资源描述
1目 录第一章 设计基本资料 .11.1. 地理位置 11.2. 水文与气象 11.2.1. 水文条件 .11.2.2. 气象条件 .11.3. 工程地质 11.4. 交通状况 11.5. 既给设计控制数据 1第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物枢纽布置 22.1. 枢纽布置 22.1.1. 枢纽布置形式 .22.1.2. 坝轴线位置比较选择 .22.2. 挡水及泄水建筑物 22.2.1. 坝高确定 .22.2.2. 挡水建筑物 混凝土重力坝 .42.2.3. 泄水建筑物 混凝土溢流坝 .82.3. 坝内构造 .112.3.1. 坝顶结构 112.3.2. 坝体分缝 112.3.3. 坝内廊道 112.3.4. 坝基地基处理 112.4. 溢流坝消能防冲措施 .11第三章 水能规划 .123.1 水头 HMAX、HMIN、HR 确定 123.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按 2%计）： .123.1.2 Hmin 的可能出现情况（水头损失按 2%计）： 133.1.3 Hav 的确定： .143.1.4 Hr 的确定： 143.2 水轮机选型比较 .143.2.1 HL200 水轮机方案的主要参数选择 .143.2.2 HL180 水轮机方案主要参数选择 .143.2.3 HL200 和 HL180 方案参数对照表 153.2.4 水轮机安装高程 .15第四章 水电站厂房 1624.1 厂房内部结构 .164.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算 164.1.2 发电机重量估算 174.1.3 水轮机蜗壳及尾水管 174.1.4 调速系统，调速设备选择 184.1.5 起重机设备选择 194.2 主厂房尺寸 .194.2.1 长度 194.2.2 厂房各层高程的确定 20第五章 水电站引水建筑物 215.1 引水隧洞整体布置 .215.1.1 洞线布置（水平位置） .215.1.2 洞线布置（垂直方向） .215.2 细部构造 .215.2.1 隧洞洞径 .215.2.2 隧洞进口段 .215.2.3 隧洞细部构造 .215.2.4 闸门断面尺寸 .215.2.5 进口底高程的计算 .215.2.6 隧洞渐变段 .225.2.7 压力管道设计 .22第六章 专题：调压室的设计 236.1 托马断面 .236.1.1 引水隧洞部分 .236.1.2 压力管道部分 .246.2 简单式调压室 266.3 阻抗式 266.3.1 最低涌波： .266.3.2 最高涌波水位的计算 266.4 差动式调压室 296.4.1 阻抗孔面积 S 与增加负荷时的最低涌波 计算： 29minZ6.42 丢弃全负荷时的最高涌波水位 计算： .29ax1第一章 设计基本资料1.1. 地理位置1.2. 水文与气象1.2.1 水文条件1.2.2 气象条件1.3. 工程地质1.4. 交通状况1.5. 既给设计控制数据2第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物枢纽布置2.1. 枢纽布置2.1.1 枢纽布置形式2.1.2 坝轴线位置比较选择2.2. 挡水及泄水建筑物2.2.1 坝高确定校核洪水位下波浪高度 37.0/)(076. 23/102/1%5 gVDhm46.95.3.1波长 mLm 71.489/10)1028(.0275.3/.2/1 波浪中心线高 LHcthmz 469%1安全超高 0.5 坝顶超出静水位高度 mcz 1.50.1 设计水位下：波浪高度 7./)(076. 203/12/1%5 gVDhm96.5.43.1波长 mLm 49.8/1)18(.0275.3/.2/1 3波浪中心线高 2240.71.96hLHoct m安全超高 0.7m 坝顶超出静水位高度 hhcz 0.2734.0%1 设计洪水位 =238+2.81=240.81m设坝顶高程=校核洪水位+ =240+1.42=241.42mh校坝顶高取 2415m 由应力条件确定最小坝宽：H=240.25-111=129.25m ，=0.25)2()1(0cHB按稳定条件确定最小坝宽： )(0cfKB=23.5 ， =10c3mkN03kK: 基本组合安全系数，查水工建筑物表 27 为 K=1.1。代入数据得 5.0)()1(05.23.9B).1.(f解得 =0.142 ， B=109.20m4n= B/ H =12.05.92.104./ Bm= 8.5.29)01()(坝顶宽度=(8%10%)129.25=10.3412.93m, 取 12m2.2.1. 挡水建筑物混凝土重力坝非溢流坝设计状况 ：计算成果如下表：校核状况下坝基面垂直力(KN) 水平力(KN) 弯矩(KNm)荷载名称 力臂(m) G13412.2 50.2 171292.44G2 36519 42 1533798 自重 G3120560.29 5.6 699249.67P1。11452 52.3 76084.8P1。25560.5 51.3 285253.65P2 2346.43 48.14 112960.4P3 82240.3 42.75 3515773.4 水压力P4 2933.0 8.07 23679.4 P134.80 127.674442.12浪压力P2 27.73 126.683512.85 U1 26448.24 0 0 0 扬压力U2 1334.18 13.8 18411.755U3 1716.50 51.3 88056.19U4 2547.7452.4 134916.51 3412.2+36519+120560.29+1452+5560.5+2346.43-26448.24-1334.18W-1716.5-2547.50=137776.395kN 171292.44+1533798+699249.67+285253.65-112960.4-3515773.4+23679.4-M4442.12+3512.85-18411.75-88056.19-13916.51=-946773.03kN.m 82240.3+34.80-2933.0-27.73=79314.37kNPkpy 7852.109)346(2.1093576 y 1.)(.校核状况下折坡面垂直力(KN) 水平力(KN) 弯矩(KNm)荷载名称 力臂(m) G1 24111 27.7 667874.7 自 重 G2 45078.59 3.23 145753.13 水压力 P1 35490.31 28.08 996686.28 P1 34.80 83.67 2911.13浪压力P2 27.73 82.68 2292.7366918.2kN4507.21W m4KN-18093.2.791.3-368. MkpP.547.39y 832.109)(2.10 kpy 6.7.)483(6.98 设计状况下坝基面垂直力(KN) 水平力(KN) 弯矩(KNm)荷载名称 力臂(m) G13412.250.2 171292.4G23651942 1533798自重 G3120560.3 5.8 699249.7P1696450.8 353720.4P2 1656.49 49.17 81455.13 P3 79380 42 3333960 水压力P4 2070.61 6.78 14045.6P1 117.69 125.02 14713.74浪压力P2 90.10 123.17 11097.63U1 22222.2 0 0 0 扬压力U2 1354.96 13.8 18698.477U3 1743.23 51.3 89427.44U4 2614.84 52.4 137017.53412.2+36519+120560.29+6964+1656.49-222222-1354.96-1743.23-2614.84W=141076.75kN 171292.4+1533798699249.7+353720.4-81455.13-3333960+14045.6-M14713.74+11097.63-18698.47-89427.44-137017.5=755050.98KNmkpP98.73610.96.71.207938y .2.)85(.146 2kpy .167.109)7(2.097 2设计状况上游折坡面垂直力(KN) 水平力(KN) 弯矩(KNm)荷载名称 力臂(m)G1 24111 27.7 667874.7 自 重 G2 45078.3 23.23 145753.13 水压力 P1 33620 27.33 9189467 P1117.69 81.02 9535.26浪压力P2 90.10 79.17 7133.23824111+45078.3=69189.29kNW667874.7+145753.13-918946.7-9535.26+7133.23=-1728958.39KNm MkpP59.364710.96.7320y .82.)(.1968 kpy 3.9.10)75(2.0 2.2.2. 泄水建筑物混凝土溢流坝设计洪水位时，Q 设 =4800m3/s，Q 引 =184.6m3/s 取 =0.9，则sms 86.4.19.048引设泄 H34.1.265. 20校核洪水位时，Q s=8500m3/s，Q 0=55.69m3/s(见后水能规划部分)，取 =1，则：ssm.89.18引设泄 H7.1.204.9320反弧段设计 mhhgqhTcococo 25.09.815220 试算过程：表 2-1 的 试 算cohco试算得T0实际 T093 123.38 102.254 71.70 102.253.6 87.19 102.253.3 102.77 102.253.31 102.25 102.25所以 hco为 3.31m。1）校核状况自重:G1= GGk=1.00.56.64423.5=3412.2KN （垂直向下）G2= GGk=1.0600023.5=141000KN（垂直向下）水压力：静水压力：P1= GGk=1.0100.5129=82240.31KN （指向下游）P2= GGk=7506 KN （垂直向下）P3= GGk=1.00.59.8124.22 =2933.04 KN （垂直向上）2动水压力：smq25.18shvco84.13.（指向上游）KNgqvGPkx 46.19)52cos30(81.95.42.1co010 （垂直向下）KNgqvGPky 46.5913)2sin30(i81.95.42736.1sn010 扬压力:10U1=1.024.229.81109.2=26448.24KN (垂直向上)U2=0.51.090.629.6=1334.18 KN (垂直向上) U3=1.06.69.8126.5=1716.50KN (垂直向上) U4=1.00.526.59.8119.6=2547.74KN(垂直向上)2）设计状况1）自重与校核状况相同水压力：静水压力：P1=0.5124.310=77223KN （指向下游）P2=1.00.59.81(1262-48)=6864 KN （垂直向下）P3=1.00.59.8120.54=2070.6KN （垂直向上 )动水压力：KNgqvGkx 78.6)52cos30(81.95.4276.1cos010 46.735)2sin30(i81.95.42736.1sn10 gqvPGky112.3. 坝内构造2.3.1. 坝顶结构2.3.2. 坝体分缝2.3.3. 坝内廊道2.3.4. 坝基地基处理2.4. 溢流坝消能防冲措施mhc14.3 24.18.360mBhAcosQvco/12.4.8泄挑距 )(2incosin1 212112 hgvgL = )95.143(8.95.0.43.5.0.489 22 m1 mgqhK5.128.9332H=240.25-136.05=104.12mmtHhtKrr 07.215.04.124.4.2891.089. 12第三章 水能规划表 3-1 水头试算成果Q(m/s)1（m） 2 (m) H1 (m) H (m) Nr(万 kw)100 230 115.87 114.13 111.8 9.380 230 115.72 114.28 112.0 7.74 60 230 115.57 114.43 112.1 5.78 40 230 115.39 114.61 112.3 3.89正常蓄水位(1台)46 230 115.44 114.56 112.3 4.5 Q(m/s)1（m） 2 (m) H1 (m) H (m) Nr(万 kw)100 190 115.87 74.13 72.65 6.28 200 190 116.47 73.53 72.06 12.44 300 190 116.76 73.33 71.78 18.7 250 190 116.61 73.24 71.92 15.57 设计低水位（4 台）283.7 190 116.7 73.39 71.8 18.0 3.1 水头 Hmax、Hmin 、Hr 确定3.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按 2%计）：3.1.1.1 校核洪水位，全部机组发电：由 Q 泄 =8500m3/s 查获青处水位流量关系曲线的下游水位： Z 下 =128.35m，m6.10935.28.40%981 ）（H3.1.1.2 设计洪水位，全部机组发电：由 Q 泄=4800m 3/s 查获青处水位流量关系曲线的下游水位： Z 下 =124.18m，54.18.23982 ）（3.1.1.3 正常蓄水位，仅一台机组发电，共配置四台 4.5万千瓦的机113组：（1） 假设 Q=80m3/s，则：Z 下 =115.72m， m9.172.538%91 ）（HN=AQH=7.68 万 Kw（2） 假设 Q=40m3/s，则：Z 下 =115.39m， 32.19.523892 ）（N=AQH=3.85 万 Kw（3） 假设 Q=60m3/s，则：Z 下 =115.57m， m14.257.1238%93 ）（HN=AQH=5.77 万 Kw由（1） 、 （2） 、 （3）得 NQ 关系曲线：由 N=4.5 万 Kw 查 NQ 关系曲线得：Q=46.0m 3/s Z 下 =115.44m .124.5894 ）（综合 1、2、3 得：H max=112.3m3.1.2 Hmin 的可能出现情况（水头损失按 2%计）：设计低水位时全部机组发电：（1） 假设 Q=200m3/s，则：Z 下 =116.47m， m06.724.190%81 ）（HN=AQH=12.35 万 Kw（2） 假设 Q=300m3/s，则：Z 下 =116.8m， 71.7878.1.619082 ）（N=AQH=18.45 万 Kw（3）假设 Q=250m3/s，则：Z 下 =116.61m， m92.716.190%8）（H14N=AQH=15.41 万 Kw由 N=18 万 Kw 试算求得：Q=283.7m 3/s Z 下 =116.74m m8.714.6190%8min ）（H3.1.3 Hav 的确定：/2=(112.3+71.8)/2=92.05m)(avminax3.1.4 Hr 的确定：Hr=Hav=92.05m3.2 水轮机选型比较3.2.1 HL200 水轮机方案的主要参数选择3.2.1.1 转轮直径 D1： 3.2.1.2 转速 n计算：min/47.210.3596810 rDHav3.2.1.3 效率及单位参数的修正。3.2.1.4 工作范围检验：smQsmHDNQMr /95.0/6.081.9 3135.2max1 in/4.72./ axin r8.3 min1max1i/1.059/2/ rrr 3.2.1.5 吸出高度 Hs计算： 15mHHms 83.1)02.16.(9025.1)(90.1 3.2.2 HL180 水轮机方案主要参数选择3.2.1.1 转轮直径 D1：3.2.1.2 转速 n计算：min/27.140.3596710 rDHav3.2.1.3 效率及单位参数的修正3.2.1.4 工作范围检验： in/7.03.12/0.25/max1min1 rHm58inaxDi/9/11 rrr3.2.1.5 吸出高度 Hs计算HHms 201.).086.(9125.0)(90. 3.2.3 HL200 和 HL180 方案参数对照表3.2.4 水轮机安装高程mbHwZss 241.60.4.1520 16第四章 水电站厂房4.1 厂房内部结构4.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算（1） 、极距 7.1025.61P2 S44f jK（2） 、定子内径 cmDi 3/7（3） 、定子铁芯长度 ltncSeift 5.203.46250162 （4） 、定子铁芯外径 Dane166.7r/mincmia 2.587.14561、定子机座外径 D1: D1=1.20Da=638.8cm 2、风罩内径 D2St20000KVA D2=D1+2.4m=9.5m 3、转子外径 D3 D3=Di=524.1cm 4、4、下机架最大跨度D4=D5+0.6=480cm 5、推力轴承外径 D6 和励磁机外径 D7St=53000KVA 查表得 D6=300cm D7=200cm轴向尺寸计算1、定子机座高度 h1ne214r/mincmlt 9.34627.152031 2、上机架高度17判别型式 035.8.nlDti采用悬式发电机上机架高度 h2=0.25Di=0.25456.5=114.1cm 3、推力轴承高度 h3、 励磁机高度 h4、副励磁机高度 h5、永磁机高度 h6：h3=170cm，h 4=230cm（其中上机架高度 100cm）h5=100cm，h 6=80cm4、下机架高度 h7=0.12Di=54.8cm 5、5、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悬式 h8=0.15Di=68.5cm 6、下机架到支承面主轴法兰底面之间的距离 h9=100cm 7、7、转子磁轭轴向高度 h10，有风扇： = +90=293.5cm10tl8、h 11=（0.70.9）H 9、 H=h1+h2+h9-h7=1209.5cmh11=0.8H=967.6cm9、定子铁芯水平中心线至主轴法兰盘底面距 h12h12=0.46h1+h10=453.0cm 4.1.2 发电机重量估算TneSKGff 5.3214.1.3 水轮机蜗壳及尾水管混流式水轮机，采用圆形焊接或铸造结构蜗壳半径： CiiVQ0max36表 4-1 蜗壳渐变段内径数据表i30 75 120 165 210 255 300 34518i(mm)487 770 974 1143 1289 1420 1541 1652Ri(mm)3349 3915 4323 4661 4953 5215 5457 5679h=2.6D1=7.8m， L=4.5D1=13.5m，B 5=2.72D1=8.16m,D4= h =1.35 D1=4.05m, h6=0.675 D1=2.025mL1=1.82 D1=5.46m，h 5=1.22 D1=3.66m水轮机转轮流道尺寸：4.1.4 调速系统，调速设备选择4.1.4.1 调速功计算A =（200250）Q D1 maxH=297568371960N.m30000N.mHmax：最高水头； D1：水轮机直径；所以属大型调速器。4.1.4.2 a 接力器选择 bo/D1=0.2 bo=0.6m直径 ds= mHDbo427ax选择与之相近且偏大的 ds=450mm 的标准接力器b 最大行程 Smax=(1.41.8)a0max a0max：水轮机导叶最大开度；a0max= a0 Mmax ZoM4.156采用系数 1.6Smax=0.250c 接力器容积计算193max207.SdVs选用 Ts=6S，V m=4.5m/smsSvTd/13.58).46(07故选用 DT-80 型电气液压型调速器3、油压装置VK=（1820）V S=1.2961.44m3 选用组合式油压装置 HYZ-1.6 组合式油压装置4.1.5 起重机设备选择4.2 主厂房尺寸4.2.1 长度(1) 机组段长度A、蜗壳层 L=4.66+5.68+3=13.34mB、尾水管层 L=B 出口 +2 2=12.16mC、发电机层 L= 3+b+2 3=13.8mB 出口 ：尾水管出口处宽度； 2：尾水管边墩混凝土厚度，取 2m； 3：发电机风罩内径； 3：发电机风罩壁厚，取为 0.5m；两台机组之间风罩外壁的净距，因机组间布置楼梯，取为 4m。最终取机组段长度 13m（2）端机组段长度同标准机组段长度，为了布置需要，可以将端部的外墙适当向外加厚，增加了 1m 的厚度。（3）安装场长度201.01.5 机组段长度 mD5.30846.水 轮 机 顶 盖水 轮 机 转 轮上 机 架发 电 机 转 子再由吊车极限位置同时控制，确定安装场宽度为 14m。4.2.2 厂房各层高程的确定（1）水轮机安装高程 ：（水轮机型号： HL180J-250）bHZsws0.162（2）尾水管底板高程 mhZs9.71h1：尾水管高度（m） ；bo：导叶高度（m） 。（3）水轮机层地面高程 2=ZS+r2+ =118.85m2lr2：与蜗壳进口相接处的压力钢管半径：压力钢管上部外包混凝土厚度。l（4）发电机层地面高程（上机架全部埋入）= +h1+h2+4（为了方便的布置蝴蝶阀的油压设备） =127.45m3（下游最高尾水位 128.35 相差不到 1 米，不设装配厂层。 ）将发电机层的高程定为 =129.0m4（5）吊车轨顶的高程=140.0m5.062.14（6）厂房顶部高程=146.0m74.3 厂区布置21第五章 水电站引水建筑物5.1 引水隧洞整体布置5.1.1 洞线布置（水平位置）5.1.2 洞线布置（垂直方向） 5.2 细部构造5.2.1 隧洞洞径设计水位下四台机满发隧洞流量 Q=228.2 m3/SQ = =228.2m3/SvD24141.32假定有压隧洞中的经济流速 v=4m/s,则隧洞直径 =8.5 v/5.2.2 隧洞进口段5.2.3 隧洞细部构造 2104xya=(1.01.5)D=8.4412.66mb=( )D=2.814.22m325.2.4 闸门断面尺寸bh=8.58.5m2通气孔面积根据经验公式取通气孔面积为 2m2。5.2.5 进口底高程的计算22以死水位 190m 为计算条件，此时引用流量 Q=283.7m/s,则3.9m/s58/7.2h)Q/(bv2dCvScr 3.65805.2.6 隧洞渐变段渐变段长度 L=(1.5-2.0)D 取为 15m5.2.7 压力管道设计mHQDr 8.605.92.57373maxr 701.7373ax1r .605.924.57373max2 mHQDr .7373ax323第六章 专题：调压室的设计sgHLVTw43.059281.6.1 托马断面6.1.1 引水隧洞部分6.1.1.1 喇叭口进口段 1jh, 221 7.459.3mA smv/31.27.831=0.1,hj 0.80216.1.1.2 拦污栅处 2jh,079.45sin)1.0/(4.sin)( 3/3/4 d， 221mAmv/2.78hj 03.1.93.079. 6.1.1.3 闸门段 jh，2237.56.814mA smv/0.57683.0hj 25.081.9.5122246.1.1.4 3个渐变段 4jh1 个圆变矩, , 2 个矩变圆，1.005.mhj 281.9.8.95.4 6.1.1.5 隧洞拐弯处（共两处） 5jh0.76)93( )10632(0.17/5 mhj 1.8.5.mgvvgjj 736.019.25.036.02221 5.94.0.6/1Cmhf 325942jfwo 05617606.1.2 压力管道部分6.1.2.1 拐弯处 1jh，221 6.3549.386mA smv/05.826.37810.9)( )108(.0. .57/hj 64925.893.1 6.1.2.2 岔管处 jh25222 7.861459.3mA smv/53.72.803223 /4.6.19224 75.10.3159.A sv/.75.0283.02 mhj .1)8.9261.478.953(1.26.1.2.3蝴蝶阀处 3jhj 3.081.926.1503mhhjjjj 47421 8.)47.6(03./Cmhf .05.18.2hjfmwo 94.28.4 m76.0.35673-Hwmoin1 8.0.5192760gRCL 13.0)58.(1.925.422 21 637.01.89mHfFk 为了保证大波动衰减，调压室的断面必须大于临界断面，并有一定的安全余量，取 1.0526F= 1.05357.6=375.48m26.2 简单式调压室6.3 阻抗式6.3.1 最低涌波：死蓄水位 = 190 mn 取可能的最大值为 0.014假设机组负荷从 突增至 ，若 0.50Q0m222 7.56.8149.34Df 31.0.7.022wgFhLfV 62.00mini 315.).(9.5.31.65(1ZX=3.15m mhwo 0.82.minin 水面高程 1908.0 = 182m相对阻抗 6.1)5.(3)1(22inX.965.0wch 20 8.143.8.2.72mgQfcc 6.3.2 最高涌波水位的计算6.3.2.1喇叭口进口段 1jh27, 221 7.1459.3mA smv/50.1720.184=0.1,hj 0.80216.3.2.2 拦污栅处 2jh,079.45sin)1.0/(4.sin)( 3/3/4 d， 221mAmv/79.8hj 025.1.79.0.22 6.3.2.3 闸门段 3jh，2237.56.814mA smv/25.37684.0hj 1.08.925.126.3.2.4 4 个渐变段 4jh1 个圆变矩, , 2 个矩变圆，.05.mhj 18.931.08.9530. 24 6.3.2.5 隧洞拐弯处（共两处） 5jh0.76)93( )10632(0.17/5 mhj 8255 mgvvgjj 315.082.10.05.1.221 285.9412.0.6/Cmhf .0.59432jfwo 87.56.31S = .93.089220wgFhLfv7/356XoSZm根据公式 0011ln1ln XXmm 令 A= 001lXm10 10.6 10.5 10.4 10.47A 1.0669 1.4456 1.2650 1.25218 1.2427代入公式，得出对应此最高涌波水位时的第二振幅mXmmXX 11ln11ln22 SZ22Z10 7 6.47 6.46 6.4521lnX1.067 0.3124 0.6512 -0.2501 0.2490试算得 0.63mZ25.109.26.4 差动式调压室
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