资源描述
摘 要湖南镇水电站位于中国浙江省衢州市境内，钱塘江支流乌溪江上，是一个以发电为主兼有航运、灌溉，防洪、供水等综合利用效益的较大水电站。也是乌溪江两级开发中的第一级。水库设计洪水位 238m（千年一遇） ，相应的下泄流量 4800m3/s；校核洪水位240.25m（万年一遇） ，相应的下泄流量 8500m3/s；设计蓄水位 230m.本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程 241.5m。坝底高程112m。最大坝高 139.5m。上游折坡坡度 1：0.12，下游坝坡坡度 1：0.8，溢流坝堰顶高程 226.5m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长 1000m。洞径 8.5m，调压室位于厂房上游 180m 左右处，高程 179m 的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游荻青位置。设计水头 92.05m，装机容量 54.5=18 万 kw，主厂房净宽 18.0m，总长 71.8m。水轮机安装高程 116.00m，发电机层高程 129.00m，校核尾水位 128.35m。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，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。由此可见，本设计是合理可行的。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；AbstractThe Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the release works (the concrete over fall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station . The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 4800 m3/s .The check level is 240.25 m ,its corresponding flow is 8500 m3/s .The regular water retaining level is 230m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 241.5 m ,and the base elevation is 112m ,The max height of the dam is 139.5 m ,The upstream dam slope is 1:0.12 ,the downstream dam slop is 1:0.8 ,the spillway crest elevation is 226.5 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1000 m ,the diametric of which is 8.50 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 180 m from the work shop building and is type is differential motion.The workshop building is located at downstream ,the design level of the turbine is 92.05 m , the equipped capacitor is 18.0104kw ,the clean width is 18.0 m , its whole length is 71.8 m . The fix level of the turbine is 116.0 m , and the height lf dynamo is 129.0 m , the level of the adjustment bay is 128.35m (higher of the downstream water level 0.07 m ) . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .Key word:Water conservancy hub; Flush buildings; Discharge waterbuildings; Stability; Stress; Turbine; Selection; Diversion tunnel; Surge; Workshop;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 .31.3 工程地质 .31.4 交通状况 .41.5 既给设计控制数据 .4第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物 52.1 枢纽布置 .52.1.1 枢纽布置形式 .52.1.2 坝轴线位置比较选择 52.2 挡水及泄水建筑物 52.2.1 坝高确定 .52.2.2 挡水建筑物 混凝土重力坝 .72.2.3 泄水建筑物 混凝土溢流坝 122.3 坝内构造 162.3.1 坝顶结构 162.3.2 坝体分缝 162.3.3 坝内廊道 162.3.4 坝基地基处理 172.4 溢流坝消能防冲措施 17第三章 水轮机选型 .193.1 水头 HMAX、HMIN、HR 确定 193.1.1 Hmax 的可能出现情况（水头损失按 2%计）： .193.1.2 Hmin 的可能出现情况（水头损失按 2%计）： 203.1.3 Hr 的确定： 203.2 水轮机选型比较 .203.2.1 HL200 水轮机方案的主要参数选择 .213.2.2 HL180 水轮机方案主要参数选择 .223.2.3 HL200 和 HL180 方案参数对照表 243.2.4 水轮机安装高程 .24第四章 水电站厂房 .264.1 厂房内部结构 .264.1.1 水轮机发电机外形尺寸估算 264.1.2 发电机重量估算 274.1.3 水轮机蜗壳及尾水管 284.1.4 调速系统，调速设备选择 294.1.5 起重机设备选择 314.2 主厂房尺寸 .324.2.1 长度 324.2.2 厂房各层高程的确定 334.3 厂区布置 34第五章 水电站引水建筑物 .355.1 引水隧洞整体布置 .355.1.1 洞线布置（水平位置） .355.1.2 洞线布置（垂直方向） .355.2 细部构造 .355.2.1 隧洞洞径 .355.2.2 隧洞进口段 .355.2.3 隧洞细部构造 .365.2.4 闸门断面尺寸 .365.2.5 进口底高程的计算 .365.2.6 隧洞渐变段 .375.2.7 压力管道设计 .37第六章 专题：调压室设计 386.1 计算调压室托马断面 386.1.1 隧洞段水头损失 396.1.1.1 沿程水头损失 .396.1.1.2 局部水头损失 396.1.2 压力管道段水头损失 406.1.2.1 局部水头损失 406.1.1.2 沿程水头损失 416.2 简单式调压室 .416.3 阻抗式调压室 426.3.1 最低涌波的计算 .426.3.2 最高涌波水位的计算 .436.3.2.1 沿程水头损失 .436.3.2.2 局部水头损失 .436.4 差动式调压室 .45参考文献 48毕业设计感想 49 1 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。流域内已建成二卒水电站，第一级为湖南镇水电站，坝址位于衢县境内乌溪江区山前峦处，坝址以上流域面积为 2151 平方公里。第二级为黄坛口水电站，坝址位于衢县黄坛口公社。坝址以上流域面积为 2328 平方公里。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 83.0 立方米/秒。实测最大峰流量为 5440立方米/秒（1954 年） ，千年一遇洪水总量为 11.0 立方米，洪峰流量为 11300 立方米。万年一遇洪水总量 16.2 亿立方米，洪峰流量为 16600 立方米/秒。保坝洪水总量 17.2 亿立方米，洪峰流量为 22000 立方米/秒。表 1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线水位（m） 122.71 123.15 123.5 124.04 125.4 126.6 128.5流量（ m3/s）10 50 100 200 500 1000 2000水位（m） 130.1 132.6 135.3 137.6 139.8 141.8流量（ m3/s）3000 5000 7500 10000 12500 15000 2 山 前 峦 水 位 流 量 关 系 曲 线1201251301351401450 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000Q(m3/s)H(m)图 1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线表 1-2 电站厂房处获青水位流量关系曲线水位（m） 115 115.17 115.39 115.57 115.72 115.87 116流量（m 3/s）10 20 40 60 80 100 120水位（m） 116.13 116.25 116.37 116.47 117.05 117.9 118.5流量（m 3/s）140 160 180 200 400 700 1000水位（m） 119.45 120.3 121.97 123.2 125.65 127.8 129.8流量（m 3/s）1500 2000 3000 4000 6000 8000 10000 3 狄 青 水 位 流 量 关 系 曲 线1141161181201221241261281301320 2000 4000 6000 8000 10000 12000Q(m3/s)H(m)图 1-2 狄青处水位流量关系曲线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 10.4，月平均最低气温 4.9，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 工程地质本工程曾就获青、项家、山前峦三个坝址进行地质勘测工作，经分析比较，选用了山前峦坝址。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 24m。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212m，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 1126m，右岸 15 34m。岩石透水性小，相 4 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 1012m，右岸 69m ，河中 68m，坝体与坝基岩石的摩擦系数采用 0.68。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 0.50.8m，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。1.5 既给设计控制数据a .校核洪水位：240.25m，校核最大洪水下泄流量 8500m3/s，相应的水库库容2056.65108m3b .设计洪水位：238.00m，设计洪水最大下泄流量 4800m3/sc .设计蓄水位： 230.00md .设计低水位：190.00me .装机容量： 44.5Mw，即 18 万 kw 5 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 83.0m3/s，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 150m 处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水口。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 坝轴线位置比较选择根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择两条坝轴线。a 线沿东西向与河道垂直，纵坐标 76380，b 线也沿东西向，纵坐标 76370。a 线总长 428m，穿过左岸部分裂隙；b 线总长 425m，避开左岸裂隙。由于坝轴线较短，穿过裂隙不多可作地基处理故选择 a 线方案。2.2 挡水及泄水建筑物2.2.1 坝高确定根据水电站装机 18 万 kw，水库总库容 2056.65108m3，取工程规模为大（1）型，主要建筑物级别：1 级，次要建筑物：2 级，临时建筑物：4 级。2.2.1.1 坝顶超出静水位高度hcz%1累计频率为 1%的波浪涌高1h波浪中线高出静水位高度zhc取决于坝的级别和计算情况的安全超高 6 正常运用的条件（正常蓄水位或设计洪水位）下，取多年平均最大风速的1.52.0 倍；在非常运用条件（校核洪水位）下，采用相应的洪水期多年平均最大风速。取多年平均最大风速为 10m/s，则设计洪水位下的计算风速,校核洪水位下的计算风速 。风区长度 D,采用 5smv/18.0 smv/10倍的大坝长度，初步读地形图知 B=424m，则 D=5B=2120m。当 ，sv/20D0，785y kpy1738故应力满足要求。上游折坡处： 10 图 2-2 折坡面以上剖面图表 2-2 校核状况上游折坡面稳定应力计算：（156m 高程处）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 2292.73抗滑稳定计算：经计算， 05.1938.5472610. K故满足抗滑稳定要求。应力计算（不计入扬压力）：,经计算， = , ，此处出现了拉应力，但其值要小ykp843kpy68.97于混凝土的极限抗拉强度， 故应力满足要求。校核洪水位坝基面： 11 表 2-3 设计状况下坝基面稳定应力计算垂直力(KN) 水平力 (KN) 弯矩 (KNm)荷载名称 力臂(m) G1 3412.2 50.2 171292.4 G2 36519 42 1533798 自重 G3 120560.3 5.8 699249.7 P1 6964 50.8 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 11097.63 U1 22222.2 0 0 0 U2 1354.96 13.8 18698.47U3 1743.23 51.3 89427.44扬压力U4 2614.84 52.4 137017.5抗滑稳定计算：经计算， 1.05，故满足抗滑稳定要求。24.198.736540.K应力计算（计入扬压力）：求得 =912.00KPa， =1671.82KPa,yy故应力满足要求。上游折坡面（156m 高程处）表 2-4 设计状况上游折坡面稳定应力计算：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 918946.7 12 P1 117.69 81.02 9535.26浪压力P2 90.10 79.17 7133.23抗滑稳定计算：经计算， 1.10，故满足抗滑稳定要求。06.259.3647180.K应力计算（不计入扬压力）：,经计算， ， ，虽然出现了拉应力，但应力仍满足要kpy.kpy3.求。2.2.2.3 实用剖面坝顶宽度=8%10%H=12m考虑坝体的稳定在上游侧距坝底 44m 高处设一折坡，坡度为 1：0.12灌浆廊道距坝底 4m，距上游坝面 6m，廊道宽 3m，高 4.5m2.2.3 泄水建筑物混凝土溢流坝2.2.3.1 堰顶高程坝址岩基状况良好，故取设计况下的单宽流量 q=90m3/s,在设计状况下，四台机组满发的引用流量为 184.6m/s,则溢流坝前缘总净宽 =4800-0.9 184.6=4633.86m3/s，引设泄 Q设计状况下洪水下泄量来自溢流坝和电站厂房部分。溢流堰取 5 孔 12m，边墩取 2m，闸墩取 4m。计算堰上水头 （设计状况下）=（ ） 2/3 公式(2-10)0HgQ2m泄m流量系数，设计水头下取 0.502；侧收缩系数， =0.90.95；g重力加速度； 13 计算得： =11.34m，此时 =0.91，则0H堰顶过流面积 m4.6803.100 BA堰顶过流速度 4633.86/680.4=6.81m3/s00/QVmgvHd97.820238.0-8.97=229.03md设堰在校核状况下计算得：H o=17.78m , =0.90 从而求得： mHd4.13故堰顶高程需按校核状况设计。则堰顶高程 240.25-13.4=226.85m，取堰顶高程为d校堰226.5m，校核洪水位 240.25m，加上 0.5 的安全超高，最终取闸门高度为 14m。2.2.3.2 溢流坝实用剖面设计设计堰上水头 Hd=13.4m 溢流面曲线采用 WES 曲线Xn=KHdn-1yHd： 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, n=1.85）则 Y=x1.85/(2140.85) 公式(2-11)堰顶点上游用三段圆弧连接，堰顶下游亦用曲线方程表示。详见下图： 14 R123 y=x1.852Hd0yb1.7d26330.4d215WES剖 面 堰 顶图 2-3WES 剖面堰顶堰顶点上游采用三段圆弧组成=0.5Hd=6.7m =0.175Hd=2.345m1R1b=0.2Hd=2.68m =0.276Hd=3.70m2 2=0.04Hd=0.54m =0.282Hd=3.78m3 3b反孤段设计q=138.5m3/s(校核状况下泄流量 )公式(2-12)20cocohgqTTo总有效水头；流量系数，取 0.95；临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深；coh下游尾水位 136.22m，故取挑坎高程 136.22+12m=138mTo=240.25-138=102.25m试算得 上 =3.31 mcoh则及孤段半径 R（610） =30m 鼻坎挑角 30 度 15 2.2.3.3 溢流坝稳定应力计算校核洪水位情况表 25 荷载计算垂直力(KN) 水平力 (KN)荷载名称 G1 3412.2自 重 G2 141000P1 82240.31P2 7506水 压 力 P3 2933.04P1 76.44浪压力P2 0U1 26448.24U2 1334.18U3 1716.50扬 压 力 U4 2547.74Px 1149.46动水压力 Py 5913.46稳定计算：经计算， 1.05 满足要求34.17.80526.K设计洪水位情况表 26 荷载计算垂直力(KN) 水平力 (KN)荷载名称 G1 3412.2 自 重 G2 141000 水 P1 77223 16 P2 6864 压 力 P3 2070.6P1 117.69 浪压力P2 90.10U1 22222.2 U2 1354.96 U3 1743.23 扬 压 力 U4 2614.84Px 688.78 动水压力 Py 3543.47 稳定计算：1.10136.5.791268.0K满足要求。2.3 坝内构造2.3.1 坝顶结构2.3.1.1 非溢流坝坝顶宽 12m，两边设挡浪墙，兼做坝顶栏杆使用；路面中间高，两边低，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 溢流坝为便于布置上游侧检修闸门和工作闸门，溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出，具体尺寸见大图。坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧检修闸门，堰顶略下游处布置工作闸门。闸墩宽度 4m，故溢流坝段总长 76m。 2.3.2 坝体分缝 溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为 30m，具体位置见正图。 2.3.3 坝内廊道 17 沿坝基帷幕灌浆廊道向上，间隔 30m 布置一层廊道，共分四层，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或两条、三条纵向贯穿廊道作为连接。非溢流坝段从上往下第二和第三层靠近岸坡的横向廊道贯穿至下游，其余层横向廊道均均不贯穿。2.3.4 坝基地基处理由于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，除适当加深表层砼塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密实，形成由砼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充填物，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的裂隙，采用砼梁和砼拱进行加固，具体分法是将软弱带挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地区的承载力。2.4 溢流坝消能防冲措施由于坝址处基岩较好，为了减少造价，采用较为经济的挑流消能这种消能方式。挑距 公式(2-13)(2sincosin1 212112 hgvvgL L：水舌距(m) ；：坎顶水面流速（m/s）可取坎顶平均流速 的 1.1 倍；1v v：鼻坎挑射角度，本工程为 300；h1：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 L180.25m。公式(2-14)tHhKtrr 1.089.4.2tr：冲刷坑深度；H：上下游水位差； 18 hK：取决于出坎单宽流量 q 的临界水深，公式(2-15)32ghK：取决于岩石抗冲刷能力的无因次参数，对于中等的岩石 =1.11.4，此rK rK处取 1.4。计算得：tr21.07m。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 2m 宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。 19 第三章 水轮机选型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%98)(981 ）（下上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，m54.1)(981下上3.1.1.3 正常蓄水位，仅一台机组发电，共配置四台 4.5 万千瓦的机组：(因为 N=18 万千瓦，属中型水电站) 8.7QHA.Ngrgr发电机的额定出力，等于 4.5 万千瓦r发电机的额定效率，取 96%gr水轮机的效率 取 91（1） 假设 Q=80m3/s，则：Z 下 =115.72m，H 3= =111.99mN=AQH=7.68 万 Kw（2） 假设 Q=40m3/s，则：Z 下 =115.39m， m32.1)(%982下上 ZN=AQH=3.85 万 Kw（3） 假设 Q=60m3/s，则：Z 下 =115.57m， 14.2)(983下上 ZHN=AQH=5.77 万 Kw 20 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 =112.3m)(%984下上 ZH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， m06.72)(%981下上 ZHN=AQH=12.35 万 Kw（2） 假设 Q=300m3/s，则：Z 下 =116.8m， 78.1)(982下上N=AQH=18.45 万 Kw（3）假设 Q=250m3/s，则：Z 下 =116.61m， m92.71)(%983下上 ZHN=AQH=15.41 万 Kw由 N=18 万 Kw 试算求得：Q=283.7m 3/s Z 下 =116.74m3.1.3 Hav 的确定：8.71)(98min下上Hav=(Hmax+Hmin)/2=92.05m3.1.3 Hr 的确定：因为本水电站为引水式电站，所以 Hr=Hav=92.05m3.2 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是为 HL200 或 HL180。3.2.1 HL200 水轮机方案的主要参数选择 21 3.2.1.1 转轮直径 D1：查表水电站3-6，得限制工况下单位流量 Q1M=950L/s=0.95m3/s,效率M89.4，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q1Q 1M=0.95m3/s，效率 91.3。取 gr=96%,则水轮机额定力 Nr=4.5964.69 万 KW设计水头 Hr 为 92.05m，所以：=2.49m， 公式 (3-1) QDr18.9取与之相近而偏大的标称直径 D13.0m3.2.1.2 转速 n 计算：HL200 最优工况下转速 n10M68r/min假设 n10n 10M68r/min 则 217.47r/min 公式 (3-2) 10DHnav取偏小并与之相近的同步转速 n250r/min 。3.2.1.3 效率及单位参数的修正HL200 最优工况下 Mmax=90.7%,模型转轮直径 D1M=0.46m则原型效率 公式 (3-3)%6.93)1(51maxmax DMmax：模型最优工况下效率； D1M：模型转轮直径。则效率正修正值 9.2maxaxM取 =1.0%，则 =1.9%，max=Mmax+=93.0%，= M+=91.3%，与假设值相同。单位转速 n 的修正值=1.26%3%，所以单位转速可不加修正，同时单位流量)1/(Mmax1Mn也可不加修正。 22 综上，转轮直径 D1=3.0m 以及转速 n=250r/min 的计算及选用是正确的。最后求得 91.2%，D 13.0m，n=250r/min 。3.2.1.4 工作范围检验：水轮机在 Hr、N r 条件下工作时：公式 (3-4)smQsmDNQMr /95.0/6.081.9 3135.2max1 所以水轮机最大引用流量 Qmax= =57.0m3/sHrD21ax与特征水头 Hmax、H min、H r 相对应的单位转速为：公式 (3-5) in/7.0/ max1min1公式 (3-6)518 inax rD公式 (3-7)i/./1rr3.2.1.5 吸出高度 Hs 计算：公式 (3-8)HHms )(90.：水轮机安装位置的海拔高程，初始计算取下游平均水位海拔，本工程取为125m；：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得 0.106；m：气蚀系数修正值，有 Hr=92.05m 查表得 0.02； mH：水轮机设计水头。计算得 Hs1.83m4m，吸出高度满足要求。3.2.2 HL180 水轮机方案主要参数选择3.2.1.1 转轮直径 D1查表水电站3-6，得限制工况下单位流量 Q1M=860L/s=0.86m3/s,效率M89.5，由此初步假定原型水轮机在此工况下的单位流量Q11Q 1M=0.86m3/s，效率 91.0。取 gr=96%,则水轮机额定力 Nr=4.5/964.69 万 KW设计水头 Hr 为 92.05m，所以： 23 =2.63m 公式(3-9)HrQND18.9取与之相近而偏大的标称直径 D13.0m3.2.1.2 转速 n 计算HL180 最优工况下转速 n10M67.0r/min假设 n10n 10M67r/min 则 min/27.1410rDHnav取偏大并与之相近的同步转速 n250r/min 。3.2.1.3 效率及单位参数的修正HL180 最优工况下 Mmax=92%,模型转轮直径 D1M=0.46m则原型效率 %5.94)1(51maxmax M则效率正修正值 max Mmax= 2.5%,取 1%，则=1.5%，max=Mmax+=93.5%，= M+=91.0%，与假设值相同。单位转速 n 的修正值=0.81%3%，所以单位转速可不加修正，同时单位流量)1/(Mmax1Mn也可不加修正。综上，转轮直径 D1=3.0m 以及转速 n=250r/min 的计算及选用是正确的。最后求得 91.0%，D13.0m，n=250r/min 。3.2.1.4 工作范围检验：水轮机在 Hr、N r 条件下工作时： smQsmDQMr /76.0/6.081.9 3135.2max1 所以水轮机最大引用流量 Qmax= =57.0m3/sHrD21ax与特征水头 Hmax、H min、H r 相对应的单位转速为： in/7.0/max1min1 24 min/51.8/min1max1 rHDn7rr3.2.1.5 吸出高度 Hs 计算r 公式 (3-10)ms )(90.1：模型气蚀系数，查模型综合特性曲线得 0.084；m计算得 Hs0.201m4m，吸出高度满足要求。3.2.3 HL200 和 HL180 方案参数对照表表 3-1 HL200 和 HL180 方案比较项 目 HL200 HL180模型参数推荐用水头范围（m）最优单位转速 n10 （r/min）最优单位流量 Q10 （L/S）最高效率 bMmax(%)气蚀系数包含高效率区的多少901256880090.7%0.106少901256772092%0.084多原 型工作水头（m）转轮直径 D1（m）转速 n(r/min)额定出力 Nr(kw)最大引用流量 Qmax(m3/s)吸出高度（m）71.8112.33.02504690057.0-1.8371.8112.33.02504690059.00.201由表可知，HL200 和 HL180 具有相同的工作水头范围和转速，但是 HL180的高效区远远大于 HL200 的高效区，故比较之后选择 HL180 机型。3.2.4 水轮机安装高程Zs= 公式 (3-11)20bHwZssZS：水轮机安装高程；
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