某水电站厂房机组选型及调压室结构设计说明书

目录

摘要3

Abstract4

第一章设计基本资料6

1.1地理位置6

1.2水文与气象6

1.3工程地质8

1.4交通状况8

1.5既给设计控制数据9

第二章枢纽布置、挡水及泄水建筑物9

2.1枢纽布置9

2.2挡水及泄水建筑物9

2.3坝内构造22

2.4溢流坝消能抗冲刷措施23

第三章水能规划24

3.1特征水头Hmax、Hmin^Hr>Hav的选择24

3.2水轮机选型比较25

第四章水电站引水建筑物30

4.1引水隧整体布置30

4.2细部构造31

第五章水电站厂房39

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

5.1厂房内部结构39

5.2主厂房尺寸47

5.3厂区布置49

第六章专题：调压室结构计算50

6.1荷载计算50

6.2配筋计算58

参考书目64

2

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（碎非溢流坝）,

泄水建筑物（砂溢流坝），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238.0m（千年一遇），相应的下泄流量4600m3/s；校核洪水

位240.0m（万年一遇），相应的下泄流量8350m3/s；正常挡水位230.0m.。

本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程241.0m。坝底高程

113m。最大坝高128.0m。上游坝坡坡度1：0.15,下游坝坡坡度1：0.74,溢流

坝堰顶高程229.3m。

引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长1064m。洞径8.0m,调压室位

于厂房上游210m左右处，高程245m的山峦上，型式为大井小井分离布置差动

式调压室。

厂房位于下游荻青位置。设计水头94.6m,装机容量4X4.0=16万kw,主厂

房净宽17.0m,总长77.0m（包括装配厂及端部副厂房）。水轮机安装高程116.1m,

发电机层高程124.5m,安装场层高程124.5m。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，坝址与厂区通过公路（公路段和遂洞段）连

接，形成枢纽体系。

另外，本设计还对调压室结构进行了布置结构计算。

由此可见，本设计是合理可行的。

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

Abstract

TheWuxijianghydropowerstationislocatedinHuNanTownin

Zhejiangprovince,whichbelongstoachainofexploitation.

Accordingtothedemandoftopographicform,1choosediversion

hydropowerstation.Thegeologyconditionisgood.Themain

constructionconcludethewaterretainingstructure(theconcretenon

-over-falldam),thereleaseworks(theconcreteover-falldam),the

diversionstructure(pressureseepagetunnel,thesurge-chamber),andthe

surfacepowerstation.

Thedesignwaterlevelis238.0m,itscorrespondingflowamountis

4600m3/s.Thechecklevelis240.0m,itscorrespondingflowis8350

m3/s.Theregularwaterretaininglevelis230.0m.

Thedamsiteisneartheformersaddle.Thecrestelevationofthe

non-over-falldamis241.0m,andthebaseelevationis113m,Themax

heightofthedamis128.0m,Theupstreamdamslopeis1:0.15,the

downstreamdamslopis1:0.74,thespillwaycrestelevationis225.0

m.Theinduceroftheseepagetunnelislocatedattherecessplace,The

lengthoftunnelis1064m,thediametricofwhichis8.0m.The

surge-chamberislocatedatthemountain,whichis210mfromthework

shopbuildingandistypeisdifferentialmotion.

4

Theworkshopbuildingislocatedatdownstream,thedesignlevelof

theturbineis94.0m,theequippedcapacitoris16X104kw,theclean

widthis17.0m,itswholelengthis77.0m.Thefixleveloftheturbineis

116.1m,andtheheightIfdynamois124.5m,theleveloftheadjustment

bayisalso124.5m(thesameasthedownstreamwaterlevel).Nearthe

workshopbuilding,thereareswitchstationandthemaintransformerand

soon.

关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水

轮机；选型；引水隧洞；调压室；厂房。

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

第一章设计基本资料

1.1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。

1.2水文与气象

1.2.1水文条件

湖南镇坝址断面处多年平均径流量为83.0m3/so

表1-1坝址断面处山前峦水位〜流量关系曲线

水位(m)122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5

流量(m3/s)105010020050010002000

水位(m)130.1132.6135.3137.6139.8141.8

流量(m3/s)300050007500100001250015000

6

山前峦水位流量关系曲线

——山前峦水位

流量关系曲

线

水位

表1-2电站厂房处获青水位〜流量关系曲线

水位(tn)115115.17115.39115.57115.72115.87116

流量(m3/s)1020406080100120

水位(m)116.13116.25116.37116.47117.05117.9118.5

流量(m3/s)1401601802004007001000

水位(tn)119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8

流量(m3/s)15002000300040006000800010000

获青水位流量关系曲线

—获青水位流量关

系曲线

水位

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

1.2.2气象条件

乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温10.4C,月平均最低气温4.9C,

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。

1.3工程地质

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0.5m以下，或大片基岩出露，河床部分厚约2〜4m。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2〜12m,

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11〜26m,右岸15〜34m。岩石透水性小，相对

抗水层（条件吸水量0.01L/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10〜12m,右岸6〜9m,河中6〜8m,

坝体与坝基岩石的摩擦系数采用0.68o

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0.5〜0.8m,两岸岩石完好。

本区地震烈度小于6度。

1.4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。

8

1.5既给设计控制数据

a.校核洪水位：240.00m,校核最大洪水下泄流量8350m3/s。

b.设计洪水位：238.00m,设计洪水最大下泄流量4600m3/s。

c.设计蓄水位：230.00m

d.设计低水位：198.00m

e.装机容量：4X40MW

第二章枢纽布置、挡水及泄水建筑物

2.1枢纽布置

2.1.1枢纽布置形式

因坝址附近河道蜿蜒曲折，多年平均径流量83.0m%,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100m处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水

□o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。

2.1.2坝轴线位置选择

根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择轴线应满足：尽量选择在河谷狭窄的

地方；尽量避开较大的裂隙；满足施工条件的要求。综合考虑后选择的坝轴线与

左岸的交点坐标为(20679191,3176358),与右岸的交点坐标为(20679640,

3176358),穿过右岸部分裂隙，避开左岸裂隙；坝轴线总长约440m,o由于坝轴

线较短，穿过裂隙不多可作地基处理。

2.2挡水及泄水建筑物

2.2.1坝高确定

根据水电站装机16万kw,水库总库容15.84X108m3,取工程等级为一等，主要

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

建筑物级别：1级，次要建筑物：3级，临时建筑物：4级。

2.2.1.1坝顶超出静水位高度Ah的计算

本水电站未给出风速资料，参照工程经验，校核情况取浪高影响h=0.8m,

设计情况取浪高影响h=0.5m。

he——查《水工建筑物》（上）河海大学出版社P53表2-8

基本组合：hc=0.7m,特殊组合hc=0.5m

△h设=力+hc=1.5m

△h校=h+hc=1.0m

2.2.1.2坝顶高程

厂设计洪水位+Z\h设=239.5m

坝顶高程=

校核洪水位+△!!校=241.0m

取坝顶高程为241.0m

查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程113.0m,由此知大

坝实际高度为241.0-113.0=128.0m。

2.2.2挡水建筑物—混凝土重力坝

2.2.2.1基本剖面

由于电站形式为引水式，故坝上游侧无有压进水口，上游坝坡坡度不受限制,

a.由应力条件公式确定坝底的最小宽度：

(2-1)

10

b.由稳定条件公式确定坝底的最小宽度:

B=期

(2-2)

代-a)

/o

式中B——坝底宽度；

H——实际坝高(基本剖面H=238-113=125m)；

Yc坝体材料容重，取24kN[m'；

Yo——水的容重，取KUN//；

a扬压力折减系数，取0.3；

K——基本组合安全系数，查《水工建筑物》表2—7为K=L1。

两种条件所求得的坝底宽度分别为：B=86.26m及B=96.29m。

初步拟定坝底宽度为92.5m,下游坡度为m=92.5/125=0.74。

2.2.2.2实用剖面

考虑运行交通及施工的要求坝顶宽度取为：

B=(8%〜10%)H=llm

灌浆廊道距坝底5m,距上游坝面14.7m,廊道宽2.5m,高3m

为了利用水重增加稳定，上游面距坝底50m处以下设一折坡，坡度取为:

n=0.15

实际的坝底宽度为

B=92.5+50X0.15=100m

剖面示意图如下:

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

图2T非溢流坝剖面示意图

2.2.2.3坝底面的应力及稳定分析

（1）荷载的计算

图2-2非溢流坝荷载分布示意图

（图中坝底面设有上下游排水，扬压力有三次折减，折减系数自左至右分别为:

a=0.25；a1=0.2；a2=0.5）

计算结果列表如下:

表2-1设计状况下的荷载计算

12

用

荷载荷载荷载值荷载作对截面形心

臂

名称符号(KN)方向力的弯矩值

I

m)(KNm)

r'l'RW14625724.353561357.95

Pi78125―►41.673255468.75

水压力P21824<―3.76748.8

P37500146.25346875

P41349.8]42.957906.42

U111940.25t43513430.75

扬压力U22823t3290336

U310019.5t110019.5

U44798.9t40191956

浪压力PL14.4—►1251800

表2-2校核状况下的荷载计算

荷载荷载荷载值荷载作用对截面形心

名称符号(KN)方向力臂的弯矩值

(m)(KNm)

自重W14625724.353561357.95

P180645-A42.333413971.4

水压力P22668«—7.720543.6

P37650I46.25353812.5

Pt1974.4]41.4581838.88

Ui12325.25t43529985.75

扬压力U22979t3295328

u310715.5t110715.5

Ud5803.9t40232156

浪压力Pl.5.8—►127736.6

注：表中荷载值为坝体单位长度1m的荷载大小。

(2)稳定分析计算

利用下述公式计算:

(2-3)

式中：K一一抗滑稳定安全系数(设计情况取1.1,校核情况取1.05)；

f——滑动面上的抗剪摩擦系数(采用0.68)；

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

2卬一一作用在滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和；

£p——作用在滑动面以上的力在水平方向投影的代数和;

u——作用在滑动面上的扬压力。

计算结果为：

设计情况下：K=l.满足稳定要求；

校核情况下：K=1.08>1.05,满足稳定要求。

（3）应力分析计算

利用下述公式计算：

a.水平截面上的边缘正应力：

BB-

BB

式中一一作用在计算截面以上全部荷载的铅直分力总和；

ZM——作用在计算截面以上全部荷载对截面形心的力矩总和;

B一一计算截面沿上下游方向的宽度。

b.边缘剪应力：

7="v+p“_p

式中p,p'——分别为计算截面上下游的水压力强度;

n,m分别为上下游坝面坡率。

14

C.铅直截面上的边缘正应力:

4=(P-P“)-(P-P"一%)、

"("\/n"\2I

-Pu)+^y+PU-P

(2-6)

式中P“，P；——分别为上下游边缘扬压力强度。

d.边缘主应力：

0=(1+〃2)b；_(p-p“)”2、

%=P'-P,,

(2-7)

cr；=(1+4)CT；—(p"—p：)加、

»

w=p-pu,

(2-8)

计算结果列表如下：

表2-3坝底面应力计算表

设/Vb;

Tr*(Jcy21

计x%

情

况

1371.851138.65-205.8842.630.9623.51402.701762.20

校

核(JyTT*a；CT色

情

况

1371.021248.7-197.55924.129.6683.81346.601932.60

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

注：表中各应力值单位为(KPa)。

经过计算，坝底面没有出现拉应力，剖面满足应力条件要求。

2.2.2.4上游折坡点所在平面的应力分析

(1)荷载的计算

图2-3折坡点平面荷载示意图

计算结果列表如下：

表2-4设计状况下的荷载计算

荷载荷载荷载值荷载作用对截面形心

名称符号(KN)方向力臂的弯矩值

(m)(KNm)

自重Wi20644.8122.25459346.8

W235703.22.0874262.66

水压力P128125—►25703125

扬压力U13046.9t24.574649.05

U24593.75t3.2514929.7

浪压力PL14.4―►751080

表2-5校核状况下的荷载计算

作

荷载荷载荷载值荷载用对截面形心的

力

名称符号(KN)方向臂弯矩值(KNm)

(m)

自重W120644.8122.25459346.8

W235703.212.0874262.66

16

水压力P129645-A25.67760987.2

扬压力U13128.1t24.576638.45

U24716.25t3.2515327.81

浪压力PL5.8-A77446.6

(2)应力分析计算

采用计算公式同式(2-4)〜(2-8)

计算结果列表如下：

表2-6上游折坡点所在平面应力计算

设

计%b；TT*32,b;

情

况429.51331.80985.60729.3429.502061.10

校

b;

核%WTT**6

情

况299.81425.401054.80780.5299.802205.90

注：表中各应力值单位为(KPa)。

经过计算，上游折坡点所在平面没有出现拉应力，剖面满足应力条件要求。

2.2.3泄水建筑物一混凝土溢流坝

2.2.3.1堰顶高程

考虑到基岩存在挤压破碎带，故取设计状况下的单宽流量q=65n?/s,则溢流

坝前缘总净宽L=4600/65=70.7m,设计状况下洪水下泄量忽略发电引水部分。

溢流堰闸孔数初定n=5,每孔净宽b=14m

计算堰上水头(设计状况下)

Q=Lsm而H〃3(2-9)

式中Q=4600m3/5

m—流量系数，设计水头下取0.5

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

£一侧收缩系数，取£=0.9

g—重力加速度，取g=9.81%2

计算得Ho设=10.3m

校核状况下

Q=Lsmy[2gH2/3（2-10）

式中Q=8350m3/5,6=0.9,m=0.5

计算得Ho校=15.3m,

堰顶高程=设计洪水位-H。设=227.7m

堰顶高程=校核洪水位-H。校=224.7m

考虑闸门的布置要求，初定堰顶高程为：

V=224.7m,正常蓄水位230m

取闸门高度10m,闸墩厚度d=4m

2.2.3.2溢流坝实用剖面设计

(1)溢流面曲线

堰顶最大水头”max=校核洪水位••堰顶高程=15.3m

设计堰上水头Hd=85%H,nax=13.0m

溢流面曲线采用WES曲线

Xn=KHdn-'y(2-11)

式中外—定型设计水头

K.n—与上游坝面坡度有关的系数和指数(查手册知k=2.0,n=1.85)

则Y=x185/(2X13.0°85)=XI85/17.7

堰顶点上游椭圆曲线

V1（见7）2

（2-12）

（〃凡）2（犯）2

取a=0.3

18

b=a/(0.87+3a)=0.17

则椭圆方程为：

x2,(1.82-y)2

十

(3.9)2(2.2)2

对WES曲线求导，令其结果为下游坝面坡度，得出曲线与直线段切点的横坐

标为x=20.31,代入坝面直线方程：y=x/0.74-13.3

得出y=14.15,代入曲线方程得出y=14.83,

据此,将溢流坝顶点向下游平移（14.83-14.15）X0.74=0.5mo

直线段为原基本剖面坝面直线。

下部反弧段采用圆弧曲线，由R/H=0.3〜0.7确定反弧半径为R=32m。

（2）消能设计

拟采用挑流消能方式：

下游最高尾水位136.1m,根据鼻坎应高出下游水深1〜2m,取鼻坎

高程为137m,高度为

h=137-113=24m；鼻坎挑角取a=25。

由图量得鼻坎伸出基本剖面长度L=13.0m。

由于L/h=13.0/27=0.48<0.5,不必验算鼻坎截面应力。

反弧处水深计算查《水力学》（下）P53取夕=0.95,由公式

2

T°=""+2；叽;(2-13)

式中To总有效水头

Heo——临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）

6——流速系数查表取0.9

设计情况下：T°=238-136.1=101.9m；单宽流量q=4600/70=56.7m/s

经试算得：hc0=1.41m；反弧段流速v=q/hco=56.7/1.41=46.6m/s

校核情况下：T°=240-136.1=103.9m；单宽流量q=8350/70=l19.3m/s

经试算得：hc0=2.42m；反弧段流速v=q/hco=l19.3/2.42=49.3m。

2.2.3.3坝底面的应力及稳定分析

（1）荷载的计算

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

计算方法与非溢流坝相同，结果列表如下：

表2-7设计状况下的荷载计算

荷载荷载荷载值荷载作用对截面形心

名称符号(KN)方向力臂的弯矩值

(m)(KNm)

自重W15474014.252258410

动水PX972•<—2423328

压力PY3773.73138.75146232.04

P177746.55—►41.673239699

静水P21824«—6.3711618.88

压力P37500153397500

U111940.25t49.75594027.4

扬压力U22823t38.75109391.3

U310019.5t9.7597690.13

U44798.9t40191956

表2-8校核状况下的荷载计算

荷载荷载荷载值荷载作用对截面形心

名称符号(KN)方向力臂的弯矩值

(D1)(KNm)

自重W15474014.252258410

动水Px1867.4■<—2444817.6

压力PY7274.8838.75281901.6

20

P180072.55―►41.673336623

静水P22668«—6.3716995.16

压力P3765053405450

U112325.25t49.75613181.2

扬压力U22979t38.75115436.3

U310715.5t9.75104476.1

U45803.9t40232156

注：表中荷载值为坝体单位长度1m的荷载大小。

（2）稳定分析计算

利用公式（2-3）计算:

计算结果为：

设计情况下：K=1.24>1.1,满足稳定要求；

校核情况下：K=1.22>1.05,满足稳定要求。

（3）应力分析计算

利用公式（2-4）〜（2-8）计算：

计算结果列表如下：

表2-9坝底面应力计算表

设

计*6TT*%O,6,0;

情

况

608.11786.35-91.221321.913.7978.2621.8302764.50

校

核TT*a；0b2>er;

情

况

544.11895.6-81.611402.712.21032556.3102933.60

注：表中各应力值单位为（KPa）。

经过计算，坝底面没有出现拉应力，剖面满足应力条件要求。

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

2.3坝内构造

2.3.1坝顶结构

2.3.1.1非溢流坝

坝顶宽11m,两边设栏杆，路面中间高，两略边低，呈圆拱状，以便于排水,

道路两旁设排水管，具体布置见大图。

2.3.1.2溢流坝

溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出4m,向下游伸出8.5m,故坝顶总宽

为23.5m,坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两道闸门，上游侧设事故检修闸门，

堰顶稍偏下游布置工作闸门。闸墩宽度4m,边墩2m,故溢流坝段总长86m,闸

门门槽深1m宽1.5m。

2.3.2坝体分缝

2.3.2.1纵缝

溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为25m,具体位置见正图

2.3.2.2横逢

溢流坝段的横逢分在闸墩中间，每个闸墩分一逢；非溢流坝段分逢从溢流坝

段两侧边墩起每隔25m分一条横逢。上游侧设有三道止水片。具体见正图。

2.3.3坝内廊道

沿灌浆廊道向上，间隔30m布置一层廊道，共分三层，每层纵向廊道布置向

下游延伸的横向廊道，并在下游再布置一条纵向贯穿廊道作为连接。非溢流坝段

除底层廊道横向不贯穿至下游外，其余横向廊道均贯穿，非溢流坝段横向廊道连

接两排纵向廊道。

为了进一步减小扬压力以利于坝体的稳定，坝基面上下游布置了两道主排水

22

廊道。

灌浆廊道尺寸宽3m,高4m,除灌浆廊道外，其余廊道尺寸宽2m,高3m,

由于上游坝面折坡点较低，故廊道上下垂直布置，排水管亦垂直布置。

2.3.4坝基地基处理

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，除适当国深表层

碎塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜并和平洞，然后用碎回填密实，形成由碎

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填充物，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了裂隙，采用碎梁和碎拱进行加固，具体分法是将

软弱带挖至一定深度后，回填险以提高地基局部地区的承载力。

2.4溢流坝消能抗冲刷措施

消能方式采用挑流消能

挑距按下式计算

222

L=—[v,sinccosa+v,coscz-Jy,sin«+2g(h]+/22)]

g

(2-14)

式中L水舌距(m)；

Vi——坎顶水面流速(m/s)可取坎顶平均流速V的1.1倍；

a——鼻坎挑射角度；

h,一一坎顶平均水深在铅直方向的投影；

h2——坎顶至河床表面高差(m)；

g重力加速度。

计算得L=248.7m

冲刷坑深度按下式计算

、=2.44左；靖89"。.U(2-15)

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

式中tr冲刷坑深度

H上下游水位差

hk一—取决于出坎单宽流量g的临界水深,

k'r一一取决于岩石抗冲刷能力的无因次参数，对于坚硬岩石9匚0.7~人

1此处取1.1

t一一下游平均水深

计算得tr=8.2m。

L〃,.=248.7/8.2=30.3>5,满足要求。

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1m宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措

施即可。

第三章水能规划

3.1特征水头Hmax、Hmin、Hr、Hav的选择

3.1.1最大水头Hmax

a.校核洪水位下四台机组满发情况：

上游水位为240m,忽略发电引用流量，由下泄流量8350m/s查狄青水位流量

曲线得下游水位为128.15m。取水头损失为3%,则最大水头为

Hmax=(240-128.15)X3%=108.49m

b.设计洪水位下四台机组满发情况：

同样,Hmax=(238-123.94)X3%=110.64m

c.设计蓄水位下一台机组发电情况：

上游水位为230m,效率n=n水xn电=90%X96%=86.4%

假定单机引用流量Q,由式Q=N/9.81Hn试算得出最大水头为

Hmax=lll.24m,此时Q=42.4m/s

综上，最大水头为111.24m

24

3.1.2最小水头Hmin

取设计低水位下四台机组满发情况：

上游水位为198m,效率n=86.4%

同样假定单机引用流量Q，由式Q=N/9.81Hn试算得出最小水头为

Hmin=78.97m,此时Q=59.76m/s

3.1.3平均水头Hav

平均水头=上游平均水位-下游平均水位-水头损失

对于引水式电站，上游平均水位为压力前池正常水位与最低水位平均值，即

(230+198)/2=214m

下游平均水位取四台机组满发情况，同样经过试算可得出平均水头为

Ha、,=94.6m,止匕时Q=50.Om/s

3.1.4设计水头Hr

引水式电站取Hr=Ha、，=94.6m

3.2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，适合的有HL200和HL180

两种型号，下面将对它们比较方案进行选择。

3.2.1HL200水轮机方案的主要参数选择

3.2.1.1转轮直径立

查《水电站》表3-6得限制工况下单位流量GM=950L/S=0.95m3/S效率7”

=89.4%,由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q=°；M=0.95m3/S,

假定效率n=91.1%

水轮机额定力N尸4X104/96%=41700kW

设计水头Hr=Ha、=94.6m

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

一」9.81Q；1师=2.31m

(3-1)

取之相近而偏大的标称直径Di=2.5m

3.2.1.2转速n计算

查《水电站》表3-4HL200最优工况下单位转速""=68r/min,初步假定原

型为"=n'<mi=68r/min

〃历其68x7946”公

n===264.55

A2.5r/min(3-2)

选用与之接近的同步转速n=250r/min

3.2.1.3单位转速n的修正值

查《水电站》表3-4,HL200最优工况下nMmax=90.7%,模型转轮直径

DiM=0.46m

"max=1一°一max)j=93.4%

则原型效率V2

其中〃Mmax模型最优工况下效率；

DIM——模型转轮直径。

的=93.4%-90.7%=2.7%

考虑制造工艺差异性，取△〃=△〃-&=2-7%-1%=1.7%

"max=max+△〃=90.7%+1.7%=92.4%

n=nM+477=89.4%+1.7%=91.1%与假定值相同。

瓯1=nioM(J.max/.Mmax一1)(3-3)

由于丽；/及;。M=初max仞MmaxT=L9%〈3.0%,

故单位转速可不加修正，2也可不加修正

最后求得n=91.1%,Di=2.5m,n=250r/min

26

3.2.1.4工作范围检验

在Hr，Nr条件下

9m”-98ID；“，历〃=0.811/〃3/5<0.95加/5

(3-4)

则水轮机最大引用流量Qmax=QimaxD/屈=49.24m3/S

与特征水头Hmax、Hmin、凡相对应的单位转速为

〃min=皿/J"max=59.26r/min

“max=nD\疯^=70.33〃min

nr-nDx=64.26r/min

3.2.1.5吸出高度Hs计算

设计工况下参数〃“=77.11r/min

□max=811L/s

气蚀系数。=0.084

修正值Ab=0.019

V

Hs=10.0(cr+Acr)//

900(3-5)

式中V——水轮机安装位置的海拔高程，在初始计算时取下游平均水位海

拔110m；

H水轮机设计水头。

计算得Hs=0.134m,

3.2.2HL180方案主要参数选择

3.2.2.1转轮直径立

查《水电站》表3-6得限制工况下单位流量QiM=860L/S=0.86m3/S效率

某水电站厂房机组选型及调压室结构设计

"M=89.5%,由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量储=

=0.86m3/S,假定效率n=90.8%

水轮机额定力Nr=4义104/96%=41700kW

设计水头Hr=Ha、，=94.6m

V9-81Q凡即=2.43m

取之相近而偏大的标称直径Di=2.5m

3.2.2.2转速n计算

查《水电站》表3-4HL180最优工况下单位转速"皿=67r/min,初步假定原

型々"="i〃，，，=67r/min

%。亚T67x794.6

n===260.66

£>,2.5

选用与之接近的同步转速n=250r/min

3.2.2.3效率修正及单位参数修正

查《水电站》表3-4,HL180最优工况下nMmax=92%,模型转轮直径

DiM=0.46m

〃max=＞（I-〃材max）=94.3%

则原型效率vA

△77=94.3%—92%=2.3%

考虑制造工艺差异性，取4=2.3%-1%=1.3%

"max=max+△〃=92%+1.3%=93.3%

"=%+△〃=89.5%+1.3%=90.8%与假定值相同。

由于M/%”=Mmax/〃MmaxT=L4%〈3.0%,