紧水滩水电站及坝内埋管设计计算书

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 第一章自然地理及工程地质4 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1流域概况4 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1.2水文与气候4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.3地形与地质6水库区工程地质6 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 坝址地质61.4天然建筑材料7土料7砂石料7 H

2、YPERLINK l bookmark33 o Current Document 1.5既给设计控制数据7第二章挡水建筑物72.1基本剖面的拟定7坝高确定7 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 实用剖面9 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 2.2非溢流坝段坝基面稳定及应力校核10设计洪水位10校核洪水位 12正常蓄水位 14第三章泄水建筑物16 HYPERLINK l bookmark213 o Current Document 3.1溢流坝段剖面基本尺寸16 HYPERLINK l bookma

3、rk216 o Current Document 堰顶高程确定 16 HYPERLINK l bookmark222 o Current Document 溢流坝实用剖面设计17 HYPERLINK l bookmark237 o Current Document 3.2消能工设计19 HYPERLINK l bookmark240 o Current Document 挑距19冲坑深度错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark255 o Current Document 导墙高度20 HYPERLINK l bookmark258 o Current Document 3.

4、3溢流坝段坝基面抗滑稳定校核20设计洪水位20校核洪水位22正常蓄水位23 HYPERLINK l bookmark348 o Current Document 第四章 机电设备及辅助设备的选择 254.1特征水位25 HYPERLINK l bookmark367 o Current Document Hmax 可能出现情况 25Hmin可能出现情况 27设计水头28 HYPERLINK l bookmark370 o Current Document 4.2水轮机选型 28 HYPERLINK l bookmark373 o Current Document 转轮直径D1 28 HYPER

5、LINK l bookmark385 o Current Document 转速 n 29 HYPERLINK l bookmark391 o Current Document 效率修正 29 HYPERLINK l bookmark397 o Current Document 工作范围检验30 HYPERLINK l bookmark400 o Current Document 4.2.5吸出高度Hs 314.3发电机尺寸估算 31 HYPERLINK l bookmark409 o Current Document 发电机主要尺寸 31 HYPERLINK l bookmark428 o

6、Current Document 平面尺寸 32 HYPERLINK l bookmark434 o Current Document 轴向尺寸324.3.4发电机重量估算 33 HYPERLINK l bookmark441 o Current Document 4.4调速器及油压装置的选择33 HYPERLINK l bookmark444 o Current Document 调速器33 HYPERLINK l bookmark468 o Current Document 油压装置 35 HYPERLINK l bookmark456 o Current Document 4.5金属蜗壳

7、及尾水管尺寸35 HYPERLINK l bookmark459 o Current Document 金属蜗壳尺寸35 HYPERLINK l bookmark471 o Current Document 尾水管尺寸 36 HYPERLINK l bookmark474 o Current Document 4.6起重设备选择与尺寸 36第五章水电站厂房38 HYPERLINK l bookmark480 o Current Document 5.1主厂房各层高程确定 38 HYPERLINK l bookmark483 o Current Document 水轮机安装高程38 HYPERL

8、INK l bookmark486 o Current Document 尾水管底板高程38 HYPERLINK l bookmark495 o Current Document 水轮机层地面高程38 HYPERLINK l bookmark504 o Current Document 定子安装高程39发电机层地面高程39 HYPERLINK l bookmark510 o Current Document 装配场地面高程39 HYPERLINK l bookmark513 o Current Document 5.1.7 吊车轨顶高程39 HYPERLINK l bookmark516 o

9、Current Document 厂房顶部高程39 HYPERLINK l bookmark519 o Current Document 厂房基础开挖高程39 HYPERLINK l bookmark525 o Current Document 5.2厂房主要尺寸的确定40 HYPERLINK l bookmark528 o Current Document 机组间距40 HYPERLINK l bookmark531 o Current Document 主厂房长度40 HYPERLINK l bookmark540 o Current Document 主厂房宽度41 HYPERLINK

10、l bookmark555 o Current Document 第六章 水电站引水建筑物 41 HYPERLINK l bookmark558 o Current Document 6.1压力钢管的布置41 HYPERLINK l bookmark561 o Current Document 进水口型式41 HYPERLINK l bookmark565 o Current Document 压力钢管内径42 HYPERLINK l bookmark569 o Current Document 闸门尺寸42 HYPERLINK l bookmark573 o Current Document

11、 启闭设备42 HYPERLINK l bookmark577 o Current Document 渐变段42 HYPERLINK l bookmark581 o Current Document 上、下弯段43 HYPERLINK l bookmark585 o Current Document 进水口高程43 HYPERLINK l bookmark589 o Current Document 进水口布置43 HYPERLINK l bookmark599 o Current Document 拦污栅43 HYPERLINK l bookmark603 o Current Documen

12、t 6.2水头损失计算43 HYPERLINK l bookmark606 o Current Document 沿程水头损失43 HYPERLINK l bookmark610 o Current Document 局部水头损失44 HYPERLINK l bookmark622 o Current Document 6.3水锤压力系数的计算45 HYPERLINK l bookmark640 o Current Document 6.4压力钢管厚度确定47 HYPERLINK l bookmark649 o Current Document 6.5压力钢管周围混凝土配筋48 HYPERLI

13、NK l bookmark655 o Current Document 6.6判断混凝土开裂情况51 HYPERLINK l bookmark658 o Current Document 未开裂情况51 HYPERLINK l bookmark666 o Current Document 内圈部分开裂情况54 HYPERLINK l bookmark675 o Current Document 6.7抗外压稳定校核54参考文献561自然地理及工程地质1.1流域概况紧水滩水电站在瓯江支流龙泉溪上，坝址以上流域面积2761km2。龙泉溪发源 于浙闽交界仙霞岭、洞官山，河流长度153km，直线长度7

14、7km，平均宽度36km。 本工程为瓯江干支流规划的五个梯级开发中的一级，以发电为主，兼顾航运、放 木（竹）以及防洪等综合效益。电站建成后主要担任华东电网调峰并供电丽水、 温州，将使丽、温两地区通过220千伏输电线路联系，形成浙南电力系统。为解 决建坝后龙泉溪木材（竹）的流放和航运的发展，大坝左岸专门设置有货筏过坝 建筑物。水库有1.53亿立方米的防洪库容，用以减轻下游丽水、碧湖地区防洪的 负担。1.2水文与气孑美本地区地处浙东南沿海山区，属温带季风气候，气候温和，坝址区历年平均 气温17.3C，月平均气温以1971年7月份30.7C最高，1962年1月份13C最低， 实测最高气温为40.7C

15、（ 1966年8月），最低气温-8.1 C（ 1969年2月）。流域多年平均降水日数为172天，最多达201天，最少145天。本流域4至8月为东南风，1至3月、9至12月一般为东北风及西北风。历 年平均风速1.15m/s，出现在1970年4月，风向西北偏西。坝址区可能发生最大 风力为11级，相当于风速32m/s。紧水滩坝址与石富站流域面积仅差41km2，占控制流域面积的15%，故坝址处 流量资料均不加改正，直接采用石富站资料。石富站根据实测及外延长的1951至 1976年共26年径流资料，求得多年平均流量为100秒立米。泥沙对紧水滩水库使 用不会有严重的影响。表1-1厂区水位流量关系:水位（m

16、）202203204205206207208209210流量（ms/s）8024054088012801740230029003620水位（m）211212213214215216217218219流量（ms/s）438052006060700079408980100801120012340图1-1厂区水位流量关系曲线表1-2水库面积、容积:高程（m）205215220225230235240面积（km2）01.32.33.95.77.79.7容积（108m3）00.050.20.350.60.9251.375高程（m）245250255260265270275面积（km2）11.613.61

17、5.918.321.324.527.7容积（108m3）1.92.53.24.055.056.257.575高程（m）280285290295300面积（km2）31.235.240.348.158.4容积（108m3）9.1010.7512.715.0517.7图1-2水库容积曲线1.3地形与地质水库区工程地质水库周边地势高峻，无低矮分水岭，岩石坚硬较完整。库区岩石以山岩为主， 物理地质现象以小型塌滑体居多，蓄水后小型的边坡再造虽有可能但不致产生大 规模的边坡不稳定。本地区地震烈度为6度，可不考虑抗震设计，不计地震荷载。坝址地质紧水滩峡谷长约300米，坝址上游河谷为东西向，进入坝址后转为南北

18、向，水 流湍急，河流径急滩折向南偏东流出峡谷，在坝址上游转变和下游急滩两地段， 水流集中冲刷形成深潭。河流深切，河谷呈“V”型，两岸地形坡度：200-220米高程为35度，220-260 米高程为45度，260-340米高程为50-60度，河底高程约200米，谷宽80-100米， 一般枯水期水面宽度：50米，水深1-3米。坝区位于90km2的“牛头山”花岗斑岩岩技的南缘，其中有后期的细粒花岗岩 和小型的石英岩脉、细品岩脉、辉缘岩脉侵入穿摘其间与围岩接触良好。混凝土/新鲜花岗斑岩抗剪摩擦系数0.7,凝聚力5kg/cm2，抗剪断摩擦系数 1.0。混凝土/混凝土抗剪断摩擦系数1.25，凝聚力1.45

19、X 103KPa。根据坝址区资料分析，紧水滩坝址两岸地形对称，岩性均一，较新鲜完整， 风化浅，构造不甚发育，水文地质条件较简单，故属工程地质条件较好的坝址。1.4天然建筑材料1.4.1 土料：下村料场：位于平缓的山坡上，高程300以下，主要为壤土，料场距坝址0.5km, 有效储量426700m3。油坑料场：位于500550m高程的低平山丘上，为粘土及壤土组成，料场距坝址 1.5km，有效储量 747600m3。砂石料：局村全小顺区六个料场，左右岸各三个，最远距坝址16.5km。局村全坝址区十个料场，左岸4个，右岸6个，最远距坝址9km。坝址至赤石区七个料场，最远距坝址12.2km。共计23个料

20、场，有效储量水下557000m3，水上3094600m3，合计3651600m3。1.5既给设计控制数据1 .校核洪水位：292.50m，校核最大洪水下泄流量14900m3/s2.设计洪水位：290.50m，设计洪水最大下泄流量11700m3/s.设计蓄水位：284.50m.设计低水位：264.00m.装机容量：4X4.75万kw，即19万kw2挡水建筑物2.1基本剖面的拟定坝高确定根据水电站装机19万kw，水库总库容14.1X108m3，取工程规模为大型，主要 建筑物级别：3级，次要建筑物：4级，临时建筑物：5级。坝顶超出静水位高度hh = 2h+h +h2%波浪涌高h。波浪中线高出静水位高

21、度hc安全超高2h =0.166V 5/4D1/3lf式中：vf 为计算风速，设计情况宜采用洪水期多年平均最大风速的 1.52倍，校核情况宜采用洪水期多年平均最大风速；D库面吹程(km),指坝前沿水面至对岸的最大直线距离，可 根据水库形状确定。但若库形特别狭长，应以5倍平均库面 宽为准。多年平均风速 Vf=(1.52.0)X 1.15 = 1.7252.3m，取 Vf=2m吹程由地形图上量得D = 0.7km套用官厅水库公式得：2hi = 2h1 = 0.0166Vf5/4D1/3 = 0.0166X25/4X0.71/3 = 0.035m浪高 2Li=10.4(2hi)0.82L=10.4X

22、(2h) 0.80.8 = 0.713mo 74兀 hl 2冗H r h =x cth=0.005m1h-查水工建筑物(上)河海大学出版社c基本组合：h =0.7m，特殊组合h =0.5m坝顶高程设计洪水位+h设二290.478m 坝顶高程=max v-校核洪水位+h校二292.238mh 设=2七+ h0+h =0.035+0.005+0.7 = 0.74h 校=2h1+ h0+h =0.035+0.005+0.5 = 0.54.坝顶=max291.24, 293.04)取坝顶高程为294m大坝高度可利用基岩最低点高程196.00m，大坝实际高度为294.00-196.00=98.00m坝底

23、最小宽度确定应力条件：取入=0，y =24 KN /m3, y0 =9.81 KN /m3, a 1 =0.2H _71B=71 my-c -ay 1Y 0稳定条件：取f =0.7, k =1.1，人=0y =24KN/m3, * =9.81KN/m3,气=0.2=74.1 mKHyc+人一ay/同时满足应力和稳定要求取B =77.5m取上游坡n =0，由n =四可得人=0H下游坡m = B =0.75，取m =0.75H上游折坡点高程一般在坝高的1/3-2/3范围内，故取折射坡点高程 196 + 34=230m，所以B =34X0.15 + 96.5X0.75=77.5m实用剖面图2-1非溢

24、流坝剖面图非溢流坝的坝顶宽度一般可取坝高的810 %，并不小于2m,根据坝顶双线 公路交通要求，坝顶B取为10m。坝顶高程294.00m，坝底高程196.00m，折坡点高程230.00m，上游坝坡坡度 1： 0.15，下游坝坡坡度1： 0.75，坝顶宽10.00m，坝底宽77.50m，上游侧5.10m， 下游侧72.40m。灌浆廊道距坝底4m，距上游坝面5m，廊道宽2.5m，高3m。坝体纵向排水检查廊道一般靠近坝的上游侧，每隔15-30米高差设置一层，取 25米高差。2.2非溢流坝段坝基面稳定及应力校核设计洪水位（持以状况）自重% = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8史=1/2 X

25、 72.4 X 96.5 X 24=83839.2G3=1/2X(3.5+16.8)X 10X24 = 2436M1= G1X (38.75-2/3X5.1)=73556.28M2= G2X(38.75-5.1-1/3X72.4)=797869.72M3= G3X 38.75-5.1-(10-3.5) =66137.4静水压力上游：2 = 43802.88Py=1/2X9.81X5.1X(94.5+60.5)=3877.4Mx = PxX 1/3X94.5 = 1379790.72My = PyX(38.75-e)=141098.59e=(60.5X2+94.5) / (60.5+94.5)X

26、5.1/3 = 2.36m下游：Px/2 = 2469.93Py/= 1/2X9.81X 22.4 X 16.8 = 1845.85Mx/ =Px/X 1/3 X 22.4= 18442.1My/ =Py/X(38.75-1/3X 16.8)=61189.93扬压力U1 = 77.5X22.4X9.81 = 17030.16U =1.2X 1/2X72.1X(1+0.3)X6.3X9.81 = 3475.68 2U3= 1.2 X 1/2 X 72.1 X 0.3 X 71.2 X 9.81 = 7553.97M2=U2X(38.75-e)=125699.3e=(0.3X2+1) / (1+0

27、.3)X6.3/3 = 2.58M3=U3X(2/3X71.2-38.75)=65845.44 浪压力过小，忽略不计。= 66019.44E M = 73556.28+797869.72+66137.4 - 1379790.72+141098.591+18442.1 -= -535421.3表2-1坝基面持久状况稳定应力计算（设计洪水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重88356.08!937563.4f 1 静 水 压 力上游43802.881379790.72r3877.4!141098.591下游2469.9318442.111845.85!61189.93f扬压力28059.

28、81t252733r合计66019.44!535421.3T41332.95稳定分析1.摩擦公式：K =1.15 S抗剪断强度公式：K，= f，(E WU) * C = 4.17 K =3E P(其中 f=0.7, f=1.2, c=1.2)满足要求。极限状态法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=43802.88-2469.93=41332.95E W=2080.8+2436+83839.2+3877.4+1845.85-1.0 x 17030.16-1.1 X=64568.91R(x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=90602.07因为r&SR(

29、x)/rd故满足抗滑稳定要求。校核洪水位（偶然状况）自重G1 = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8 史=1/2 X72.4X 96.5 X 24=83839.2G3=1/2X(3.5+16.8)X 10X24 = 2436M1= G1X (38.75-2/3X5.1)=73556.28M2= G2X(38.75-5.1-1/3X72.4)=797869.72M3= G3X 38.75-5.1-(10-3.5) =66137.4静水压力上游：Px = 1/2 X 9 . 81X96. 52 = 45 6 76 .6Py=1/2X9.81X5.1X(96.5+62.5)=3977.46

30、Mx = PxX1/3X96.5 = 1469263.5My = PyX(38.75-e)=144700e=(62.5X2+96.5) / (62.5+96.5)X5.1/3 = 2.37m下游：Px/=1/2 X 9 . 81X24. 32 = 28 96 . 35Py/= 1/2X9.81X 24.3 X 18.23 = 2172.27Mx/ =Px/X 1/3X24.3 = 23460.44My/ =Py/X(38.75-1/3X24.3)=66580.08扬压力U =77.5X24.3X9.81 = 18474.68 1U =1.2X 1/2X6.3X(1+0.3)X72.2X9.81

31、 = 3480.5 2U3=1.2X 1/2X72.2X0.3X71.2X9.81 = 9077.34M2=U2X(38.75-e)=125889.7e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M3=U3X(2/3X71.2-38.75)=79124.15=63473.21E M = 73556.28+797869.72+66137.4 - 1469263.5+144700+66580.08 -= -635133.59表2-2坝基面偶然状况稳定应力计算（校核洪水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重88356.08!937563.4静 水 压 力上游45676.

32、61469263.5*3977.46!1447001下游2896.3523460.4412172.27!66580.08T扬压力283764.84t228473T合计63473.21!635133.5942780.25稳定分析1.摩擦公式：K = f (ZW -U)=1.07K=1.1 Z P2.抗剪断强度公式：K= 3按） + =3.95H K手3(其中 f=0.7, f，=1.2, c=1.2) 满足要求。3.极限状态法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=42780.25EW=2080.8+2436+83839.2+3977.46+2172.27-1.0

33、X =64568.91R(x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=88110.2因为r&S k =3E P（其中 f=0.7, f，=1.2, c=1.2）满足要求。极限状态法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=42780.25EW=76675.74R(x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=101777.6因为r&S Hmax/2 = 4.8 取 d=5m反弧段:采用挑流消能，按校核洪水期允许下泄流量Q=14900m3/s查得下游最高水位为220.37 米，故 Ti=292.5-220.37=72.13m取q=80m3/s，由水力学计算得：，

34、广coT总有效水头Hc,临界水深(校核洪水位闸门全开时反孤处水深)一流速系数 查表取0.95试算得h =3.887m则反孤段半径R=(610) hc0=(23.338.9) m 取R=25m鼻坎挑角。=25 鼻坎高程二220.37+ (1-cos25) x25=222m最低点高程=222- (1-cos25) x25=220.37m3.2消能工设计挑距：a =25 h=h cos25 =3.523 h =222-196=26m 1 c02七=.2g h = 0.95 x2 x 9.81x(291.8 - 214.9)= 36.9挑距：L = 1/ g v 2 cos a sin a + v c

35、os a v v2 sin2 a + 2g(h + h )1163.62m11 112式中：L 水舌距(m)V一坎顶水面流速(m/s)可取坎顶平均流速V的1.1倍,取38.87m a 一鼻坎挑射角度% 一坎顶平均水深在铅直方向的投影h2 一坎顶至河床表面高差(m)g 一重力加速度冲坑深度t = K ho.5 H 0.25 - t七一冲刷坑深度(m)H、上下游水位差(m)Ih 一取决于出坎单宽流量q的临界水深，h =3：土 ,g为重力加速度。k上t gK一取决于岩石抗冲刷能力的无因次参数，对于坚硬岩石Kr1=0.71.1此处 r取1.0计算得tr=33.8T/T = L/(tt)=8.39故抗冲

36、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2.00m宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即 可。3.2.3 导墙高度掺气水深ha=h/(1-c)c=0.538(Ae-0.02)Ae=nv/R3/2=0.014135.14/3.8875/2=0.24c=0.122ha=2.38mh导二溢归丰刖取h导=4.0m3.3溢流坝段坝基面抗滑稳定校核设计洪水位(持久状况)自重G1 = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8G2=1/2X72.4X96.5X24 = 83839.2q=1/2X(5+20)X 14X24 = 4200M1= G

37、1X (41.25-2/3X5.1)=78758.28M2= G2X(41.25-5.1-1/3X72.4)=1007467.72M3= G3X 41.25-2.5 = 162750静水压力上游 Px = 1/2X9.81X94.5X(94.5+7.5)=47279.3Py =1/2X5.1X9.81X(94.5+60.5)=3877.4 1Mx=PxX1/3X94.5=1489298My = PyX(41.25-e)=150776.53下游 Px/2 = 2461.13Mx/ =Px/X 1/3 X 22.4= 18376.44扬压力U1 = 22.4X82.5X9.81 = 18128.8

38、8U =1.2X 1/2X(1+0.3)X9.81X72.1X6.1 = 3475.68 2U = 1.2 X 1/2 X 0.3 X 76.4 X 72.1 X 9.81 = 9726.83M2=U1X(41.25 e)=134404.55 e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M3=U2X(2/3X76.4 41.25)=94187.8. EW=62667.5EM=-299762.5S=EP = 44818表3-3坝基面持久状况稳定应力计算（设计洪水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重90119.2!12489761静 水 压 力上游44818147

39、0921f3877.4!150776.53,扬压力31330.68t228592.35T合计62667.5!299762.5111*44818稳定分析1.摩擦公式：K =知尹Mi2.抗剪断强度公式:K，= ) + 竺二痢e=3(其中 f=0.7,3.极限状态法：r=1.0, fr=1.3,S(x)=44818EW=60999.9R(x)=1.2/ fr xE W+1.2/ Cr x Af,=1.2, c=1.2)Cr=3.0, rd=1.2满足要求。=89307因为r&SR(x)/rd故满足抗滑稳定要求。校核洪水位(偶然状况)自重G1 = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8G2=1/

40、2X72.4X96.5X24 = 83839.2G3=1/2X(5+20)X 14X24 = 4200M1= G1X (41.25-2/3X5.1)=78758.28M2= G2X(41.25-5.1-1/3X72.4)=1007467.72M3= G3X 41.25-2.5 = 162750静水压力上游 Px = 1/2X9.81X96.5X(7.5+96.5)=49226.58Py =1/2X5.1X9.81X(96.5+62.5)=3977.5 1Mx=PxX1/3X96.5=1583455My = PyX(41.25-e)=154683.42下游 Px/=1/2 X 9 . 81X24

41、. 32 = 29 05 . 21Mx/ =Px/X 1/3X24.3 = 23532.2扬压力U1 = 24.3X82.5X9.81 = 19666.6U =1.2X 1/2X(1+0.3)X9.81X72.2X6.1 = 3370 2U3=1.2X 1/2X0.3X72.2X76.4X9.81 = 9740.29M2=U2X(41.25-e)=130318e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M3=U2X(2/3X76.4-41.25)=94318.47. EW=61321.26EM=-380901S=EP = 46321表3-3坝基面偶然状况稳定应力计算（校

42、核洪水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重90119.2!1248976i11静 水 压 力上游463211559922T3977.5!154683.42f 11扬压力32778t224636f 1T合计61321.26!380901f 1T46321稳定分析1.摩擦公式：K =子=5.12.抗剪断强度公式:K = )+=3. K=3f =1.2, c=1.2)满足要求。(其中 f=0.7,3.极限状态法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)=46321EW=59672.8R(x)=1.2/ fr xE W+1.2/ Cr x A=88082因为r&SR

43、(x)/rd故满足抗滑稳定要求正常蓄水位（持以状况）自重% = 1/2X5.1X34X24 = 2080.8G2=1/2X72.4X96.5X24 = 83839.2G3=1/2X(5+20)X 14X24 = 4200M1= G1X (41.25-2/3X5.1)=78758.28M2= G2X(41.25-5.1-1/3X72.4)=1007467.72M3= G3X 41.25-2.5 = 162750静水压力上游：Px = 1/2X9.81X (1.5+88.5) X87 = 38406.15Py=1/2X9.81X5.1X(88.5+54.5)=3577.22Mx = PxX 1/3

44、X88.5 = 1132981.4My = PyX(41.25-e)=141277.7 e=(1.5X2+88.5) / (1.5+88.5)X5.1/3 = 1.73m扬压力U1 = 1.2/2X (1+0.3) X88.5X6.1X9.81 = 4130.82U2=1.2X 1/2X88.5X76.4X9.81 = 11939.28M1=U1X(41.25-e)=159738.8 e=(0.3X2+1) / (1+0.3)X6.3/3 = 2.58M2=U2X(2/3X76.4-41.25)=115612.03 EW=77628EM=17977.8EP=38406.15表2-2坝基面持久状

45、况稳定应力计算（正常蓄水位）名称荷载（KN）方向弯矩（KNm）方向自重88356.08!937563.41静 水 压 力上游38406.151132981.413577.22!3141277.7扬压力16070t275350.83f IT合计77628!17977.838406.15f稳定分析1.摩擦公式：K =亍(E* -U) =1.41k=1.1 E P2.抗剪断强度公式：K=亍(E巧二U) + c，A = 5满足要求。(其中 f=0.7, f，=1.2, c=1.2)3.极限状态法：r=1.0, fr=1.3, Cr=3.0, rd=1.2S(x)= 38406.15EW=77628R(

46、x)=1.2/ frxEW+1.2/ CrxA=240841.6因为r&SR(x)/rd故满足抗滑稳定要求。4机电设备及辅助设备的选择4.1特征水头Hmax、Hmin、Hr的选择4.1.1 Hmax可能出现情况Nf=9.81QHn 总七-设计洪水位V2 -厂房下游尾水位H一上下游水头差Nf=9.81Q (h-Ah) n总= 8.5HQ 考虑1%的水头损失校核洪水位（292.5m）,四台机组全发电由Q泄=14900 ms/s查厂区水位流量曲线得：H下= 220.37m . Hmax = 292.5 220.37 = 72.13mHmax 净二（1-1%） x 72.13=71.4m设计洪水位（2

47、90.5m）,四台机组全发电由Q设=11700 m3/s查厂区水位流量曲线得：H下= 218.44m . Hmax = 290.5 218.44 = 72mHmax 净二（1-1%） x 72=71.34m设计蓄水位（284.5m）, 一台机组发电19万KW属中型电站，A = 8.31, N=9.81QHn =AQH，考虑2%水头损失Nf =4.75/97%=4.8969 万 KW设 Q1 = 80m3/s，查得 H 下=202mN=8.31X80X(284.5 202)X98% = 5.375 万 KW设 Q2=100m3/s，查得 H 下= 202.125mN=8.31X 100X(284

48、.5 202.125)X98%=6.71 万 KW设 Q3 = 50m3/s，查得 H 下= 201.81mN=8.31X50X(284.5 201.81)X98%=3.37 万 KW由以上三组数据作NQ图图4-1 N、Q图由 N = 4.89 万 KW 查得：Q = 73 m3/s 再由 Q = 73 m3/s 查得：H 下= 201.87m.Hmax净=82.63m设计蓄水位(284.5m),四台机组发电Nf=19/97%=19.59 万 KW设 Q = 80m3/s，查得 H 下=202mN=8.31X80X(284.5 202)X98% = 5.375 万 KW设 Q2=100m3/s

49、，查得 H 下= 202.125mN=8.31X 100X(284.5 202.125)X98%=6.71 万 KW设 Q3=150m3/s，查得 H 下= 202.44mN=8.31X150X(284.5 202.44)X98%=10.03 万 KW设 Q1 = 220m3/s，查得 H 下= 202.88mN=8.31X220X(284.5 202.88)X98%=14.62 万 KW设 Q2 = 250m3/s，查得 H 下= 203.03mN=8.31X250X(284.5 203.03)X98%=16.59 万 KW设 Q3 = 300m3/s，查得 H 下= 203.2mN=8.3

50、1X300X(284.5 203.2)X98%=19.86 万 KWHmax 净=79.6m综上所述，Hmax = 83m4.1.2 Hmin可能出现情况设计低水位(264.0m)，四台机组全发电设 Q1 = 200m3/s，查得 H 下= 202.6mN=8.5X200X(264 202.6)X97%=10.23 万 KW设 Q2 = 500m3/s，查得 H 下= 203.9mN=8.5X500X(264 203.9)X97% = 24.47 万 KW设 Q3 = 700m3/s，查得 H 下= 204.5mN=8.5X700X(264 204.5)X97% = 33.92 万 KW由以上

51、三组数据作NQ图图4-2 NQ图由 N= 19.59 万 KW 查得：Q = 393m3/s再由 Q = 393 m3/s 查得：H 下= 203.51m .Hmin = 264 203.51 = 60.5m设计水头加权平均水头 Hav = 50% H 设m +30%Hmax+20%Hmin=50%X71.34+30%X83+20%X60.5 =72.67m坝后式 Hr = 0.95Hav = 69m4.2水轮机选型比较由工作水头范围60.5-83m查表得：选用HL220水轮机转轮直径D1查表水电站3-6得限制工况下单位流量查表得限制工况Q1/m=1.15 m3/s, n m=89.0%,由此

52、初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量初设Q =Q/m=1.15 m3/s, n =90.8%. Nr:.D = ,= 2.88m1 t9.81Q：Hr166.7rpm .Da = Di+t =662.84cm发电机型号为：SF 5032/745.6图4-4发电机示意图4.3.2 平面尺寸定子机座外径 D = 1.2Da = 795.41cm风罩内径 D广 D240 = 1035.41cm转子外径 D3 = Di - 26=Di = 596cm下机架最大跨度D广D5+0.6 = 480cm水轮机机坑直径D5 = 420cm推力轴承外径D6= 300cm励磁机外径D7 = 200cm轴向尺寸定子

53、机座高度 h1= lt+2r= 306.38cm上机架高度 h2 = 0.25Di = 149cm推力轴承高度h3 = 200cm励磁机高度h4 = 220cm副励磁机高度h5 = 100cm永励磁机高度h6 = 80cm4cm下机架高度 h广 0.12Di = 71.52cm定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板间距离h8 = 0.15Di = 89.下机架支承面至主轴法兰底面间距h9 = 100cm转子磁轭轴向高度 七广lt+90 = 262.7cm4.3.3.8 发电机主轴高度 h11=( 0.70.9 ) H = 871.35-1120.3 故取 900cmH = h + h +h +

54、 h + h + h + h = 1244.78cm 12 45689定子铁芯中心线至主轴法兰盘底距离h12七2=0.46先+耳0=403. 63顷发电机重量估算八 55882.35 ) 3=367.35(t)=9 x 3214.3 )K1系数，悬式K1=8 10,这里取9发电机转子重二-G=183.67t2 f4.4调速器及油压装置选择与尺寸调速器调速功计算初选中型调速器Nr = 9.81n HmaxQ 二 Q = 66.24m3/s接力器容量 A=(2228) Q (HmaxD1)1/2 = 206000257000NmH 最高水头D1水轮机直径接力器导叶数 20 = 24 取入=0.03

55、 b0/D1 = 0.25.，bH 八， d =人D 1 0max0.4mC 1 D选择与之相近且偏大的dc = 400mm的标准接力器 最大行程S =(1.41.8)amaxa0max水轮机导叶最大开度a =aD =46X2.9/0.46 = 290mm1m则 S =450mm、接力器容积计算：4 * -113 = 0.085mv = 2*2 S =0.113m24Vd =,=, nvTk X 5 X 4I s选用 Ts=4S V =5m/s m故选用DT-100型电气液压型调速器基本尺寸机械柜尺寸 lXbXh = 750X950X 1375基础板尺寸LXB=1200X 1500电气柜尺寸

56、MXNXH=550X804X2360图4-5调速器示意图油压装置V=(1820) V=(2.0342.26) m3选用组合式油压装置YZ-2.5，如图4-5图4-6油压装置示意图4.5金属蜗壳及尾水管尺寸金属蜗壳尺寸包角 345 由 Hr = 69m 查得：Vc = 6.8m/s由 Hr = 69m, Di = 3.0m 查得：Db = 4000mm, D = 4700mm.p = ：ZX = 2互i 360W360ca, = r+p i = 2.35+ Z、*。R =r +2p =2.35+ 4，- j a l 弋3600 j ()3075120165210255300345p . (m)0

57、.550.871.11.281.451.61.731.86a. (m)2.93.223.453.633.83.954.084.21图4-7蜗壳示意图表4-3金属蜗壳尺寸:R (m)3.454.094.554.915.255.555.816.07尾水管尺寸D1TT导叶关闭时间，s。故发生间接水锤。水锤常数p =cVmax/2gHo=1200 X 7/2 X 9.81 X 49.92=8.57初始开度T 0 = 1，PT 0 1，发生极限水锤。2b_ LVb = max式中极限水锤相对压强;gH 0Tsmb水锤常数LVb =ma =0.31g2b-=0.34，取 0.3m 2 b当压力管道末端出现

58、极限水锤时，管道沿线的最大水锤压强都是按直线规律分布的，管道末端的最大水锤为匚m，则任一点p的最大水锤为，广 z。,，式中mp任一点p的最大水锤；匚m管道末端的最大水锤；Ip点至压力钢管起始端的距离，m；L管道长度，m。6.4压力钢管厚度确定坝内埋管荷载主要是内水压力，本设计采用简化公式H = KH pHp最大计算水头K水锤压力系数进口处 K =1.0,出口处 K=1.3H净水头中间各处线性插值求得钢管计算厚度far Y H + r cos 中）cR钢管内径的一半c R钢管结构构件的抗力限值（N/mm2）Y0=1.0Y0结构重要性系数， 由水工建筑物级别为3级查得:W 设计状况系数，持久状况W

59、 =1.0，短暂状况甲=0.9,偶然状况甲=0.8Yd结构系数，由坝内埋管联合承载查得：Yd =1.3f钢材强度设计值（N/mm2）选用16Mn钢f=315mpacos中 =0.6对整个钢管取五个典型断面，分设计洪水位和校核洪水位，分别计算厚度， 计算结果列表如下：表6-1设计洪水位(290.5 m)断面IIIIIIWV高程(m)203.18215.66228.14240.62253.1K1.31.2251.151.0751.0H(m)87.3274.8462.3649.8837.4Hp(m)113.5291.6871.7153.6237.4。R (MPa)242.31ta(mm)8.887.

60、145.64.213表6-2校核洪水位(292.5m)断面IIIIIIWV高程(m)203.18215.66228.14240.62253.1K1.31.2251.151.0751.0H(m)89.3276.8464.3651.8839.4Hp(m)116.1294.137455.7739.4。R (MPa)302.88ta(mm)7.225.864.623.52.5考虑到钢板厚度的误差及运行中的锈蚀和磨损，实际采用的管壁厚度应在计 算厚度的基础上再加2mm的裕量。压力管道的内水压力一般愈向下游愈大，为了节约钢材，通常将管道分成若 十段，每段采用不同的管壁厚度，按该段最低断面处的内水压力确定并