紧水滩水电站枢纽布置及机墩设计计算书.doc

1、目录1. 水轮机31.1特征水头的确定.31.2水轮机选型.41.3水轮机蜗壳及尾水管.61.4调速设备及油压设备选择.72发电机82.1发电机的尺寸估算82.2发电机的重量估算.103 重力坝非溢流坝段103.1坡面设计.103.2荷载计算133.2.1设计洪水位下荷载133.3稳定验算.143.4坝内廊道及坝基处理193.4.1坝内廊道193.4.2坝基处理193.4.3 坝体分缝204重力坝溢流坝段204.1 剖面设计204.1.1 堰顶高程的确定204.1.1.1设计洪水位下204.1.3 堰面曲线214.1.4 下游反弧段22校核洪水位244.2溢流坝消能抗冲刷措施254.2.1挑距

2、254.2.2冲坑254.2.3导墙高度255水电站厂房结构计算265.1 主厂房的特征高程265.1.1水轮机安装高程265.1.2尾水管底板高程265.1.3水轮机层地面高程265.1.4定子安装高程265.1.5发电机层地面高程（定子埋入式）265.1.6装配场地面高程26装配场与发电机层同高212.05m。265.1.7吊车轨顶的高程265.1.8厂房顶部高程265.2 水电站主厂房长宽尺寸的确定275.2.1主厂房宽度的确定275.2.2主厂房长度的确定276水电站引水建筑物296.1进水口高程296.2压力钢管的布置296.3压力钢管的厚度306.4拦污栅及进水口闸门的设计306.

3、5通气孔的面积确定317专题发电机机座结构稳定计算327.1荷载327.2机墩静力计算347.2.2垂直正应力347.2.3剪应力357.2.4主拉应力357.2.5应力校核357.3机墩动力计算367.3.1机墩强迫振动频率367.3.2机墩自振频率367.3.3共振检验与动力系数确定377.3.4振幅检验38 7.4 配筋.391 水轮机1.1特征水头的确定1. 在校核洪水位下, 四台机组满发，下泄流量Q=13500m3/s,由厂区水位流量关系可得，尾水位尾=220.20m，库=292.2m H1=0.98(库尾)=0.98(292.2220.2)=70.56m2, 在设计洪水位下，四台机

4、组满发，下泄流量=11000 m3/s,由厂区水位流量关系得, 尾水位尾=217.9m, 库=290.5m H2=0.98(库尾)=0.98(290.5217.9)=71.148m3, 在设计蓄水位下,一台机组满发，由下列式子试算出该情况下对应的下泄流量和水头N=9.81QHH=0.99(库尾)尾=f (Q)=水电=0.950.9列表试算，得Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)80284.520280.855.3570284.5201.9480.9094.6872284.5201.9580.904.8271284.5201.94580.9044.75当下泄流量为71 m3/s时，

5、一台机组满发，对应水头为80.904m.，即H3=81.26m.4.在设计蓄水位下，四台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)225284.5202.979.96814.875395284.5203.579.3825.92240284.520379.8715.85288.1284.5203.179.77219 当下泄流量为288.1 m3/s时，四台机组满发，对应水头为79.772m，即H4=79.772m。5.在设计低水位下，一台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw

6、)80264202624.124026420359.7811.86191.6264202.859.9769.594.7264202.160.6624.75当下泄流量为94.7m3/s时，一台机组满发，对应水头为60.662m，即H5=60.662m.6.在设计低水位下，四台机组满发，试算该情况下对应的下泄流量和水头，列表试算Q(m3/s)库(m)尾(m)H(m)N(万kw)288.8264203.1.59.68214.25395264203.559.2919.363365264203.459.38817.922387264203.4559.33919当下泄流量为387m3/s时，四台机组满发，

7、对应水头为59.339m，即H5=59.339m. 综上，Hmax=80.904m，Hmin=59.399m坝后式水电站 Hr=0.95Hav=66.74m1.2水轮机选型根据水头变化范围59.339m80.904m,在水轮机系列型谱表33.表34中查出合适的机型为HL220.HL220型水轮机的主要参数选择1. 转轮直径D1计算 查水电站表36和图312可得HL220型水轮机在限制工况下单位流量Q11M=1150L/s，效率=89.0%，由此可初步假定原型水轮机在该工况下单位流量Q11= Q11M=1150L/s，效率=91.3%。发电机的额定效率取为gr=98%,Nr=Ngr/gr=475

8、00/98%=48469.39kwD1=2.938m选用与之接近而偏大的标称直径D1=3.0m.2. 转速n计算 查水电站表34可得，HL220型水轮机在最优工况下单位转速n110M=70.0 r/min,初步假定n110=n110M=70.0r/min,Hav=66.74m,D1=3.0m. n=195.57r/min选择与上述计算值相近而偏大的同步转速n=214.3r/min。3. 效率及单位参数修正查表36可得HL220型水轮机在最优工况下的模型最高效率为Mmax =91%模型转轮直径D1M=0.46m max=1-(1-Mmax) =94.6%则效率修正值为=94.6%-91.3%=3

9、.3%。考虑到模型与原型水轮机在制造上的差异。常在已求得的值中再减去一个修正值，现取=1.0%，可得修正值为=1.8%，原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为 max=Mmax+=91%+2.3%=93.3% =M+=89%+2.3%=91.3% 与上述假定值相同单位转速的修正值 =(-1)=（-1）=0.011由于3.0%，按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量Q11也可不加修正，由上可见，原假定的=91.3%，Q11= Q11M, n110=n110M是正确的。那么上述计算及选用的结果D1=3.0m,n=214.3r/min是正确的。4. 工作范围检查 水轮机在Hr,Nr下工作时，Q11= Q11max Q11max=1.08130000Nm属大型调速器。调速柜、主接力器、油压装置三者分别选择。1.4.2 接力器选择大型调速器常采用两个接力器来操作导水机构，油压装置额定油压2.5Mp，接力器直径ds=D1=0.033=0.404m (b0/D1