221式中T计算截面沿上下游方向的宽度,106MM作用于坝段上或1M坝长上全部荷载对坝基截面行心轴的力矩总和，455948KNMW作用于坝体上全部荷载包括扬压力，对滑动平面的法向分值,464870KN；P作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，234479KN计入扬压力769612416455KPA0Y，834560432302KPA0Y,为压应力，故应力满足求。223泄水建筑物砼溢流坝2231堰顶高程坝址岩基状况良好，故取设计况下的单宽流量Q90M3/S,则溢流坝前缘总净宽L5774/90642M，设计状况下洪水下泄量来自溢流坝和电站厂房部分。溢流堰取7孔10M，边墩取2M，闸墩取4M。计算堰上水头设计状况下2/30M2QHG222式中M流量系数，设计水头下取0502；乌溪江水电站厂房设计及岔管设计16侧收缩系数,与0H有关试算取09；G重力加速度，9812/MS；淹没系数，假设为自由出流，取1；试算得01196HM，0932校核状况下2/30M2QHG223试算得01680HM,0904，M0502因，1680DHM，故堰顶高程需按校核状况设计考虑上游行进流速水头2H2VG，但因上游断面宽阔，水深较大，则近似0DHH，则堰顶高程H2242M,正常挡水位231M，考虑安全超高，取07M,取闸门高度75M,故闸门尺寸宽高10752232溢流坝实用剖面设计A开敞式堰面堰顶下游堰面采用WES曲线，按下式计算1NNDXKHY224式中HD定型设计水头，1680DHMKN与上游坝面坡度有关的系数和指数（查设计规范知K2,N185）18522006XY225开敞式堰面堰顶上游堰头曲线采用椭圆曲线，可按下列方程计算水利水电工程专业毕业设计17222210DDXYAHBH226式中DDAHBH、椭圆曲线长半轴和短半轴（当1/2DPH时，A028030,A/B0873A）上游堰面采用倒悬时，应满足MAX/2DH的条件，如下图所示图24上游堰面倒悬，堰头为椭圆曲线，下游为幂曲线反孤段设计查（见水力学，李家星，下册，第52页）2022OCCOQTHGH227TO有效总水头，241112157611324M0CH临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）为溢流坝的流速系数，查表取095下游尾水位12945M，故取挑坎高程1294512M1304513145M,取131M。试算得上HCO203M乌溪江水电站厂房设计及岔管设计18则及孤段半径R（410）HCO（812203）M，取19M,鼻坎为差动式挑流鼻坎，挑角为34度、28度。2233溢流坝稳定应力计算设计洪水位情况表25设计状况上坝基面稳定应力计算稳定应力验算方向力臂M弯距KNM顺时针逆时针自重KNW14370841318036243W29646849468193W34230525222075W459384282538809W54109532177881W62780435120937水平水压力KNP11022395865986084P26725943926253574P32309772167069扬压力KNU112027600U21970849597556U35631398224299U49047508459903U569219518358787动水压力KNPX1741422534405789PY5984140224062181求和KN2769162238817748331972393118105465806259竖向求和水平求和力矩求和25452897207234625206稳定计算K178110,满足要求。水利水电工程专业毕业设计19应力验算38795UYKPA6255DYKPA，均为压应力，满足要求。校核洪水位情况表26校核状况坝基面稳定应力计算稳定计算K284105,满足要求。稳定应力验算方向力臂M弯距KNM顺时针逆时针自重KNW14370841318036243W296468494681930W342305252220750W45938428253881W54109530217788W627804351209370水压力KNP1136701586800387P26725943902625357P33139684264776扬压力KNU1140229000U21806049589398U3516039820554U410548508536200U570867518367330动水压力KNPX1741422534405789PY5984134022406218求和KN276916244865809295205538313550586780913竖向求和水平求和力矩求和25242960375736454071乌溪江水电站厂房设计及岔管设计20应力验算39468UYKPA5210DYKPA，均为压应力，满足要求。23坝内构造231坝顶结构坝顶顶宽12米，坝顶顶面为弧状，中间高两边低，以利排水。防浪墙高12米，兼做栏杆用。具体尺寸见设计图纸。为便于布置上游侧检修闸门和工作闸门，溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出，做成倒悬，具体尺寸见大图。坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧检修闸门，堰顶略下游处布置工作闸门。闸墩宽度4M，故溢流坝段总长84M。232坝体分缝溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为25M，具体位置见正图。233坝内廊道沿基础灌浆排水廊道向上，间隔25M布置一层廊道，共分四层，每层纵向廊道布置向下游延伸的横向廊道。具体位置如下排水管至上游坝面距离55米，不小于2米；基础灌浆排水廊道上游壁距离上游坝面115米，底面到基岩面不小于15倍廊道低宽，取50米，廊道断面为城门洞型，宽高25M35M；坝体纵向排水检查廊道距上游面每隔1530米布置，取25米；基础排水廊道尺寸，宽高20M25M234排水孔主排水孔一般设置在基础灌浆廊道内防渗帷幕下游，且确保主排水孔与帷幕灌浆孔在建基面间隔应大于2米；主排水孔深为帷幕的0406倍，高中坝主排水孔深应不小于10米，辅助排水孔深612米，；主排水孔孔距为23米，辅助排水孔孔距35米副排水孔因为基础排水廊道高程低于尾水位，故需采用坝基抽水方式降低扬压力，有水泵抽水，需设集水井。水利水电工程专业毕业设计21235坝基地基处理由于坝址处岩基抗渗性较好，故防渗帷幕灌浆处理比较简单。左岸有断层破碎带贯穿整个山坡，故需进行灌桨加固处理，除适当加深表层砼塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜井和平洞，然后用砼回填密实，形成由砼斜塞和水平塞所组成的刚性支架，用以封闭该范围内的破碎充填物，限制其挤压变形，减小地下水对破碎带的有害作用。河床段及右岸靠近河床段的裂隙，采用砼梁和砼拱进行加固，具体分法是将软弱带挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地区的承载力。24溢流坝消能防冲措施由于坝址处基岩较好，为了减少造价，采用较为经济的挑流消能这种消能方式。挑距2SINCOSCOSSIN121221121HHGVVVGL228式中L水舌距,M；1V坎顶水面流速（M/S）可取坎顶平均流速V的11倍；鼻坎挑射角度，本工程为420；H1坎顶平均水深在铅直方向的投影，M；H2坎顶至河床表面高差,M；G重力加速度。计算得L263M。最大冲刷水垫厚度24221745677RKTTTM229式中TR冲刷坑深度,M；H上下游水位差,M；Q单宽流量M2/S计算得TR2422M。则下游冲刷岩层深度为乌溪江水电站厂房设计及岔管设计22/263/6773885KLTM其中1745M为下游水垫厚度，M则/263/6773885KLTM5M,冲坑不会对坝体有安全隐患。由于下游基岩质量较好，且水流沿河道较平顺，故抗冲刷措施比较简单。只需在溢流坝与非溢流坝交界处设2M宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。第三章水轮机选型31水头HMAX、HMIN、HR确定311HMAX的可能出现情况（水头损失按2计）1）校核洪水位，全部机组发电由Q泄9700M3/S查获青处水位流量关系曲线的下游水位Z下12947M，H198（Z上Z下）10930M2）设计洪水位，全部机组发电由Q泄6000M3/S查获青处水位流量关系曲线的下游水位Z下12565M，H298（Z上Z下）11010M3）正常蓄水位，一台机组发电N981QHAQH82QH因为N20万千瓦，属中型水电站（31）假设Q80M3/S，则Z下11572M，H398（Z上Z下）11297MNAQH736万KW（32）假设Q40M3/S，则Z下11530M，H398（Z上Z下）11339MNAQH370万KW（33）假设Q60M3/S，则Z下11557M，H398（Z上Z下）11312MNAQH553万KW水利水电工程专业毕业设计23由（31）、（32）、（33）得NQ关系曲线由N5万KW查NQ关系曲线得Q542M3/SZ下11549MH398Z上Z下11320M综合1、2、3得HMAX11320M312HMIN的可能出现情况（水头损失按2计）设计低水位时全部机组发电1）假设Q200M3/S，则Z下11635M，H398（Z上Z下）7316NAQH1191万KW2）假设Q300M3/S，则Z下1167M，H398（Z上Z下）7281NAQH1779万KW3）假设Q400M3/S，则Z下11705M，H398（Z上Z下）7247NAQH2360万KW由1、2、3得NQ关系曲线如右图所示由N20万KW查NQ关系曲线得Q368M3/SZ下11691MHMIN98Z上Z下7261M313HAV的确定HAVHMAXHMIN/29291M314HR的确定因为本水电站为引水式电站，所以HRHAV9291M32水轮机选型比较根据水头工作范围和设计水头查资料选择水轮机型是为HL200或HL180。321HL200水轮机方案的主要参数选择1）转轮直径D1查表水电站36，得限制工况下单位流量Q11M950L/S095M3/S,效率M乌溪江水电站厂房设计及岔管设计24894，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q11M095M3/S，效率912。取GR96,则水轮机额定力NR596521万KW设计水头HR为9291M，所以1R262981RINDMQHHR31取与之相近而偏大的标称直径D1275M2）转速N计算HL200最优工况下转速N110M68R/MIN假设N110N110M68R/MIN则1101238/MINAVNHNRD32取偏小并与之相近的同步转速N250R/MIN。3）效率及单位参数的修正HL200最优工况下MMAX907,模型转轮直径D1M046M则原型效率15MAXMAX111935MMDD33MMAX模型最优工况下效率；D1M模型转轮直径。则效率正修正值93590728,取10，则18，MAXMAX90718925M3489418912M35水利水电工程专业毕业设计25与假设值相同。单位转速N的修正值11MAXMMAX11/10993MNN，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。综上，转轮直径D1275M以及转速N250R/MIN的计算及选用是正确的。最后求得912，D1275M，N250R/MIN。4）工作范围检验水轮机在HR、NR条件下工作时3311MAX112151086/095/981RMRNQMSQMSDH36所以水轮机最大引用流量223MAX11MAX108627592916269/QQDHRMM37与特征水头HMAX、HMIN、HR相对应的单位转速为11MIN1MAX/275250113206462/MINNNDHR3811MAX1MIN/27525072618068/MINNNDHR39111/27525092917132/MINRRNNDHR3105）吸出高度HS计算HHMMS900010311水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为112M；M模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得0019；M气蚀系数修正值，有HR9291M查表得M0089；乌溪江水电站厂房设计及岔管设计26H水轮机设计水头。计算得HS0159M4M，吸出高度满足要求。322HL180水轮机方案主要参数选择1）转轮直径D1查表水电站36，得限制工况下单位流量Q11M860L/S086M3/S,效率M895，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q11M086M3/S，效率91。取GR96,则水轮机额定力NR5/96521万KW设计水头HR为9291M，所以HRHQNDIRR18192753M，取与之相近而偏大的标称直径D1300M2）转速N计算HL180最优工况下转速N110M670R/MIN假设N110N110M67R/MIN则110121527/MINAVNHNRD取偏大并与之相近的同步转速N250R/MIN。3）效率及单位参数的修正HL180最优工况下MMAX92,模型转轮直径D1M046M则原型效率59411511MAXMAXDDMM则效率正修正值水利水电工程专业毕业设计2794592025,取1，则15，MAXMAX9215935M，89515910M，与假设值相同。单位转速N的修正值11MAXMMAX11/10813MNN，所以单位转速可不加修正，同时单位流量也可不加修正。综上，转轮直径D1275M以及转速N250R/MIN的计算及选用是正确的。最后求得910，D1300M，N250R/MIN。4）工作范围检验水轮机在HR、NR条件下工作时3311MAX112151073/086/981RMRNQMSQMSDH所以水轮机最大引用流量223MAX11MAX10725392916289/QQDHRMS与特征水头HMAX、HMIN、HR相对应的单位转速为11MIN1MAX/7049/MINNNDHR11MAX1MIN/8838/MINNNDHR111/7781/MINRRNNDHR5）吸出高度HS计算1121001000019008992910159900900SMMRHHMM模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得0085；乌溪江水电站厂房设计及岔管设计28计算得HS0198M4M，吸出高度满足要求。323HL200和HL180方案参数对照表表31HL200和HL180方案比较项目HL200HL180模型参数推荐用水头范围（M）最优单位转速N10（R/MIN）最优单位流量Q10（L/S）最高效率MMAX气蚀系数901256880090700899012567720920085原型工作水头（M）转轮直径D1（M）转速NR/MIN最高效率MAX额定出力NRKW最大引用流量QMAXM3/S吸出高度（M）72611132027525091252100626901597261113203002509105210062890198由表可知，HL200和HL180具有相同的工作水头范围和转速，但是HL200的高效区远远大于HL180的高效区，故比较之后选择HL200机型。324水轮机安较高程20BHWZSS312式中ZS水轮机安装高程；W设计水尾位；11554M,由NRAHRQR得；BO导叶高度，为02D1055M；HS吸出高度，0159M求得ZS11566M。水利水电工程专业毕业设计29第四章水电站厂房41厂房内部结构411水轮机发电机外形尺寸估算1）极距F44S588241070362P212FKCM41式中SF发电机额定客量（KVA）；KF取810，此时取10；P磁极对数，P12；2）定子内径DI2P/538CM423）定子铁芯长度LT2163FTISLCMCDNE43式中C系数查表C410665106,取为5106；NE额定转速，250R/MIN；4）定子铁芯外径DANE1667R/MINDADI609CM44平面尺寸NE250R/MIN轴向尺寸计算5）定子机座外径D1D1120DA730CM456）风罩内径D2乌溪江水电站厂房设计及岔管设计30ST20000KVAD2D124M970M467）转子外径D3D3DI538CM478）下机架最大跨度D4D506410CM48式中D5350CM为水轮机机坑直径9推力轴承外径D6和励磁机外径D7ST58824KVA查表得D6300CMD7200CM轴向尺寸计算1定子机座高度H1NE214R/MIN1216370362304THLCM492上机架高度判别型式00130035ITDLN410采用悬式发电机上机架高度H2025DI025537511345CM4113推力轴承高度H3、励磁机高度H4、副励磁机高度H5、永磁机高度H6H3160CMH4200CM（其中上机架高度100CM）H580CMH680CM水利水电工程专业毕业设计314）下机架高度H7012DI6450CM4125）定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离H8悬式H8015DI8062CM4136）下机架到支承面主轴法兰底面之间的距离H9100CM7）转子磁轭轴向高度H10，有风扇H10LT7523788CM8）H11（0709）H414HH1H2H3H4H5H6H8H911386CMH117971025M,取800M9定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距H12H12046H1H10378CM415412发电机重量估算23134302FFSGKTNE416式中K1系数，悬式K1810，这里取9；发电机转子重05GF17151T413水轮机蜗壳及尾水管水头范围726111320M40M，故采用金属蜗壳，对于D1275M的高水头混流式水轮机，采用圆形焊接或铸造结构蜗壳半径CIIVQ0MAX360417式中VC蜗壳断面流速；74M/S；QMAX6269M2/S座环外径DA4550MM，内径DB3650MM表32蜗壳渐变段内径数据表乌溪江水电站厂房设计及岔管设计32I3075120165210255300345IMM47475094811121254138214991608RIMM32233775417144994825503952735491尾水管尺寸由HL200可知，比例为275/0465978相应特征尺寸为；H61859MM；L12374MM；H53402MM；H4D43718MM；L14794MM；D12750MM；D22478MM；D32981MM；H7174MM；B0550MM；B53778MM；L23665MM；R12244MM；R23201MM水轮机转轮流道尺寸该尺寸为图41水轮机转轮示意图414调速系统，调速设备选择1）调速功计算MAX1200250164172205215AQHD（）30000NM418式中HMAX最高水头；水利水电工程专业毕业设计33D1水轮机直径；所以属大型调速器。2）接力器选择BO/D102BO055M直径1MAX1393OSBDDHMMD419选择与之相近且偏大的DS400MM的标准接力器B最大行程SMAX1418A0MAXA0MAX水轮机导叶最大开度；MAXMAX27528167046OOMOOMOMODZAAMMDZ420采用系数18则SMAX0300MC、接力器容积计算3MAX207502MSDVSS421MSSVTVD/131422选用TS6S，VM45M/SMMD60546/0750131故选用DT80型电气液压型调速器3）油压装置318201820007513515KSVVM423选用组合式油压装置HYZ16组合式油压装置乌溪江水电站厂房设计及岔管设计34表33油压装置外形尺寸型号油罐长度宽N总高H油罐高H油罐外径HYZ162400MM1700MM3270MM2370MM1028MMHYZ252400MM1700MM4060MM2860MM1024MM图53油压装置示意图图42油压装置示意图进水阀附件由于该电站水头范围是（721611320）米，小于200米，故选用蝴蝶阀，且选用饼型,蝴蝶阀直径0332239510068711320FDDM424根据水电站机电设备设计手册，查标称直径选用400米直径蝴蝶阀，选用DF400180型饼型蝴蝶阀415起重机设备选择1）设备型号台数选择最大起重量171T，机组台数4台，选用一台双小车起重机，跨度16M（根据后面的厂房净宽确定）。水利水电工程专业毕业设计35表34工作参数表主要尺寸小车轨距LT小车轮距KT大车轮距K大梁底面至轨道顶距F起重机最大宽度B轻道中心距起重机外端距离B1轨道面至起重机顶端距离H4400MM2000MM4400MM650MM9200MM460MM370MM轨道面至缓冲器距离H1车轮中心至缓冲器外端距离A操作室底面至轨道面距离H3两小车吊钩间距极限位置推荐用大车轨道吊钩至轨道面距离吊钩至轨道中心距离HH1中心距离1200M1980M2900M3100M主钩副钩L1L2QU1001240M700M1100M1600M平衡梁吊点至大车轨顶极限距离146MM吊具双小车平衡梁尺寸名义起重量（T）单台小车起重量（T）跨度LK（M）起重高度（M）速度（M/MIN）单台小车重T起升运行主钩副钩主钩副钩小车大车21001002016261613727719起重机最大轮压起重机总重（T）电动机（型号/KW）总容重（KW）单台小车起重量T起升机构运行主副小车大车61594JZR2518/222JZR2216/52JZR2418/1129310020乌溪江水电站厂房设计及岔管设计36图54平衡梁示意图HAAA3H3H1A1图43平衡梁示意图表35平衡梁参数吊钩起重量（T）平衡梁起重量TAA1A2A3BHH1自重T21002003780310014507001300940650457842主厂房尺寸421长度机组段长度1XXLLL蜗壳层21XLR尾水管层对称尾水管22XBL22XBL发电机层3322XBL3322XBL水利水电工程专业毕业设计37式中R1蜗壳X方向最大平面尺寸，450M；R2蜗壳X方向最大平面尺寸,550M；1蜗壳外部混凝土厚度，有水工结构确定，初步设计一般可取1215M,15M；B尾水管宽度,756M；2尾水管边墩混凝土厚度，由水工结构确定，初步设计时可取1215M,13M；3发电机风罩内径,970M；3发电机风罩壁厚，一般取0304M,04M；B两台机组之间风罩外壁的净距，若需设置楼梯，则一般取34M,4M。最终由发电机层确定L1145M2）端机组段长度考虑场内布置进水阀、及起重机吊运设备的要求，端机组段适当加长，取（800725）M,即1525M3）安装场长度1015倍的机组段长度,53873275319DMDMDMDM发电机转子上机架水轮机转轮水轮机顶盖再由吊车极限位置同时控制，并考虑各部件间保护层厚度，确定安装场宽度为16M。422厂房各层高程的确定（1）水轮机安装高程（水轮机型号HL200LJ275）00551155401591156622WSBHMM425式中W