沙溪口水电站设计及发电机层楼板设计计算书

第一章枢纽布置3第二章重力坝挡水坝段设计421剖面设计4211坝顶高程5212坝顶宽度6213廊道的布置6214剖面形态622坝体稳定分析和应力校核7221设计蓄水位时（一台机组满发）7222设计洪水位时1022校核洪水位时13第三章重力坝溢流坝段设计1531溢流坝段空口尺寸拟定1532溢流坝段剖面设计16321堰顶高程16322堰面曲线17323上游曲线17324反弧段半径的确定1733坝体稳定分析和应力校核17331设计蓄水位时（一台机组满发）18332设计洪水位时20333校核洪水位时23第四章消能建筑物设计2641戽角2642反弧半径2643戽底高程和戽池长度2744戽坎高度2745尾坎27第五章水电站建筑物设计2751特征水头的选择2752水电站水轮机组的选型305ZZ460水轮机方案的主要参数选择31ZZ560水轮机方案的主要参数选择33HL310型水轮机方案的主要参数选择3753蜗壳和尾水管的计算4154发电机的选择与尺寸估算43541水轮机发电机主要尺寸估算43542发电机外形平面尺寸估算44543发电机外形轴向尺寸计算45544发电机重量估算45545水轮机重量估算46546变压器选择及布置4655调速器与油压装置的选择46551调速功计算47552接力器的选择47553调速器的选择48554油压装置4956厂房起吊设备的选择4957主厂房各层高程及长宽尺寸的确定50571水轮机组安装高程50572尾水管地板高程和厂房基础开挖高程51573水轮机层地面高程51574发电机楼板高程和安装场高程51575吊车梁轨顶高程52576屋顶面高程52577厂房总高52578主厂房平面尺寸的设计5258水电站副厂房布置53581位置的确定53582高程及平面尺寸的确定53592拦污系统设计5459水电站厂房的稳定计算56591正常水位运行工况56591校核洪水运行工况58592机组大修工况59第六章专题发电机层楼板结构设计及计算6161设计资料6162设计依据61641梁格布置62642各构件截面尺寸初估6364板的计算64641荷载计算64642S1区楼板计算65643S3区楼板计算68644S4区楼板计算70645S6区楼板计算71646双向板另一方向计算73647S2、S5、S7区楼板配筋7465非框架梁的计算74651L1梁计算74652L4梁计算77653L5梁计算79654L8次梁计算82655其余非框架梁配筋84656非框架梁裂缝宽度验算84657非框架梁挠度验算8566框架梁的计算86661KL1梁计算86662KL2梁计算91664KL6次梁计算96665其余框架梁配筋98666框架梁裂缝宽度验算98667框架梁挠度验算9968构造配筋设计100681分布钢筋100682箍筋100683腰筋及拉筋101684钢筋支座锚固长度101685分离式配筋101686板与主梁及风罩间附加钢筋101687小次梁配筋102688主次梁间附加钢筋102第一章枢纽布置由沙溪口的水文地质资料可知，坝址位置设计洪水位8800M，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水位关系曲线查得8000M,水头为800M。校核洪水位8850M,同理可查得下游水位8100M，水头为750M，汛期限制水位8550M，设计低水位8200M。本电站水头不高，水深较小，水头在20M左右，水深不足40M，初步设计选择采用河床式厂房发电；洪水期下泄流量较大，河床较宽，可以选择溢流坝表孔泄洪；两岸山体不高，地质状况一般，选择重力坝挡水；考虑通航过木过竹需要，设置较高通航能力的船闸。考虑河床式水电站枢纽布置特点，为保证洪水季节泄水安全迅速，保证水流流态平稳，防止产生回流，初步将泄水建筑物即溢流坝布置在河床中间。经综合分析，确定了左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房布置方案，和左岸厂房河床中部溢流坝右岸船闸布置方案进行比选。左岸船闸中部溢流坝右岸厂房布置方案考虑主河槽位于左河床靠近左岸3050M之间，开挖至弱风化岩层需至4800M高程左右，初步设计布置船闸易于通航需求；沿坝轴线自此至右岸500600M之间，开挖至弱风化岩层需至5700M高程左右，初步设计选择布置溢流坝和河床式厂房，考虑溢流坝洪水期泄洪不对电厂发电造成影响，其间用重力挡水坝衔接；考虑河流右岸交通便利，山坡较缓，易于出线进厂布置，而将河床式厂房置于右岸，且右岸现有铁路线沿河岸通过坝址，将厂房布置在右岸有利于利用铁路在工程施工时建筑材料的转运及机电设备安装时机电设备的运输。枢纽布置沿坝轴线从左岸至右岸的水工建筑物依次为重力挡水坝、船闸、溢流坝、重力挡水坝、河床式厂房，开关站初步布置于河道右岸装配厂下游。左岸厂房中部溢流坝右岸船闸布置方案由于厂房布置在左岸原主河槽处，厂房施工时需开挖土石方较第一种方案小，相对节省工程投资。但由于开关站布置在河岸处，需要大量块石护岸，所以厂房施工开挖所产生的石料可用于开关站地基铺填，因此，在开挖问题上两种方案实际工程费用相差不大。综上，初步设计采用方案，即左岸船闸河床中部溢流坝右岸厂房方案，并采用重力坝挡水，溢流坝泄洪，消力戽消能。本工程按水利水电枢纽工程等级划分设计标准，确定工程等别为二等，主要建筑物级别二级，次要建筑物级别三级，临时建筑物级别为四级。第二章重力坝挡水坝段设计基本设计参数A水位。上游设计洪水位8800M；校核洪水位8850M；正常蓄水位（汛期限制水位）8550M；下游设计洪水位8000M；下游校核洪水位8100M；正常蓄水位（一台机组发电）6487M。B坝底高程。坝底高程取未风化岩石边界开挖线5700M。C材料重度。混凝土重度可由水工建筑物荷载设计规范取大体积混凝土结构240KN/,水的重度取981KN/。13M03MD岩石抗剪强度。由沙溪口水电站基本情况简要说明中表7得岩石抗剪强度指标建议值知，云母长英片岩与混凝土边界摩擦系数F05，粘聚力C06KG/C，K30，K10521剖面设计211坝顶高程坝顶高程由静水位相应情况下的风浪涌高和安全超高。即坝顶高程静水位H式中HHLHZHC式中HL累积频率为1的波浪高度，M；HZ波浪中心线高出静水位的高度，可用HZ计算，M；MLHCT21HC取决于坝的级别和计算情况的安全超高，M；波浪要素HL由官厅水库公式计算，得312020VGD76VG7531201520MVGD3VGL式中HM波浪高，当20250时，为累计频率5的波高；当202501000时，为累计频率10的波高；20VGV0计算风速，M/S；D风区长度，即吹程，M；A设计蓄水位情况计算风速V0取为30M/S；设计洪水位下吹程D为200KM；得HMM467189302819762112LM3027532152HM/HM1467/880640069由荷载设计规范查表得HP5/HM190,HP1/HM232，所以HP1232/190HP5232/190HM179MHZHC05MMLHCT21708921473则HH1HZHC1790708052998M坝顶高程正常蓄水位H8552998885MB校核洪水情况计算风速V0取为15M/S；校核洪水位下吹程D为200KM；得HMM6170895120897623112LM95302753122HM/HM0617/885640029由荷载设计规范查表得HP5/HM192,HP1/HM289所以HP1289/192HP5289/192HM093MHZHC04MMLCT213809073142则HH1HZHC0930383041713M坝顶高程正常蓄水位H88517139021M坝顶桥梁采用装配式钢筋混凝土结构，桥下会有过流，为使工作桥与水流保持一定距离。并考虑其他因素，取重力坝坝顶高程取9150M212坝顶宽度非溢流坝的坝顶宽度一般可取为坝高的810（即27234），且不小于3M。由本水利枢纽非溢流坝坝高91557345M可初步取坝顶宽度为4M，为了满足设备布置和双线交通的要求，最终选定坝顶宽度为10M。213廊道的布置坝体内灌浆廊道上游壁到上游坝面的距离应不小于005010倍水头，且不小于45M，取4M，宽度253M，取25M。高度34M，取3M。坝体纵向排水检查廊道考虑坝高较小，只设基础排水廊道，高取2M，宽取15M。灌浆廊道距离基岩面距离不宜小于15倍底宽，即1525375M，取4M。214剖面形态因本水利枢纽坝址摩擦系数较小，所以不能按常规坝体设计。按应力条件确定坝底最小底宽上游0125，则，MHBC23401250125894342110其中，30/MKN3/KNC1河床底高程，H91557345M57按稳定条件确定坝底最小底宽，MFHBC431012589450310其中，K105，F05,其余同上。取坝底宽度32M。取上游折坡点为77M，下游折坡点为795M高程处。上游坡N02，下游坡M08图21挡水坝段剖面图22坝体稳定分析和应力校核221设计蓄水位时（一台机组满发）2211荷载计算自重W24054202410345241/218225241/21822514100KN/MM960133828074860451288KN/MM,逆时针上下游水压力上游水压力PX11/285557298139841KNPY1981852854/27259KN/M下游水压力PX21/264875729813038KN/MPY2981648757208/22430KN/MM3984195725914363038262324301390307535KN/MM顺时针扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范DL50771997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为025020050012H102528557M2H205784392MU285575/2573925/2392143927848/2981203606KN/MM85514056240586545488147041244498175505KN/MM顺时针浪压力坝前水深HM285MLM/2142/271M，为深水波PLR0（LL2HLH0）LL/2R0（LM/2）298171179070871/29817171/23343247468704KN/MM3343246247262377234641KN/MM顺时针挡水重力坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析作用效应系数S（）PC103984110303812870437847KN/M抗滑稳定抗力系数R133ACWFRRRFRCW10141001072591024301113041127691127115KN/MMKNR/95163201896512730KN/M740S/MKND59162RSD0满足稳定要求2213应力校核水平截面上的边缘正应力1303284MMKNW106376KNB32M上游垂直正应力26BY649321076841302/MKN下游面垂直正应力2MY22/3边缘剪应力上游边缘剪应力2/8932064MKNNPYYU下游边缘剪应力73MY铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力2222/810649MKNNPPYYUUX下游面水平正压力2222/673MYUYUX边缘主应力上游面主应力2221/4869041KNNPNYUY02U下游面主应力221/97548361MKYY02UP应力满足要求222设计洪水位时2221荷载计算自重W24054202410345241/218225241/21822514100KN/MM960133828074860451288KN/MM,逆时针上下游水压力上游水压力PX11/288057298147137KNPY198111314/28240KN/M下游水压力PX21/280057298125947KN/MPY298180057208/220758KN/MM4713710338240143125947767207589867374738KN/MM,顺时针扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统。P1MKNH/830P2P/516P3K/720P4MNH42U303816055/2160511275/2112714112722548/211608683015778135244774KN/MM1160813766838646157781135241244347617KN/MM顺时针浪压力坝前水深HM285MLM/2142/271M，为深水波PLR0（LL2HLH0）LL/2R0（LM/2）298171179070871/29817171/23343247468704KN/MM3343246247262377234641KNM顺时针2222挡水重力坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析作用效应系数S（）PC1047137102594712870422234KN/M抗滑稳定抗力系数R133ACWFRRRFRCW1014100108240102075811184381229302115378KN/M/MKNR9506132089615370KN/M234010S/MKNRD61952SD10满足稳定要求2223应力校核水平截面上的边缘正应力79916KNMMW123385KNB32M上游垂直正应力26BY4326791351822/MKN下游面垂直正应力2MY22/8边缘剪应力上游边缘剪应力2/5862043MKNNPYYU下游边缘剪应力718MY铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力2222/317043MKNNPPYYUUX下游面水平正压力2222/868MYUYUX边缘主应力上游面主应力2221/749301MKNNPNYUY02U下游面主应力221/6583641KYY02UP应力满足要求22校核洪水位时2231荷载计算自重W24054202410345241/218225241/21822514100KN/MM960133828074860451288KNM,逆时针上下游水压力上游水压力PX11/288557298148670KNPY19811153154/284367KN/M下游水压力PX21/281057298128253KN/MPY298181057208/222602KN/MM4867010584367143128253822602986738729KNM顺时针扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统。P1MKNH/7308P2MKNP/3816531P3H/720P4KU3087165385/21653811765/2117614117623528/211852707451464414112495025KN/MM11852137507458641164641141121244432022KNM顺时针浪压力坝前水深HM315MLM/271/2355M，为深水波PLR0（LL2HLH0）LL/2R0（LM/2）29813550930383355/2981355355/22286KN/MM84683007618229637146KNM顺时针2232挡水重力坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析作用效应系数S（）PC1048670102825312228620649KN/M抗滑稳定抗力系数R133ACWFRRRFRCW10141001084367122602111892651230576114546KN/M/MKNR9503120389614530KN/M75280S/MKND941501RSD0满足稳定要求2233应力校核水平截面上的边缘正应力86417MMKNW122536KNB32M上游垂直正应力26BY643278163152/MKN下游面垂直正应力2MY22/边缘剪应力上游边缘剪应力2/7862043MKNNPYYU下游边缘剪应力5MY铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力2222/34170643MKNNPPYYUUX下游面水平正压力2222/68MYUYUX边缘主应力上游面主应力2221/94506301KNNPNYUY2U下游面主应力221/9754361MKYY02UP应力满足要求第三章重力坝溢流坝段设计31溢流坝段空口尺寸拟定设计洪水流量20500M3/S，校核洪水流量22500M3/S。考虑水电站发电用水（4QMAX2200M/S）及过船泄水和排沙孔泄水等影响，3取Q03500M3/S,考虑坝址下游处河床岩石的岩性，岩体较为完整，抗冲刷能力尚可，故取单宽流量Q70M2/S。设计工况下，取08Q20500M3/SS则QQQ02050008350018100M3/SS校核工况下，取10Q22500M3/SS则QQQ02250010350019500M3/SS则溢流前缘总净宽LQ/Q19500/702785M3/S取孔数N为16孔，溢流坝孔口形式采用初步设计采用开敞式溢流堰，则每空净宽BL/N2714/161696M，取170M。溢流堰闸门采用横轴弧形闸门，考虑将横缝布置在闸孔中间，则闸墩厚度可取稍薄一些，取D3M。则溢流前沿总净宽L0LN1DNBN1D1617153317M。32溢流坝段剖面设计溢流坝基本剖面的确定原则与非溢流坝相同，剖面除应满足强度、稳定和经济条件外，其外形尚需考虑水流运动要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成，内部与非溢流坝段相同。溢流面由顶部溢流段、中部直线段及鼻坎组成，上游面为直线或折线。图22溢流坝剖面示意图321堰顶高程由，得2/30HGMLQ320GMLQ初拟M049092，则可列表计算如下计算情况流量Q侧收缩系数淹没系数流量系数M堰上水头H0堰上水深H堰顶高程设计情况181000920991049104210367764校核情况195000920990049109510887762取两种情况堰顶高程较小者，取7762M。322堰面曲线我国现行采用的为美国WES曲线，其曲线方程为Y1NDKHXHD为定型设计水头。由于校核洪水位为885M，堰顶高程为7762M，所以，HD95；K、N为上游堰面坡度有关的系数。采用WES5型曲线。K1873，N1776。得1075YX76323上游曲线上游曲线由曲线及直线段组成，直线段斜率取11。324反弧段半径的确定由规范混凝土坝设计规范SL3192005对于戽流消能，反弧段半径R与流能比有关，其中E自戽底算起的总能头，88560285M，Q51EGQK单宽流量，为66M3/S，。0147285916K由规范E/R与K的相关曲线查得E/R24,则RE/24285/2411875M,则R12M。33坝体稳定分析和应力校核由于溢流坝段在一个坝段中既有溢流堰部分，又有闸墩部分，坝段之间分缝在溢流堰中间。故在坝体稳定分析和应力校核中应考虑整个坝段的联合受力，应以一个坝段为整体进行分析。331设计蓄水位时（一台机组满发）3311荷载计算自重W4761724（堰重）12558324（墩重）152024（桥重）20981（机械设备中）194208904176720019622920218KNW/20146011KN/MM19420869390417622720020819628/20848055KNM,逆时针上下游水压力上游水压力PX11/285557298139841KN/MPY10下游水压力PX21/264875729813038KN/MPY20V981487188599KN/MM3984195303826238599118471990KN/MM顺时针动水压力由于设计蓄水位时开闸出水时单宽流量较小，故未考虑设计蓄水位时的动水压力。扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统。P1MKNH/59278190P2/06P3K3820P4MNH/9781U2795969905/2699038605/238602163860774010/2873732712583376580255874KN/MM8737318802712513548337605801636106100KN/MM顺时针浪压力坝前水深HM215MLM/2142/271M，为深水波PLR0（LL2HLH0）LL/2R0（LM/2）298171179070871/29817171/23343247468704KN/MM334324624726237723464KN/MM顺时针3312溢流坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析作用效应系数S（）PC103984110303812870437847KN/M抗滑稳定抗力系数R133ACWFRRRFRCW101460111111449812141376108599125051KN/M/MKNR85621403819612503KN/M740S/MKND268521RSD0满足稳定要求3313应力校核水平截面上的边缘正应力M84805547199010610023464246501MKNW1290226KNB416M上游垂直正应力26BMY6395412061902/KN下游面垂直正应力2Y22/74M边缘剪应力上游边缘剪应力2/06395KNNPYYU下游边缘剪应力724MMY铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力222/0KNNPPYYUUX下游面水平正压力MMY边缘主应力上游面主应力2221/63951MKNNPNYUY02UP下游面主应力2221/741KMYUY02U应力满足要求332设计洪水位时3321荷载计算自重W2920218KNW/20146011KNM19420869390417622720020819628/20848055KN/MM逆时针上下游水压力上游水压力PX11/28857298147137KN/ME1033MPY10下游水压力PX21/28057298125947KN/ME767MPY20V9811/22382036640177KN/ME73MM581204KNM顺时针动水压力14502350HCMGQ67819503232E3MKNGQVPX/64OS120E128MMKNGQVPY/4738SINI120M92577KN/MM顺时针扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统。P1KNH/1304890P2MKNP/641082253P3MK/820P4NH/63819U30411160645/216064112825/211282216112822256310/2116196837243691692359748KN/MM1161918566837134424369016923163630678KN/MM顺时针浪压力坝前水深HM24MLM/2142/271M，为深水波PLR0（LL2HLH0）LL/2R0（LM/2）298171179070871/29817171/23343247468704KN/MM334327124726262725551KN/MM顺时针3322溢流坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析作用效应系数S（）104713710259471287041164621524KN/M抗滑稳定抗力系数R133ACCWFRRRFRCW10146011117384104017711184561241292124458KN/MMKNR/056314038196124530KN/M250S/MKND469521RSD0满足稳定要求3323应力校核水平截面上的边缘正应力118045MMKNW133824KNB416M上游垂直正应力26BY6324158061322/MKN下游面垂直正应力2MY22/8边缘剪应力上游边缘剪应力2/0632MKNNPYYU下游边缘剪应力8MY铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力222/0MKNNPPYYUUX下游面水平正压力Y边缘主应力上游面主应力2221/631MKNNPNYUY02UP下游面主应力2221/81KMYUY02U应力满足要求333校核洪水位时3331荷载计算自重W2920218KNW/20146011KNM19420869390417622720020819628/20848055KN/MM逆时针上下游水压力上游水压力PX11/288557298148670KN/ME1050MPY10下游水压力PX21/28157298128253KN/ME8MPY20V9811/23382136643768KN/ME691MM5874484KNM顺时针动水压力14502350HCMGQ06819703232E3MKNGQVPX/45OS120E128MMY/386INSI120M102343KN/MM顺时针扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统。P1KNH/03951890P2MKNP/541672123P3MK/7420P4NH635819U3090165545/216554117725/211772216117722354410/21186470815254281765860232KN/MM11864185570815134425428017658163626368KN/MM顺时针浪压力坝前水深HM245MLM/271/2355M，为深水波则浪压力为PLR0（LL2HLH0）LL/2R0（LM/2）29813550930383355/29813552/22286KN/MM84682957618229137032KN/MM顺时针3332溢流坝的稳定分析采用分项系数法进行挡水坝段稳定分析作用效应系数S（）104867102825312228611714519905KN/M抗滑稳定抗力系数R133ACCWFRRRFRCW10146011118163104376811189461243086126215KN/MMKNR/65701403819651230KN/M50S/MKNRD547265021SD0满足稳定要求3333应力校核水平截面上的边缘正应力124864MMKNW136911KNB416M上游垂直正应力26BY4372641813922/MKN下游面垂直正应力2MY22/85边缘剪应力上游边缘剪应力2/04372MKNNPYYU下游边缘剪应力85MY铅直截面上的边缘正应力上游面水平正应力222/0MKNNPPYYUUX下游面水平正压力Y边缘主应力上游面主应力2221/4371MKNNPNYUY02UP下游面主应力2221/851MKNMPYUY02UP应力满足要求第四章消能建筑物设计根据沙溪口水利枢纽溢流坝泄洪流量大，落差相对较小，泄洪频繁，下游水位变幅大和河床基岩抗冲能力低的特点，坝后的消能方式选择戽池式消能方案，即在消力戽戽坎后增设一道尾坎，并在戽坎和尾坎之间按产生淹没戽跃要求进行必要开挖，形成戽池进行消能。池内流态应尽可能保持稳定的“三滚一浪”流态，保证消能效果。41戽角根据已建工程经验，戽角过大将造成过高涌浪，从而下游将产生过大水面波动，使下游岸坡和河床造成较大冲刷，而戽角过小消力戽内表面旋滚会趋于冲出戽外，易出现潜底混合流态，从而达不到最佳消能效果。经多方面比较选择戽角为35。042反弧半径由混凝土重力坝设计规范对于戽流消能，反弧段半径R与流能比51EGQK有关，上式中E为自戽底算起的总能头，E88560285M，Q为单宽流量，取设计洪水位时泄洪的单宽流量66M3/S，则1380259816K,由规范E/R与K的相关曲线查得E/R24,则RE/24285/2411875M,则R12M。43戽底高程和戽池长度为保证下泄各级洪水流量时均能产生稳定的淹没戽流流态，戽底高程取60M，但下游河床右岸为滩地，高程62M到65M，仅左岸低于60M高程。因此，要稳定出流，坎后高程高于60M时需经开挖到此高程。为保证三滚一浪均在消力戽戽底和坎后戽池范围内，根据其他水利枢纽经验，选用戽池长JL807度40M。44戽坎高度在以上反弧半径和戽角确定的情况下，戽坎高度由下式求得,217MCOS1RA45尾坎尾坎顶高程较低，将使戽池内形不成淹没戽流流态，因此不能取的过小，本电站尾坎顶高程选择640M。消力池具体尺寸见溢流坝横剖大图及枢纽平面布置大图所示。第五章水电站建筑物设计51特征水头的选择装机容量N30万KW，单机容量（机组台数4台）75万KW。1）设计洪水位8800M，由上下水尺水位流量关系曲线可查得对应设计洪水流量为20500M/S时的下游水位为800M，则此时水头为800M。32）校核洪水位8850M,由上下水尺水位流量关系曲线可查得对应设计洪水流量为22500M/S时的下游水位为800M，则此时水头为750M。33）正常蓄水位时，四台机组发电。假设四个下泻流量Q，从水位流量关系图上查出相应的下游水位。由（其中取86）可得QN关系曲QHN819线。Q1900M/SZ下6706MH1844MN29560MW3Q2000M/SZ下6716MH1834MN30947MW3Q2100M/SZ下6726MH1824MN32317MWQ2200M/SZ下6734MH1816MN33708MW3图51设计蓄水位四台机组发电2702802903003103203303403501900200021002200QM3/SN万KW系列1由图得正常蓄水位，四台机组发电时Q1935M/S,对应H1838M,Z下36712M4）正常蓄水位时，一台机组发电。假设四个下泻流量Q，从水位流量关系图上查出相应的下游水位。由（其中取86）可得QN关系曲QHN819线。Q420M/SZ下6486MH2064MN7314MW3Q430M/SZ下6488MH2062MN7481MWQ440M/SZ下6490MH2060MN7647MW3Q450M/SZ下6492MH2058MN7814MW图52正常蓄水位一台机组满发7273747576777879420430440450QM3/SN万KW由图得正常蓄水位，一台机组发电时，Q431M/S,对应H2063M,Z下36487M5）设计低水位时，四台机组发电。假设四个下泻流量Q，从水位流量关系图上查出相应的下游水位。由（其中取86）可得QN关系曲QHN819线。Q2300M/SZ下6742MH1458MN28293MW3Q2400M/SZ下6748MH1452MN29401MWQ2500M/SZ下6756MH1444MN30458MW3Q2600M/SZ下6766MH1434MN31458MW图53设计低水位四台机组满发2702802903003103202300240025002600QM3/SN万KW由图得设计低水位，四台机组发电时，Q2460M/S,对应H1445M,Z下6755M36）设计低水位时，一台机组发电。假设四个下泻流量Q，从水位流量关系图上查出相应的下游水位。由（其中取86）可得QN关系曲HN819线。Q510M/SZ下6508MH1692MN7280MW3Q520M/SZ下6512MH1688MN7406MWQ530M/SZ下6520MH1680MN7512MW3Q540M/SZ下6524MH1676MN7636MW图54设计低水位一台机组满发727374757677510520530540QM3/SN万KW由图得设计低水位，一台机组发电时，Q529M/S,对应H1680M,Z下6520M3由以上水头值可得最大水头H2063MMAX最小水头H1445MIN加权平均水头为HH150H30H20AVMAXMIN1838052063031445021827M其中H1为正常蓄水位四台机组满发时的水位设计水头H09H1644MRAV52水电站水轮机组的选型在水轮机型普表查得可选水轮机有ZZ460，ZZ560，HL310四种型号，下面进行选型比较计算。5ZZ460水轮机方案的主要参数选择1）转轮直径D1D1H/98QN3/2R1R式中NR水轮发电机额定出力（KW）NR75/0977732万KWHR设计水头（M），取1644M。设计流量（M/S），它是限制工况下的Q1P值查表37得1Q175M/S原型水轮机的效率（），由限制工况下的模型水轮机的效率修正可得，由于转轮直径未知，为知，可先估算效率修正值6，限制工况下的模型水轮机的效率为790，MM850。代入计算得D1891MH/98QN3/2R1R8501647570/983/2根据水轮机转轮直径模型水轮机尺寸系列的规定，由上述计算出的转轮直径，选用比计算值稍大的转轮直径值。D190M2）选择水轮机的转速N5509R/MIN110/DHAV09/2786水轮机的转速一般采用发电机的标准转速，选择与上述计算值相近的发电机标准转速N60R/MIN，P50。3）效率及单位参数的修正105MAXMAX/7031HDMM0195M,150M,90M,H1644M,代入上式可求得M1DH162MAXMAX叶片在不同转角时的可由模型综合特性曲线查得，从而可求出相应值M的原型水轮机的最高效率MAX当选用效率的制造工艺影响修正值1，即可计算出不同转角时效率修0正值，其结果如下表51水轮机效率的修正叶片转角10505101520MAXM660796836847828812788789873898905893883868MAXAX129776258657180119675248556142ZZ460水轮机最优工况的模型效率为850，由于最优工况接近MAXM0于等转角线，故采用48作为修正值，从而原型最高效率为05085048898M00限制工况的790，1750L/S，则1015，由内插得M0M1Q061，从而该工况下原型水轮机效率07906185100与假定值850相近。4）单位转速、单位流量的修正N1N10M（1）MAXMA/Q1Q10M（1）式中N10M模型水轮机最优工况下的转速值（R/MIN）。Q10M模型水轮机最优工况下的流量值（M/S）。N1/N10M11278N的形式。MABNMABFN7,13,5,6,53T0TA07125,32000取则,符合要求图57蜗壳断面计算17N绘制曲线IF表54蜗壳渐变段内径数据表AIMNBIFIIRI76000351300082641801336514330116436372138812354286251028647161027113434292089293299718610332571157571211846139321714106214117525598310857054857469102273中间断面顶角点，底角点变化规律采用直线变化规律，各中间断面面积FI与其包角关系为，则做出曲线IIIF0RF020406080100120140160180133123113103938373RM转角图58蜗壳断面计算曲线F可在曲线上查得45，R925MA295MM253M90，R1090MA46MM394M135，R1220MA59MM506M180，R1330MA7MM6M由此可绘出混凝土蜗壳的平面单线图。4）尾水管尺寸主要参数选择尾水管尺寸按模型尺寸放大，则H1915D11628M，L35D12975M，H511D1935M，H6055D1468M，D4935M，H411D1935M,B522D1187M，L11417D11204M5）尾水管出口上翘尾水管考虑岩石开挖问题，将出口扩散段底板向上倾斜，出口处较尾水管底面高2M，则倾斜角。1246012759ARCTN可以，实验证明，这种变动对尾水管性能影响不大。6）尾水管不对称布置由于蜗壳尺寸较大，厂房机组段长度很大程度上取决于蜗壳的宽度，而蜗壳的宽度在机组中心线两边是不对称的，若采用对称的尾水管则有可能增大厂房机组段宽度。故采用不对称布置。即将出口段的中心线向蜗壳进口侧偏心布置，108偏心距为23M。54发电机的选择与尺寸估算（主要参照文献水电站机电设备（），下文中所示表XX指该书中内容）水轮发电机额定容量NRG75万KW，额定转速NR652R/MIN可套用发电机额定容量范围N80120NRG69万KW额定转速范围N90110NR58687171R/MIN查现有发电机型号主要参数及尺寸表得，没有现成的机型可以套用。541水轮机发电机主要尺寸估算1、极距极距CMPSKF5046289/4SF发电机额定客量（KVA），SFNFCOS75000/08588240KVAKJ系数，一般取810此时取9P磁极对数P462、定子内径DIDI2P/246/501464CM3、定子铁芯长度LTCMNCISLTEF10526140682C系数，查表得C410665106取C60106NE额定转速652R/MINDI定子内径（MM）4、定子铁芯外径DA（机座号）定子铁芯外径DA可按下式估算NE652R/MIN20000KVAD2D124M1977CM3、转子外径D3D3DI21464CM式中为单边空气间隙，初步估算时可忽略不计。4、下机架最大跨度D4由水轮机机坑直径D5及转轮直径8500MM查表72，得D51140CM，则D4D500611400612M120CM5、推力轴承外径D6和励磁机外径D7发电机额定容量SF88240KVA查表73得D6400CMD7300CM543发电机外形轴向尺寸计算1、定子机座高度H1发电额定转速NE005可知应采用全伞式发电机则上机架高度H2010DI0101464146CM3、推力轴承高度H3励磁机高度H4和副励磁机H5、永磁机高度H6查表74得H3H4240CMH5100CMH680CM4、下机架高度采用全伞式承载机架H7020DI021464293CM5、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伞式承载机架H8025DI0251464366CM6、转子磁轭轴向高度H10无风扇时H10LT6010560175CM7、下机架支承面主主轴法兰底面距离H97001500MM这里取H970CM8、发电机主轴高度H11H11（0709）H其中H为发电机总高度，即由主轴法兰盘底面至发电机顶部的高度，可又下式计算得HH1H2H9H71227CM则H110709H070912278591104CM，取104M9、定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距H12H12046H1H046265175297CM0544发电机重量估算发电机总重可由下式估算5862654073321TNSKGFEF式中GF发电机总重量（T）NE额定转速（R/MIN）SF发电机额定容量（KVA）K1系数，伞式K1710，这里取70发电机转子重可按发电机总重量1/2估算，则可得GGF4282T2发电机飞轴力矩GD2GD2K2DI35LT45146435105/10000567277TM2545水轮机重量估算查水电站厂房设计一书相关内容得，水轮机总重可由经验公式GKD1AHB估算，其中A107/50056585218,B040,K245,则计算得G797T水轮机总重中转轮重量可由下式计算G114DHMAX01D126140420630185261978T546变压器选择及布置A变压器选择本电站采用三相变压器，出线采用扩大单元接线，即两台机组出线使用一台变压器，则本电站共需两台变压器。两台机组的额定容量为2SF882402176480KVA。得选用容量为18000KVA的变压器，电压等级为220KVA，则由水电站厂房设计附录中大中型变压器重量及外形尺寸有关资料表得选用SSPL180000/220型变压器，总重量为1592T，运输重108T，外型尺寸为803M（长）303M（宽）715M（高），吊出铁心需要高度10M。B变压器布置变压器一般在主厂房附近作露天安排，且最好与主厂房和安装场同一高程，以便检修时推进安装场，利用吊车起吊检修。此外，布置时应考虑进出线方便，周围要留有一定空间，保证良好通风散热条件。本电站在主厂房下游侧有与发电机层同一高程的尾水平台，且面积较大，适宜放置主变压器，故考虑将主变放在