水利水电毕业设计

1、青海大学填写说明1. 毕业论文（设计）的选题应以专业课的内容为主，可以针对某些基础理论和学术问题进行探讨，也可以结合科技生产和社会生活的实际问题进行研究、开发与设计。2. 毕业论文（设计）一般为一人一题。若需二人以上共同完成，须由指导教师提出并经院、系（部）负责人批准。大题目的总体设计每个同学都要参加，其余部分应做到分工明确，每个学生必须独立完成其中的一部分工作，并独立撰写各自的毕业论文（设计）。所有学生的选题经研究确定后，一般不允许中途更改课题。特殊情况需要更改课题者，填写毕业论文（设计）选题变更申请表说明理由，并经指导教师，教学院、系（部）同意后方可更改。3. 本开题报告最迟应在开始毕业论

2、文（设计）的前两周确定，并上报给指导老师，必须经指导老师和院、系（部）批准方才有效，否则无效。4. 本开题报告使用A4纸张，上、下、左、右页边距均为2.5cm，请不要改变本开题报告页面设置。所有自己书写的内容请使用楷体。研究课题名称起止年月年 月 日 年 月 日成果形式论文、设计、软件、硬件等申请者姓名性别班级指导教师姓名性别职称课题组成员学号姓名性别班级在本项目中的分工1.选题的背景、意义和应用前景2.本选题在国内、外的研究状况及发展趋势：3.主要研究内容：第 1 页4. 拟采取的研究（设计）方法和技术路线（包括研究（设计）工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等）5. 研究（设计）方案的

3、可行性分析和已具备的研究（设计）条件以及主要的参考文献、软件等：6.最终成果描述：第 2 页7.指导教师意见（对本研究（设计）项目的意义、方案、取得预期成果的可能性等签署具体意见）： 指导教师（签字）： 年 月 日院教学工作委员会意见（或成绩）： 负责人（盖章）： 年 月 日第 3 页目 录第一章.水电站主要设备的选择2一.轮机的选择2二.发电机的选择5三.调速器的选择8四.吊车的选择9五.变压器的选择10第二章.厂房的布置设计 10一.确定厂房的平面尺寸 10二. 确定厂房各高程 14第三章电站枢纽布置设计 14第四章引水系统设计 15一.进水口的设计15二.引水道的设计16三.机组的水击调

4、保计算 16四尾水洞断面尺寸设计23五调压室的结构尺寸计算23六.无压尾水隧洞的结构尺寸计算 26七尾水洞闸门室及其设备的布置26第五章压力管道的结构计算27第一章 水电站主要设备的选择一.水轮机的选择1 水轮机型号的选择由设计资料可以知道，该水轮机最大工作水头Hmax=181.7m，最小工作水头Hmin=114.3m，额定工作水头Hr=148m。混流式水轮机结构简单，运行稳定，效率高，应运广泛，切适用水头在30700m，故优先选择混流式水轮机。查混流式水轮机模型转轮主要参数表，初步选定HL200，HL180两种型号。在最优工况下效率分别为：200=90.7%、180=92.0%；汽蚀系数：2

5、00 =0.088、180=0.075。所以选用HL180 水轮机。2转轮直径的计算选用与之接近而偏大的标准直径D1=6.5m。3 机转速的计算在原型水轮机的最高效率的情况下：考虑到制造工艺水平的情况，取1=1%；由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似，故认为2=0，则效率修正值：由此求得水轮机在限制工况下的效率为：，与原来假定数值比较符合。引水发电站Ha=Hr=148m，下式中查表得最优工况下的，同时由于：所以，则可以=6可忽略不计7代入上式。选用与之接近的标准同步转速4工作范围的验算在选定，的情况下，=0.86m3/s。水轮机的和各种特征水头下相应的值分别为：则水轮机的最大引用

6、流量Qmax为：对值在设计水头=148m时在最大水头Hmax=181.7m时在最小水头Hmin=114.3m时在HL180水轮机的模型综合特性曲线图上，分别画出=820L/min、=60.3、=76.0的直线，在图上我们可以看到这些直线所标出的水轮机相似工作范围基本上包括了特性曲线的高效率区，所以对所选定的直径D1=6.5m，n=125还是比较满意的。5水轮机的吸出高Hs的计算由水轮机的设计工况查HL180水轮机的模型综合特性曲线，查的相应的汽蚀系数=0.08；由设计水头Hr=148m，查汽蚀系数修正曲线图可的=0.018，则可求的水轮机的吸出高Hs为：为水轮机安装处的海拔高程,w为下游最低水

7、位668.68m。则水轮机的安装高程为：6绘制运转特性曲线，并校核论证机组的工作稳定性水轮机型号： HL180-LJ-650；特征水头： Hmax=181.7m，Hmin=114.3m，Hr=148m；水轮机的额定出力： =56万KW；水轮机安装高程： T=664m。当水头一定时，对应于模型水轮机的为一常数，在相应的主要综合特性曲线上作为常数的平线，它与个等效率曲线相交于许多点，记取各点上的和值,便可求得各点相应的HL180水轮机等效率曲线计算表H=160.0m=64.2=8.3883820.4284.3359.4820.4384.3304.1840.4686.3403.0840.4686.3

8、333.0860.588.3448.2860.588.3370.3880.5390.3485.8880.5590.3416.6900.5892.3543.5900.5892.3449.1910.6293.3587.2910.6293.3485.2910.7993.3748.2910.893.3626.1900.8192.3759.0900.8392.3642.6880.8690.3788.3880.8890.3666.6860.8988.3797.8860.9188.3674.0840.9286.3806.0840.9486.3680.5820.9584.3813.0820.9784.3685

9、.9800.9882.3818.8800.9982.3683.5780.9980.3807.0781.0180.3680.35%出力限制线上的点890.8491.3778.589.10.8591.4651.7 Hr=148.0m=66.8=7.4626Hmin=114.3m=76.0=5.0648820.4384.3270.5820.5184.3217.8840.4786.3302.7840.5786.3249.1860.5188.3336.1860.688.3268.3880.5690.3377.4880.6690.3301.9900.692.3413.3900.7492.3345.9910

10、.6393.3438.69193.30.0910.8193.3564.09193.30.0900.8492.3578.6900.8392.3388.0880.8890.3593.0880.8990.3407.0860.9388.3612.8860.9388.3415.9840.9586.3611.8840.9686.3419.6820.9784.3610.2820.9884.3418.480182.3614.2801.0182.3421.0781.0280.3611.2781.0380.3418.95%出力限制线上的点89.20.8591.5580.488.90.8691.2397.27计算设

11、备重量估算水轮机总重：K、b是与水头有关的系数，a是与转轮直径有关的系数，其中K=8.1、b=0.16、，转轮直径D1=6.5m，额定工作水头Hr=148m。转轮重量：金属蜗壳重量： ，为一个只与符号有关的系数。二 发电机的选择1发电机的技术特征：由初始资料可知发电机的额定容量为612000KVA/55万KW，功率因数为0.9，电压等级推荐使用18KW，定额频率为50HZ，额定转速n=125<150初步选定伞式发电机。磁极对数：极 距 ： Sf为发电机的额定容量（KVA） Kj系数，一般为810，容量大取上限，则取Kj=10。定子内径：定子铁芯长度：C 机械常数，对大容量发电机可取C=2

12、0*104N 发电机容量（MW） 定子铁芯外径：当n166.7时，则飞逸转速： k对混流式水轮机取1.82.3，则取1.8。 故最终选定半伞式发电机SF55048/1760，采用全空冷的冷却方式。2发电机尺寸估算：1) 定子机座外径D1由于 取 则 取值范围为：()(mm)由于该发电机属低速大容量发电机 取=19.3m2) 风洞内径D2时 取值范围为 对于低速大容量发电机取为22.0m3) 转子直径D3 在初步设计阶段，转子直径可近似等于定子铁芯内径，忽略气隙宽4) 下机架跨距D4由 为水轮机坑内径，与水轮机转轮直径有关，取为9.0m ，取为10.0m5) 推力轴承装置直径D6：4000500

13、0之间，初步设计取4.0m6) 励磁机外径D7：36004800之间，初步设计取3.6m7) 定子机座高度h1时 =5.42+2.5×1.06=8.07m取8) 上机架高度h2对伞式不承载机架 发电机外形尺寸图9）推力轴承高度h3，初步设计取2.0m10) 定子机座支承面到下机架支承面或到下挡风板的距离h8对于伞式承载机架 11) 下机架支承面到大轴法兰盘面的距离h9取12) 定子支承面到大轴法兰盘面的距离h10，取6.4m13) 定子机座支承面到发电机顶部高度h1414) 发电机大轴高，初步设计取12m。15） 发电机总高H3设备重量估算： 发 电 机 总 重：为发电机重量系数，取

14、=27。 发电机转子连轴重： 上 支 架 重： 下 支 架 重： 发 电 机 定子重： 三调速器的选择1调速功的计算水轮机的调速功为：其中Q为水轮机在最大水头下以额定出力工作时的最大流量，其工作时的效率为属于大型调速器，则接力器、调速柜和油压装置要分别进行计算和选择。2接力器的选择接力器直径的选择采用2个接力器来操作水轮机的导叶机构，初步选定额定油压为2.5Mpa，则每个接力器的直径ds为：已知导叶数为24，为标准正曲率导叶，取0.03；导叶的相对高度。由以上的计算得出的 ds值可在标准接力器系列表中选择相邻偏大的直径。若油压装置的 额定油压为40Mpa时，则，由此选定与之接近的ds950mm

15、的标准接力器。接力器最大行程的计算导叶最大开度可由模型求得：式中可由设计工况点在模型综合特性曲线上查得为30mm；同时在图上还可以查得534mm，24；选用水轮机的1.17，24。将各参数代入上式。当选用计算系数为1.8时，则：接力器容积的计算：两个接力器的容积可由下式求得：3调速器的选择：大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的，主配压阀的直径可由下式计算： 导叶从全开到全关的直线关闭时间，初步选定8s；管内油的流速，取5m/s。由此选择与之相邻的DT20040型号的电器液压型调速器。4 油压装置的选择：此处油压装置不考空放阀和进水阀的用油，则压力油罐的容积按下式估算：由此选定与之相邻的Y

16、Z20/240型分离式油压装置。四吊车的选择1 具有上部结构的厂房一般选用桥式起重机。在水电站中，双小车桥式起重机比单小车桥式起重机耗钢量小，能降低厂房上部高度，对地下式或坝内式厂房比较有利，故选用双小车桥式起重机。2 初步估计厂内最大和最重的部件为发电机转子连轴 发电机转子连轴重： 故选用与之接近而偏大的2*400双小车桥式起重机。五变压器的选择主变压器的容量一般取发电机容量的30，参照类似工程经验，采用DPS20400/500型号的主变压器。（单相，强迫油循环水冷，三卷，额定容量204000KVA和升压电压500KV的变压器），尺寸：长*宽*高（mm）8520*4650*7150，吊出铁芯

17、高11000mm。第二章厂房的布置设计一确定厂房的平面尺1计算尾水管和蜗壳的形式及尺寸 当水轮机的最大工作水头在40m以上时，蜗壳通常采用金属蜗壳。为改善蜗壳的受力条件及过流条件，采用圆形断面。蜗壳主要参数的选择：蜗壳的包角 :对圆断面的金属蜗壳，由于它过流量较小，蜗壳采用的外形尺寸对水电站的尺寸和造价影响不大，应此为获得良好的水力性能，大都采用3450。蜗壳进口断面的流量Q: ， 为水轮机的最大引用流量417m3/s。蜗壳断面的形式：根据水轮机转轮直径D16500mm，查金属蜗壳座环尺寸系列表，可得导叶高度，座环内径Db8550mm，座环外径Da10200mm。座环蝶形边切线的夹角550。在

18、蜗壳末端由于断面过小而不能和蝶形边相切，因此采用椭圆断面。蜗壳进口断面平均流速：查蜗壳进口断面的平均流速曲线图，可得Vc10.7m/s。蜗壳得水力计算：a蜗壳的进口断面： 断面的面积： 断面的半径： 从轴中心线到蜗壳外缘的半径：b对于蜗壳中间任意断面： 蜗壳中间任意断面水力计算表345400.23.4512.00300348.03.2211.54255295.82.9711.04210243.62.7010.49165191.42.399.88120139.22.049.187587.01.618.323034.81.027.141517.40.726.54 蜗壳外形尺寸图 （单位：米）尾水管

19、的主要形式及其主要尺寸的确定：对大型水轮机，为了减少尾水管的开挖深度，均都采用弯肘形尾水管。初步选定标准混凝土肘管。其尺寸如下表所示：12.64.52.721.351.350.6751.821.226.516.929.2517.688.7758.7754.387511.837.93锥管的单边扩散角，对混流式水轮机可取=。为减小厂房基础的岩石开挖，可将尾水管的出口扩散段向上倾斜初步设计时取。中间支墩。 尾水管尺寸示意图（单位：米）压力管道进水口直径的估算： 则故初步设计时取D=9.5m。2.确定机组的宽度和厂房的宽度机组段宽度的确定： 机组段+X方向的最大长度； 机组段-X方向的最大长度.蜗壳层

20、： ，-蜗壳外部混凝土厚度，初步设计时取1.5m； 。则=（12+1.5）+（9.88+1.5）=24.88m尾水管层：= =B尾水管的宽度，为17.68m 尾水管的混凝土边墩厚度，初步设计取2.0m。则发电机层： 发电机风罩内径，初步设计取25m 发电机风罩壁厚，取0.4m两台机组之间风罩外壁净距，取3m。则m故初步确定机组段长度L130m。端机组长度的确定： 为附加长度，即主厂房宽度的确定： mA风罩外壁至上游墙内侧的净距，初步设计取4m；发电机风罩壁厚，取0.3m；发电机风罩内径，取20m；蜗壳包角为2550时从轴中心线到蜗壳外缘的半径，取11.04m；蜗壳外部混凝土厚度，初步设计时取1

21、.5m故取所以主厂房宽度14.3+14.328.6m3确定安装厂的平面尺寸 安装厂的宽度与主机室宽度相等，即 安装厂的长度一般为机组段长度的11.5倍， 则，考虑安装厂要布置上机架，发电机转子带轴，水轮机转子带轴和水轮机顶盖。故初步设计取。二确定厂房各高程1. 水轮机安装高程：按初步设计2. 主厂房基础开挖高程：h2，h3见尾水管尺寸表；h1为尾水管底部混凝土衬砌，初步设计取2m。3水轮机层地面高程： ，其中为蜗壳外包混凝土，初步设计取2m。4发电机装置高程： h5发电机机墩进人孔高度，取2.0m； h6进人孔顶部混凝土厚度，初步设计取3.0m（考虑发电机的安装）。5发电机楼板高程： h发电机

22、安装坑深度，为10m。6起重机的安装高程： h7上机架的高度，因该发电机是埋入式，则取0； h8吊运部件与固定的机组或设备的垂直净距，取1.0m； h10吊运部件与吊钩间的距离，取1.5m； h11主钩最高位置到轨顶距离，查表得1.3m； h9最大吊运部件得高度，初步设计取发电机转子带轴12m。7屋顶高程（顶拱之下）： h12小车高度，取5.0m； h13检修空间，取1.5m。第三章电站枢纽布置设计枢纽的初步设计布置：挡水建筑物为直心墙土石坝，布置在主河道上，轴线方向；地下厂房深埋于左岸山体内，埋深220360m，距河边约400m，厂区围岩多数为质量好的，类花岗岩体，厂房纵轴方向；进厂交通采用

23、公路隧洞，直接于乌斯河镇相接；在主厂房的下游平行布置主变和尾水闸门室，开关站设于地下厂房顶部的山坡上，高程约910m。在尾水闸门室后面设2条无压尾水隧洞，其轴线于厂房纵轴方向垂直；岸边溢洪道布置在左岸较平缓的地方，大致平行于河道，在河道于厂房中间位置。详细布置见大图。第四章引水系统设计一.进水口的设计 在坝址左岸山体雄厚，自然边坡坡形较为完整，参照溪落渡工程，采用岸塔式进水口。1.估算不出现吸气漩涡的临界淹没深度： H闸门孔口净高，取9.5m；V闸门断面水流速度，取5.88m/s；C经验系数，取0.55；S闸门顶低于最低水位的临界淹没深度，水库最低水位为790m。则进水口的高程：水库校核洪水位

24、高程为851.32m初步设计时取进水口的塔顶高程为856.0m。2.估算有压进水口的轮廓尺寸：a进口段：连接拦污栅与闸门段，隧洞为平底，两侧收缩曲线为四分之一圆弧，上唇收缩曲线为四分之一椭圆，椭圆的曲线方程为： ， 式中a可取闸门处的孔口高度H，b可以取H3b闸门段：闸门段设计成矩形，设置检修闸门和快速事故闸门各一道，尺寸相等。其中门宽B等于隧洞直径9.5m，门高H略大于门宽，初步设计时取10m。c渐变段：采用圆角过渡，圆角半径可按直线规律变为隧洞半径R。渐变段的长度取隧洞直径的2倍，即L9.5*219m，侧面扩散角取。有压进水口的主要设备的选择：a拦污栅的布置：为便于过水和清污，采用垂直的立

25、面布置和平面的形状。拦污栅与进水口的距离不小于洞径，则初步设计时取10m。b闸门及启闭设备的选定：事故闸门（高*宽*厚）：10*9.5*1.8；检修闸门（高*宽*厚）： 10*9.5*1.6；拦污栅及检修闸门的启闭设备采用4000/500门式启闭机；事故闸门的启闭设备采用4000/9000液压启闭机。c通气孔：设在有压进水口的事故闸门之后，内设爬梯，兼作进人孔，其面积为： 空气进气量，采用引水道最大引用流量417；允许进气流量，取80m/s。二.引水道的设计1.发电机为单机单管供水，选其中最长的一条引水管道计算。其L519.71m，管中最大引用流量417，相应流速5.88m/s，管道直径可靠下

26、式初步估算：，初步设计时取9.5m。三.机组的水击调保计算由曼宁公式可得：117.87n粗糙系数，查表得n0.011；R引水管的水力半径，取管径的一半，即4.75m；则沿程损失： 进水口的局部水头损失：局部水头损失系数，取0.5。管道中有2个圆断面缓弯管，其局部水头损失为：其中局部水头损失系数R管道弯转半径，为300m； 管道弯转角度，为。 闸门段局部水头损失: 门槽损失系数： 则总水头损失：hw总0.27+0.88+0.35+0.351.85m考虑在渐变段的水头损失，最后取水头损失为2m。 则下面将分别计算在设计水头H0下， 、时在丢弃全负荷和增加全负荷两种工况下的水击压力及机组的转速变化：

27、水击波传播速度a按经验，在混凝土管中为1200m/s，>,>为间接水击，则末相水击压强最大。.在设计水头下丢弃全负荷，时： 水击常数：则得末相水击压强：在设计水头下增加全负荷，时：得末相水击压强：计算蜗壳和尾水管的水击压力：设压力引水管，蜗壳及尾水管的长度、平均流速分别为、，则：压力引水管：519.71m， 5.88m/s ；蜗壳:， =10.7m/s；尾水管：则设，为压力引水管，蜗壳及尾水管的总水击压力变化相对值，则:压力管道末端最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：蜗壳末端最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：尾水管最大水

28、击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：校核尾水管进口处的真空度： 所以不会出现水流中断的现象。机组转速变化计算：此处用列宁格勒金属工厂公式来检验机组的转速变化是否满足要求。公式中：导叶关闭至空转的时间，混流式水轮机； 机组丢弃负荷前的出力，取额定出力56万kw； G 转动部分的重量，发电机转子，水轮机转轮； D 转动部分的惯性直径， 。水击修正系数，当时，查曲线图得当机组丢弃全负荷时： 当机组增加全负荷时：故时机组转速变化满足要求。.在设计水头下丢弃全负荷，时： 水击常数：则得末相水击压强：在设计水头下增加全负荷，时：得末相水击压强：计算蜗壳和尾水管的水击压力：压力管道末

29、端最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：蜗壳末端最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：尾水管最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：校核尾水管进口处的真空度： 所以不会出现水流中断的现象。机组转速变化计算：此处用列宁格勒金属工厂公式来检验机组的转速变化是否满足要求。公式中：导叶关闭至空转的时间，混流式水轮机； 机组丢弃负荷前的出力，取额定出力56万kw； G 转动部分的重量，发电机转子，水轮机转轮； D 转动部分的惯性直径， 。水击修正系数，当时，查曲线图得当机组丢弃全负荷时： 当机组增加全负荷时：故时机组转速变

30、化满足要求。.在设计水头下丢弃全负荷，时： 水击常数：则得末相水击压强：在设计水头下增加全负荷，时：得末相水击压强：计算蜗壳和尾水管的水击压力：压力管道末端最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：蜗壳末端最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：尾水管最大水击压力变化相对值：, 可以得到： 可以得到：得末相水击压强：校核尾水管进口处的真空度： 所以不会出现水流中断的现象。机组转速变化计算：此处用列宁格勒金属工厂公式来检验机组的转速变化是否满足要求。公式中：导叶关闭至空转的时间，混流式水轮机； 机组丢弃负荷前的出力，取额定出力56万kw； G 转

31、动部分的重量，发电机转子，水轮机转轮； D 转动部分的惯性直径， 。水击修正系数，当时，查曲线图得当机组丢弃全负荷时： 当机组增加全负荷时：故时机组转速变化不满足要求。所以本设计中的最佳导叶关闭时间为10s。四尾水洞断面尺寸设计：尾水洞断面采用圆形断面，根据规范取尾水隧洞经济流速为。初步设计时取v4m/s。尾水洞采用三机一洞，对于三机一洞的尾水隧洞其经济直径为：，取d=20m。则其断面积为：五调压室的结构尺寸计算由前面的计算可知尾水管前的水头损失为；下面将计算尾水系统的水头损失：尾水调压室闸门局部水头损失（闸门槽） 尾水调压室渐变段局部水头损失 取流速为尾水管到尾水调压室岔管水头损失（岔管），

32、 调压室底部的局部水头损失根据工程经验一般取， 尾水洞出口的局部水头损失出水口的局部水头损失：闸门的局部水头损失：渐变段的局部水头损失： 尾水洞的沿程水头损失由初步设计知尾水洞长度为：660米，糙率查表取为0.011。则总的水头损失为： 对于尾水调压室,调压室水位波动稳定的条件是：尾水隧洞的长度，为660m；尾水隧洞的断面积，为；尾水隧洞的阻力系数，计算得；最小静水头；最小工作水头，由初始资料可知为114.3m。按工程经验，一般取则，初步设计取。调压室的涌浪计算a.调压室最低水位计算：采用圆筒式调压室，则认为阻抗系数，公式简化为： 初步设计1、2、3号机组共用一个调压室，4、5、6号机组共用一

33、个调压室。 带入到方程式得：试算得到：m调压室最低涌浪水位为： 。b丢弃全负荷后波动第二振幅计算公式简化为：，将上式得出的代入：-0.0268试算得到：调压室丢弃全负荷后波动第二振幅时最低涌浪水位为： 。c调压室最高水位计算：对的圆筒式调压室，按照Vogt公式计算：当增加全负荷时，则公式简化为：，其中带入到方程式得： m由初步设计可以知道，尾水管的底板高程为645.1m，而调压室的底面高程至少在639.02m以下，况且调压室下面还要布置一个管径20m尾水隧洞，说明该水电站不适合设调压室。故修改初步设计，参照类似工程，采用无压尾水隧洞。六无压尾水隧洞的结构尺寸计算尾水洞断面采用城门洞形断面，根据

34、规范取尾水隧洞经济流速为。初步设计时取v4m/s。尾水洞采用三机一洞，故。下游最高尾水位 ：，尾水隧洞底板高程：则尾水隧洞中的水位高：尾水隧洞的底板宽：初步设计时取，顶拱半径取10m。尺寸如图所示：尾水隧洞剖面图（单位：m）七尾水洞闸门室及其设备的布置 尾水洞取圆形断面，则，计算的。门宽取尾水洞直径6.3m，门高H略大于门宽，初步设计时取7m，门厚取1.8m。启闭机安装高度，初步设计取启闭机安装高程为700.8m；闸门室尺寸按初步设计的调压室布置；采用排架柱放置启闭设备。第五章.压力管道的结构计算一压力管道钢衬厚度的计算1. 内压设计水头值根据前面的计算得到压力管道最大内水压力，则水的密度，取

35、2 . 钢衬材料钢衬材料取用16Mn钢，查钢管设计规范SD114-85取钢材屈服强度，则允许应力，弹性模量，采用双面焊缝，取焊缝系数3 缝隙取值在承受内压前，钢衬于混凝土之间存在的缝隙，初步设计时取。4 . 钢衬厚度的计算时 取定，压力管道半径 根据规范要求：考虑钢衬的锈蚀，增加考虑到制造工艺，安装运输等要求取钢衬厚度为。二 . 钢衬的抗外压失稳计算1.运用阿氏公式计算钢衬的临界压力 由上面两个数值查阿氏公式埋管临界压力曲线图，可以得到：2.运用工程经验公式计算钢衬的临界压力=三防止钢衬受外压失稳的措施1 在压力管道附近布置排水廊道或排水孔，降低地下水压力；2 施工时，要保证做好钢衬于混凝土之

36、间的接缝灌浆，减小缝隙，避免发生灌浆超压现象。目 录前 言3内 容 提 要4第一章.瀑布沟水电站工程概况5一概 述5二.瀑布沟水电站的作用5三.基本工程资料5第二章.水电站主要设备的选择6一.轮机的选择6二.发电机的选择9三.调速器的选择11四.吊车的选择13五.变压器的选择13第三章.厂房的布置设计13一.确定厂房的平面尺寸13二. 确定厂房各高程17第四章电站枢纽布置设计17第五章引水系统设计18一.进水口的设计18二.引水道的设计19三.尾水洞断面尺寸设计19四调压室的结构尺寸计算19五.无压尾水隧洞的结构尺寸计算19第六章压力管道的结构计算21第七章主厂房内部的设备及其布置21第八章副

37、厂房的布置22第九章参考文献24第十章致谢25前 言 本次毕业设计开始于3月31号，到6月10号结束，历时72天。，指导老师为梁通老师。本组的设计任务主要为地下式电站厂房的设计，其中包括水电站主要设备的选择、电站枢纽布置设计、厂房布置设计、引水系统设计以及地下厂房开挖稳定分析的简单计算。通过本次设计，培养了我们综合利用所学理论知识和设计技能解决实际问题的能力，是对我们所学知识的一次全面训练和提高。在设计过程中，梁通老师给了我们很大的帮助，尽管他自己的工作很忙，总是尽可能的抽出时间来悉心指导我们，帮我们解决了许多设计难题，我在此表示万分感谢。同时，其他组的指导老师以及同学也给了我们很多的帮助。我

38、们在设计中，也充分发挥了自己的所学，期间查阅了许多工程书籍，以及参照了许多国内已建水电工程，这大大开阔了我们的设计视野，有效的提高了我们独立分析问题和解决问题的能力。本次毕业设计成果为：设计说明书一份、设计计算书一份、设计CAD大图*张。由于是初次设计实际工程，有些地方思路不是很清晰，出错是在所难免的，请老师批评指正，谢谢！内容提要这次我的毕业设计是瀑布沟水电站厂房的初步设计，其主要内容由以下五大块组成：1.水电站主要设备的选择：包括水轮机、蜗壳、尾水管、发电机、调速器、厂房起重设备及主变压器等；2.水电站引水系统的设计：包括厂房枢纽型式的选择、引水建筑物的组成、尾水系统的布置等；3.调节保证

39、计算：包括调压室的设计、机组关闭时间的确定等；4.厂房设计：包括厂房尺寸的确定、厂内设备及其布置、副厂房的结构布置；5.压力管道的结构设计：包括压力管道钢衬厚度的计算、钢衬的抗外压失稳计算。该说明书是毕业设计的一部分，主要用来说明设计依据，具体的设计结果详见设计计算书。第一章.瀑布沟水电站工程概况一 概述瀑布沟水电站位于长江流域岷江水系的大渡河中游，地处四川省西部汉源和甘洛两省境内。电站采用堤坝式开发，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合利用效益的大型水电工程。瀑布沟电站系从下游算起的第5级，装机规模330万KW，保证出力92.6万KW，多年平均发电量145.8亿KW/h。电站额定水头148

40、m，单机引用流量417m3/s。电站拦河大坝为砾石土直心墙堆石坝，水库正常蓄水位850.00m，汛期运行限制水位841.00m，死水位790.00m，水库库容53.9亿m3，其中调洪库容10.56亿m3、调节库容38.82亿m3，为季调节水库。二 瀑布沟水电站的作用1 综合作用：本电站是以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合利用任务的工程。由于具有较大库容，可调节流量，拦截泥沙，对下游水电站有较大效益。2发电：本电站装机容量330万KW，保证出力92.6万KW，多年平均发电量145.8亿KW/h。由于水库调节，提高枯水期下泄流量，下游龚嘴和铜街子两电站将增加保证出力21.5万KW，枯水期电量7.8亿

41、KW/h。3 漂木：利用河道漂木送木材是大渡河流域木材运输的主要形式。水库形成后，将木材在库内收漂，拖运至坝前，从木材联合运输机过坝，年过木量100万m3。4 防洪：水库预留一定的防洪库容，通过洪水期水库调节，可削减下泄洪峰流量，使下游乐山市沙湾区40余个江心洲（居民3万多人）的防洪标准从不足2年一遇提高到5年一遇，同时提高了下游2个已建电站的防洪标准。5 拦沙：瀑布沟坝址悬移质年输沙量占龚嘴水库年输沙量的85.3%，瀑布沟水库运行50年，泥沙出库率仅12.3%，能有效的解决龚嘴和铜街子两电站因水库泥沙淤积对电站安全运行的影响，缓解龚嘴水库淤积对成昆铁路安全运营的威胁。6 航运：大渡河下段沙湾

42、以下为通航河段。瀑布沟水库调节后，汛期下泄流量减少，枯水期下泄流量增加250300 m3/s，改善下游航运条件。三基本工程资料1水库水位：校核洪水位851.32 m3/s 设计洪水位847.63 m3/s正常蓄水位850.00 m3/s 汛期限制水位841.00 m3/s死水位790.00 m3/s2下游尾水位：校核洪水尾水位679.84 m3/s 设计洪水尾水位678.90 m3/s正常尾水位669.80 m3/s 最低尾水位667.60 m3/s3机组工作水头：最大工作水头181.70 m3/s 最小工作水头114.30 m3/s额定工作水头148.00 m3/s 第二章 水电站主要设备的

43、选择一.水轮机的选择1 水轮机型号的选择由设计资料可以知道，该水轮机最大工作水头Hmax=181.7m，最小工作水头Hmin=114.3m，额定工作水头Hr=148m。混流式水轮机结构简单，运行稳定，效率高，应运广泛，切适用水头在30700m，故优先选择混流式水轮机。查混流式水轮机模型转轮主要参数表，初步选定HL200，HL180两种型号。在最优工况下效率分别为：200=90.7%、180=92.0%；汽蚀系数：200 =0.088、180=0.075。所以选用HL180 水轮机。2转轮直径的计算其中：水轮机的额定出力，可由发电机的额定出力（即机组容量）求得。即 为发电机效率，对于大中型发电机

44、取=9698%。水轮机的单位流量，在水轮机以额定出力工作时，应选用在限制工况下的值进行计算，可以由水轮机模型转轮主要参数表中查得。水轮机的设计水头。原型水轮机在限制工况下的效率，由于转轮直径尚未求得，效率修正值也不能计算，所以得不出确切的值。计算时可根据经验初步假定（一般为限制工况下的增加2%3%），待求得后再作校核。将以上各值代入(2-1)式中便可计算出转轮直径，该直径尚须按规定的系列尺寸选用相近而偏大的标准直径， 选用与之接近而偏大的标准直径D1=6.5m。5 水轮机转速的计算在原型水轮机的最高效率的情况下：考虑到制造工艺水平的情况，取1=1%；由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基

45、本相似，故认为2=0，则效率修正值：式中 考虑工艺水平影响的效率修正值； 考虑异形部件影响的效率修正值。由此便可得出水轮机在限制工况下的效率为 （2-3）式中 模型水轮机在限制工况下的效率，可查水轮机模型转轮主要参数表得到。由上式计算出的效率应和前面式2-1假定的效率相同否则应将该值带入计算。为了使水轮机在加权平均水头下有最高的效率，上式中的单位转速应采用最优单位转速；水头应采用加权平均水头。由此可将上式改写为 式中 原型水轮机的最优单位转速，同样，计算得的转速亦需按规定选用相近的发电机标准同步转速，并使其略大于计算得的转速，这样可使发电机具有较小的尺寸和重量。最终选用与之接近的标准同步转速4

46、工作范围的验算在选定，的情况下，=0.86m3/s。水轮机的和各种特征水头下相应的值分别由计算得出：则水轮机的最大引用流量Qmax为：对值在各水头下的计算公式如下：按水轮机的最大水头、最小水头，以及所选定的直径、转速计算出单位转速和；按设计水头和所选定的直径计算出水轮机以额定出力工作时的最大单位流量。然后在水轮机主要综合特性曲线图上分别作以、和为常数的直线，这些直线所包括的范围即给出了水轮机的相似工作范围，若此范围包括了主要综合特性曲线的高效率区时并在5%出力限制线以左时，则认为所选定的和是满意的，否则应适当调整或的数值。在HL180水轮机的模型综合特性曲线图上，分别画出=820L/min、=60.3、=76.0的直线，在图上我们可以看到这些直线所标出的水轮机相似工作范围基本上包括了特性曲线的高效率区，所以对所选定的直径D