水電站廠房第一節(jié) 幾種水頭的計(jì)算 ()蓄—單機(jī)滿出力時(shí)下游水位蓄—全機(jī)滿出力時(shí)下游水位底—全機(jī)滿出力時(shí)下游水位一、的計(jì)算。假設(shè)84m由公式公式中 為單機(jī)出力為出力系數(shù)為凈水頭— ( )為該出力下的流量。故解出70.028m3查下游流量高程表得下游水位為 198.8m上游水位為 284m(—)2.6m又因?yàn)椤匦录僭O(shè) 83m由公式解出70.87m3查下游流量高程表得下游水位為 199.3m上游水位為 284m(—)2.5m又因?yàn)椤?3m二、的計(jì)算。假設(shè)60m由公式公式中 為全機(jī)出力為出力系數(shù)為凈水頭— ( )為該出力下的流量。故解出392.16m3查下游流量高程表得下游水位為 203.50m上游水位為 264m(—)1.80m又因?yàn)椤?lt;重新假設(shè)59m由公式解出398.80m3查下游流量高程表得下游水位為 203.58m上游水位為 264m(—)1.77m又因?yàn)椤?9m三、的計(jì)算。假設(shè)70m由公式公式中 為全機(jī)出力為出力系數(shù)為凈水頭— ( )為該出力下的流量。故解出336.13m3查下游流量高程表得下游水位為 203.40m上游水位為 284m(－)2.10m又因?yàn)椤?>重新假設(shè) 78m由公式解出301.66m3查下游流量高程表得下游水位為 203.33m上游水位為 284m(－)2.34m又因?yàn)椤?8m第二節(jié) 水輪機(jī)的選型()根據(jù)該電站的水頭范圍和該機(jī)組的出力范圍，在水輪機(jī)系列型譜表中查出該電站最好選擇機(jī)型。一、水輪機(jī)的額定出力計(jì)算。?公式中為水輪機(jī)額定出力。為水輪機(jī)效率為。為水輪機(jī)出力為。故為萬二、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算。1m為水輪機(jī)模型效率為。Qm1.15m3/s為該出力下模型的流量。由此初步假定原型水輪機(jī)在該工況下Q1Q1M1.15m3/s,效率91%由公式：Nr9.81Q1D12HrHr得D12.6998m又因?yàn)檗D(zhuǎn)輪直徑應(yīng)選符合轉(zhuǎn)輪直徑系列并比計(jì)算值稍大的值故D1為2.75m。三、水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算。n10m 70r/min 初步假定n10 n10m Hav Hr/0.95 82.1m（對于壩后式水電站）由公式n n1 Hav D1 70 82.1 2.75 230.64rmin又因?yàn)樗啓C(jī)的轉(zhuǎn)速要采用發(fā)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速， 為此要選取與上述公式得出的轉(zhuǎn)速相近的發(fā)電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。常選取稍大的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速作為水輪機(jī)采用的轉(zhuǎn)速。故為 。又因?yàn)楫?dāng) 時(shí)水輪機(jī)的效率比較低，故選取比標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速稍小的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。故選取 。四、效率與單位參數(shù)修正。的 Mmax 91% D1m 460mm 0.46m求得原型 max 1 (1 Mmax)5D1M 96.3%（當(dāng)水頭〈時(shí)〉D1效率修正值： 96.3% 91% 5.3%考慮原型與模型水輪機(jī)在制造工藝、質(zhì)量上的差異，在已求得的 值中減去一個(gè)修正值 1.0%則 4.3%由此原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的效率為 :maxMmax91%4.3%95.3%maxM89%4.3%93.3%與假定值不等，重新假定。重新假定：Q1Q1M1.15m3/s,效率93.3%Nr9.81QD2HrHr得D12.666m11又因?yàn)檗D(zhuǎn)輪直徑應(yīng)選符合轉(zhuǎn)輪直徑系列并比計(jì)算值稍大的值故D1為2.75m。的Mmax91%D1m460mm0.46m求得原型max1(1Mmax)5D1M96.3%（當(dāng)水頭〈時(shí)〉D1效率修正值：96.3%91%5.3%考慮原型與模型水輪機(jī)在制造工藝、質(zhì)量上的差異，在已求得的值中減去一個(gè)修正值1.0%則4.3%由此原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的效率為max Mmaxmax M

91% 4.3% 95.3%89% 4.3% 93.3% 與假定值相等。單位轉(zhuǎn)速修正值：n1(maxMmax1)95.3%91%12.3%n10m由于n13.0%按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)單位流量也可不修正，由上可見，n10m原假定 93.3%，Q1 Q1M，n10 n10m正確，所以 D1為2.75m和 是正確的。五、水輪機(jī)工作范圍的檢驗(yàn)。Nr515501.08m3s1.15m3sQ1max9.812.752789.81D1HrHr7893.3%則水輪機(jī)最大引用流量：QmaxQ1maxD1Hr1.082.7527872.13m3s與特征水頭，相應(yīng)單位轉(zhuǎn)速為：nD12142.75n1min64.59rminHmax83nD12142.75n1min76.62rminHmin59nD12142.75minn1min66.63rHr78效率驗(yàn)證如圖：六、水輪機(jī)吸出高度的計(jì)算?！?—（σ Δσ）公式中 為電站的海拔高程為 203.79m。（由多年平均流量秒立方米）σ為水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)為。Δσ 為水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)修正值為。Hs 10 203.79 (0.133 0.02) 78 2.313900第三節(jié) 發(fā)電機(jī)的選型一、發(fā)電機(jī)的外型尺寸。> 故采用懸式發(fā)電機(jī)。主要尺寸估算⑴．極距：kj4Sfkj8~10（查表—得查〈水電站〉表—得）2p(8~10) 455430 (2 14) 60.03cm().定子內(nèi)徑：2p214cmDi3.1460.03535.316（）.定子鐵芯長度：ltSt55430150.65cmCDi2ne5106535.3162214（）.定子鐵芯外徑：因>有DaDi1.2535.3161.260.03607.352cm平面尺寸估算⑴定子機(jī)座外徑：因 >，有D1 1.14Da 692.38cm⑵風(fēng)罩內(nèi)徑：因St20000KVAD2D1200892.38cm⑶轉(zhuǎn)子外徑：D3Di2535.316240455.316cm⑷下機(jī)架最大跨度：因10000KAVSt100000KVAD4D560440cm（查表D53.8m）⑸推力軸承外徑和勵磁機(jī)外徑：根據(jù)發(fā)電機(jī)容量查表得：D62600mm~3600mm,D71600mm~2600mm取D6335cm,D7235cm軸向尺寸的計(jì)算⑴定子機(jī)座高度：因h1lt2150.65260.03270.71cm⑵上機(jī)架高度：h20.25Di0.25535.316133.83cm⑶推力軸承高度、勵磁機(jī)高度和永磁機(jī)高度：查表得：h31500~2000mm,h42000~2400mm,h5800~1200mm,h6600~900mm取h3175cm,h4200cm,h5100cm,h680cm⑷下機(jī)架高度：懸式非承載機(jī)架：h70.12Di0.12535.31664.24cm⑸定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離：懸式非承載機(jī)架：h80.15Di0.15535.31680.3cm⑹下機(jī)架支承面至主軸法蘭盤之間的距離：h9700~1500mm,h9120cm⑺轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度：無風(fēng)扇：h10 lt (500~600mm) 150.65 60 210.65cm⑻發(fā)電機(jī)主軸高度：Hh1h2h3h4h5h6h8h9984.84cmh11(0.7~0.9)H0.8984.84788cm⑼定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭底盤之間的距離：h120.46h1h10二、發(fā)電機(jī)的重量估算發(fā)電機(jī)總重：Sf2554302365.7()Gfk1(ne)3(8~10)(214)3t發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重：G21Gf182.85(t)2發(fā)電機(jī)飛輪力矩：因<<取k25.2GD2k2Di3.5lt5.2(5.35.316)3.51.50.652780.4(tm2)二、輪機(jī)蝸殼外型尺寸的計(jì)算由于Hmax83m40m，因此采用金屬蝸殼。查資料得：i009001800蝸殼外緣至機(jī)組中×××心的距離RiAD1

335.2cm2700×蝸殼圓斷面半徑 × × × ×BD1蝸殼橢圓斷面長半××××徑1BD1蝸殼橢圓斷面短半×徑2CD1蝸殼進(jìn)口直徑：D00D1（查表得01.34）D00D11.342.753.685m蝸殼斷面長：RLR00R18005.724.3510.07m蝸殼斷面高：RhR900R27005.1153.418.525m金屬蝸殼座環(huán)尺寸：查表得：Db3.65m,Da4.55m,k125,250第四節(jié) 調(diào)速系統(tǒng)()一、調(diào)速器的選擇調(diào)速功計(jì)算：∵ Hmax 83m Nr 55430kw水輪機(jī)在該工況的效率 89%∴Q9.815543076.49m3s8.30.89∵A0.85kNr1.45543017461.0633000Nm屬于大型調(diào)速22Hmax3833器。二、接力器選擇接力器直徑的計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)用兩個(gè)接力器操作選用額定油壓為dsDb0Hmax已知導(dǎo)葉數(shù)z024，采用標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉，查表—D10.029~0.032取為，∵b0。D1dsDb0Hmax0.032.750.25830.376m選用與之偏大的D1ds400mm接力器的最大行程的計(jì)算在模型綜合特性曲線上由設(shè)計(jì)工況點(diǎn)：n1r66.63rminQ1max1.08m3s查得aa

0max30又D0M46z024則D0z0M3218240maxa0Mmaxz030209.87mmD0M46024∴Smax(1.4~1.8)a0max1.6209.870.336m接力器容積的計(jì)算兩個(gè)接力器總?cè)莘eVs2ds2Smax3.140.37620.3360.076m32主配壓閥直徑的選擇由公式：4Vs(4,4)得d40.07678mmdVss3.1444VTs取與之偏大的 80mm即選用型電氣液壓式調(diào)速器。三、油壓裝置的選取油壓裝置不考慮空放閥和進(jìn)水閥的用油，則油壓裝置壓力油罐的容積按經(jīng)驗(yàn)公式：V0 (18~20)Vs 1.368~1.53m3選擇與之接近偏大的型分離式油壓裝置。四、主變的選取采用擴(kuò)大單元接線，兩臺機(jī)組共用一臺主變，參考《水電站廠房設(shè)計(jì)》附錄—，選用型主變五、起重設(shè)備參考《機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量：乘以動力系數(shù)：×選用×雙小車橋式起重機(jī)。第五節(jié) 尾水管的選型由于采用型，因此 D1 D3，所以：7.15m12.375m7.48m3.7125m3.7125m1.856m5.005m3.355m肘管進(jìn)口直徑：D4D32(hh1h2)tg對于混流式水輪機(jī)70~90，12tgh4D40.05577m，0.06971m，0.1m，D3D42tgh42(hh1h2)tg2.782m第六節(jié) 廠房尺寸的確定 ()一、機(jī)組段平面尺寸的確定。的確定。主廠房長度的確定。（）機(jī)組間距:由發(fā)電機(jī)風(fēng)罩確定的機(jī)組段長度 :Φδ×()所以取:為米。（2） 機(jī)組段長度:計(jì)算邊機(jī)組段長度的時(shí)候需要考慮設(shè)備的布置和吊運(yùn)的要求。由經(jīng)驗(yàn)公式得：△×()[式中△()]]（3）裝間長度:根據(jù)吊運(yùn)與機(jī)組檢修等的布置要求，由經(jīng)驗(yàn)公式得（）所以取:為米。所以廠房的總長為 ×米。主廠房寬度的確定。（） 廠房水下部分寬度的確定 :① 下游側(cè)寬度:主要決定于下游尾水管的尺寸，故× 12.375m。取:為12.4m。② 上游側(cè)寬度:主要決定于蝸殼進(jìn)口的布置、主閥、機(jī)組及其他附屬設(shè)備的布置，為了方便取與廠房水上部分上游側(cè)的寬度相同為： 8.3m。（） 廠房水上部分寬度的確定 :① 下游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機(jī)層地面的設(shè)備的布置及交通要求。7.16m。取為7.2m。上游側(cè)寬度:主要決定于發(fā)電機(jī)層地面的設(shè)備的布置及交通要求。8.16m。取為8.3m。二、尾水平臺及尾水閘室的布置。尾水管的出口分為兩個(gè)孔，每孔的尺寸為 3.29m×3.34m，中間隔墩寬為 0.9m。尾水閘門尺寸為 3.49m×3.54m，每臺機(jī)組各設(shè)一套閘門，分別以四臺電動活動式尾水閘門起閉機(jī)操作。在每臺機(jī)組的尾水閘墩上分別設(shè)置兩個(gè)尾水閘室，分別放置尾水閘門。根據(jù)吊運(yùn)閘門和行人交通的需要， 以及尾水管的長度， 設(shè)置尾水平臺，高程與發(fā)電機(jī)層地面高程相同為： 210.23m三、主廠房控制高程的確定。水輪機(jī)的安裝高程：∵HS2.313m∴Hsb00.252.75Hs2.3131.96925m22∵因?yàn)橐慌_機(jī)組滿發(fā)時(shí)引用最小流量為70.87m3,對應(yīng)的水位即為下游尾水位：尾201.85m∴水輪機(jī)安裝高程： 水 1.96925 201.85 199.88m取為200m尾水管底板高程：▽▽－÷－－÷－尾水管進(jìn)人孔地面高程：▽▽－－－－ ()水輪機(jī)層地面高程：()發(fā)電機(jī)定子安裝高程：()發(fā)電機(jī)層地面高程：()安裝間地面高程：根據(jù)下游洪水資料及廠房的施工等需要將安裝間高程相對發(fā)電機(jī)地面高程抬高△為。所以安裝間高程為▽▽△()吊車軌頂高程：()所以取▽為米。屋頂大梁底部高程：▽▽△()所以取▽為米。廠房屋頂高程：以上高程都已經(jīng)確定所以廠房屋頂高程可取為米。()第七節(jié) 廠房的整體穩(wěn)定分析為了便于計(jì)算荷載，廠房的整體穩(wěn)定分析按一個(gè)機(jī)組段進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算方法與混凝土重力壩的穩(wěn)定分析相同。 通過計(jì)算確定廠房整體的抗滑穩(wěn)定性和地基上的應(yīng)力是否超過允許值，而且一般不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。由于廠房的寬度較大，一般不需要進(jìn)行廠房傾倒穩(wěn)定性的校核。一、荷載計(jì)算。廠房自重：()一期混凝土自重：尾水管周圍混凝土自重：[() ×()×－×()××－××－ (÷)×××]柱子自重：××××尾水平臺混凝土自重：[(－)×(－)×－××－×(－)×]×所以()二期混凝土自重：蝸殼周圍混凝土自重：[××－×(÷)×－(÷)××]×各層樓板自重：××××所以已安裝的機(jī)電設(shè)備重：發(fā)電機(jī)總重：水輪機(jī)總重：所以上游水壓力：××××××下游水壓力：××××上浮力：[() ××]×蝸殼和尾水管中水重：( ×÷)×××(－)××特殊風(fēng)荷載：··××61.44kg(－)×浪壓力荷載：地震慣性力：···×××地震時(shí)水的激蕩力：··γ··×××××二、荷載組合。在計(jì)算設(shè)計(jì)中應(yīng)該對各種不同的工作情況，按照不同的荷載組合校核廠房的抗滑穩(wěn)定性和地基應(yīng)力分布。在水電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況時(shí)的荷載組合為：A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9在水電站機(jī)組檢修的情況時(shí)的荷載組合為：A1 A2 A4 A5 A6 A8 A9在大壩宣泄洪水時(shí)的非常情況時(shí)，泄洪時(shí)間較短，特殊風(fēng)荷載可以不考慮，其荷載組合為：A1 A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11四、計(jì)算方法與原則。在上面可能發(fā)生的幾種荷載組合中，要要首先進(jìn)行分析和論證，找出主要控制情況進(jìn)行計(jì)算。該廠房是建在比較好的地基上的，地基的承載力較好，計(jì)算種情況后發(fā)現(xiàn)所要求的地基應(yīng)力比地基承載力小得多時(shí)，亦可以不必對每一種情況都進(jìn)行計(jì)算。五、該電站的地基承載能力及廠房抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。由于廠房建在新鮮完整的堅(jiān)硬巖石地基上，允許的承載力較大為：廠房抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)查資料如下： （一級建筑物等級）正常運(yùn)行工況下：檢修工況下：非常工況下：六、廠房的抗剪斷強(qiáng)度驗(yàn)算：f G cAKPG A1 A2 A3 A7 A647373.5 56219.306 3941 1118.45 24074.96484577.292KNP A5 A8 A4 A939043.0775 10.05496 4808.175 79.8741290.31KNc 12 102MPA 14.2 20.7 293.94m20.784577.29212293.97102所以K41290.319.977K3.0滿足要求。七、廠房抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算：WKfUWA1A2A3A747373.556219.30639411118.4582103.338KNUA624074.964KN所以Kf82103.3383.41Kf1.124074.964滿足要求。八、廠房的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算：正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下：G A1 A2 A3 A7 A647373.5 56219.306 3941 1118.45 24074.96484577.292KNP A5 A8 A4 A939043.0775 10.05496 4808.175 79.8741290.31KNfG0.7