緊水灘水電站及尾水管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

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-1-目 錄第一章 機(jī)組選型 .41.1 特征水位 .41.1.1Hmax 可能出現(xiàn)情況 41.1.1.1 校核洪水位（ =291.8m） ，四臺機(jī)組全發(fā)電, 41H1.1.1.2 設(shè)計(jì)洪水位（ =289.94m） ，四臺機(jī)組全發(fā)電 41.1.1.3 正常蓄水位（284.0m） ，一臺機(jī)組發(fā)電 51.1.2 Hmin 可能出現(xiàn)情況 51.1.3 可能出現(xiàn)情況 .6avH1.2 HL220 工作參數(shù)確定 .61.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑 D1 61.2.2 轉(zhuǎn)速 n 71.2.3 效率修正 .71.2.4 工作范圍檢驗(yàn) .71.2.5 吸出高度 Hs 8第二章 大壩基本剖面擬定及穩(wěn)定與應(yīng)力校核 .92.1 基本剖面的擬定 92.2 非溢流壩段壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力校核 102.2.1 設(shè)計(jì)洪水位（持久狀況） .102.2.2 校核洪水位（偶然狀況） 11第三章 溢流壩段剖面基本尺寸及穩(wěn)定校核 .133.1 溢流壩段剖面基本尺寸 133.1.1 堰頂高程的確定 .133.1.2 上游段曲線： .133.1.3 WES 曲線段： 143.1.4 反弧段： .143.1.5 水舌挑距: 143.2 溢流壩段壩基面抗滑穩(wěn)定校核 .153.2.1 設(shè)計(jì)洪水位（持久狀況） .153.2.2 校核洪水位（偶然狀況） 16第四章 發(fā)電機(jī)選型及主要尺寸 .184.1 主要尺寸估算（單位：mm） .184.2 外形尺寸 （單位：mm） .184.2.1 平面尺寸 .184.2.2 軸向尺寸 .18第五章 調(diào)速器及油壓裝置選擇與尺寸 .205.1 調(diào)速功計(jì)算：水輪機(jī)的調(diào)速功 205.2 接力器選擇 .205.2.1. 接力器直徑 ds 20-2-5.2.2 最大行程 S max=(1.4~1.8) .20max05.2.3 接力器容積計(jì)算 .205.3 油壓裝置選擇 .21第六章 金屬蝸殼尺寸 .23第七章 尾水管尺寸 .24第八章 起重設(shè)備選擇與尺寸 .25第九章 廠房輪廓尺寸估算 .269.1 廠房長度確定 .269.1.1 機(jī)組段長度 269.1.2 端機(jī)組段長度 269.1.3 裝配場長度 269.2 主廠房寬度確定 .269.3 主廠房頂高程確定 279.3.1 水輪機(jī)安裝高程： 279.3.2 尾水管底板高程 279.3.3 基巖開挖高程： =192 m283?9.3.4 水輪機(jī)層地面高程 2849.3.5 定子安裝高程 289.3.6 發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式） 289.3.7 吊車軌頂?shù)母叱?289.3.8 廠房頂部高程 289.3.9 裝配廠地面高程 28第十章 壓力鋼管設(shè)計(jì) 2910.1 引水管道的布置： 2910.2 閘門及啟閉設(shè)備： .2910.3 壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： .3010.3.1 確定鋼管厚度： 3010.3.2 承受內(nèi)水壓力的結(jié)構(gòu)分析： .3010.3.2.1 應(yīng)力及傳力計(jì)算： 3010.3.2.2 混凝土開裂情況的判別： .32專題設(shè)計(jì) .34尾水管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 .34選出最危險(xiǎn)截面下最危險(xiǎn)狀況來進(jìn)行彎矩計(jì)算，以求得配筋 .37討論邊墩的配筋情況。 .39討論頂梁和地基梁。 .41-3-第一章 機(jī)組選型1.1 特征水位20 萬 KW 屬大型電站，A＝8.4，N＝9.81QHη＝AQH，考慮 2%水頭損失1.1.1Hmax 可能出現(xiàn)情況1.1.1.1 校核洪水位（ =291.8m） ，四臺機(jī)組全發(fā)電, 1H=4×5/97%=20.61 萬 kwrN假定 =275 =203m =291.8-203=88.8m1Qsm32毛=88.8×0.98=87.024凈HN=AQ =275×8.4×87.024 =20.1 萬 kw凈 ?取 =87.024m'max1.1.1.2 設(shè)計(jì)洪水位（ =289.94m） ，四臺機(jī)組全發(fā)電 1H=4×5/97%=20.61 萬 kwrN假定 =280 =203m =289.94-203=86.94m1Qsm32毛=86.94×0.98=85.2m凈HN=AQ =280×8.4×85.2=20 萬 kw凈取 =85.2m'max-4-1.1.1.3 正常蓄水位（284.0m） ，一臺機(jī)組發(fā)電 =4×5/97%=20.61 萬 kwrN假定 =80 =202m =284-202=82m1Qsm32H毛=82×0.98凈HN=AQ =8.4×80×82×0.98=5.4 萬 kw凈假定 =300 =203m =80.9m1Qsm32H毛=80.9×0.98=79.282m凈HN=AQ =79.282×8.4×300 20 萬 kw凈 ?取 =79.282m'max綜上選取 =87.024mmaxH1.1.2 Hmin 可能出現(xiàn)情況設(shè)計(jì)低水位（264.0m） ，四臺機(jī)組全發(fā)電 =4×5/97%=20.61 萬 kwrN假定 =350 =203.3m =264-203.3=60.7m1Qsm32H毛=60.7×0.98凈HN=AQ =8.4×350×60.7×0.98=17.49 萬 kw凈假定 =400 =203.5m =60.5m1Qsm32H毛=60.5×0.98m凈HN=AQ =400×8.4×60.5×0.98 205 萬 kw凈 ?綜上選取 = 60.5×0.98=59.29mmin-5-1.1.3 可能出現(xiàn)情況avH正常蓄水位（284.0m） ，四臺機(jī)組發(fā)電 =4×5/97%=20.61 萬 kwrN假定 =80 =202m =284-202=82m1Qsm32H毛=82×0.98凈HN=AQ =8.4×80×82×0.98=5.4 萬 kw凈假定 =300 =203m =80.9m1Qsm32H毛=80.9×0.98=79.282m凈HN=AQ =79.282×8.4×300 20 萬 kw凈 ?取 =79.282m'max加權(quán)平均 H av=87.024×30%＋59.29×20%＋79.282×50%=75.636壩后式電站 H r= 0.95Hav=71.854m已知水電站最大水頭 =87.024mmaxH加權(quán)平均水頭 =75.636mav設(shè)計(jì)水頭 =71.854mr最小水頭 =59.29mminH由工作水頭范圍查表得：選用 HL220 水輪機(jī)1.2 HL220 工作參數(shù)確定1.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑 D1查表得限制工況 Q1/m＝1.15 m 3/s，η m＝89.0%初設(shè) Q1/ ＝1.15m 3/s，η m＝90.9%Nr＝50000/96%＝52083kw，Hr＝71.854m-6-∴ mHrQND89.281.91????取相鄰較大值 D1＝3m1.2.2 轉(zhuǎn)速 n查表得 HL220 型在最優(yōu)工況下單位轉(zhuǎn)速為：n10/m＝70.0r/min 設(shè) n10/＝ n 10/m＝70.0r/min∵ Hav＝75.636m n 10/＝70.0r/min D 1＝3m∴ 取相鄰較大值 n＝214.3r/min P＝14i/9.201rDHav??對1.2.3 效率修正查表得 HL220 型在最優(yōu)工況下的模型最高效率 η mmax＝91%模型轉(zhuǎn)輪直徑 D 1m＝0.46m∴η max＝1－（1－η mmax）×（D 1m/D1） 1/5＝93.8%△ η＝93.8%－90.9%＝2.9%考慮制造工藝上的差異在 △ η 值中減去一個(gè)修正值 ε＝1.0% ∴ △ η＝1.9%∴η max＝η mmax+△ η＝91%+1.9%＝92.9%η＝η m+△ η＝89.0%+1.9%＝91.9% 與假定值相同∴ △ n10// n10/m＝（η max/η mmax） 1/2－1＝1%＜3%∴ n、Q 1/可不加修正1.2.4 工作范圍檢驗(yàn)在選定 =3m n=214.3r/min 后，水輪機(jī)的 及各特征水頭相對應(yīng)1D'max1Q的 即可以計(jì)算出來。'n＝1.065 m 3/s＜1.15 m 3/s?231'max18.9HrNQ?-7-最大引用流量 Qmax＝ Q 1/max D12Hr1/2＝1.065×9× =81.2m3/s854.71各特征水頭相對應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為： n1/min＝nD 1/Hmax1/2＝68.9r/minn1/max＝nD 1/Hmin1/2＝83.5r/minn1/r＝nD 1/Hr1/2＝75.8r/min由 Q1/max、n 1/min、n 1/max 在 HL220 綜合特性曲線上繪出工作范圍1.2.5 吸出高度 Hs由 n1/r＝75.8r/min，Q 1/max＝1.65 m 3/s 查曲線得：σ＝0.125由 Hr＝71.854m 查得： △ σ＝0.019水輪機(jī)安裝海拔高程▽＝203m∴ Hs＝10－▽/900－（σ+ △ σ）Hr＝-0.57m＞－4.0m-8-第二章 大壩基本剖面擬定及穩(wěn)定與應(yīng)力校核2.1 基本剖面的擬定多年平均風(fēng)速 Vf＝（1.5～2.0）×1.15＝1.725～2.3m，取 Vf＝2.3m吹程由地形圖上量得 D＝0.7km 套用官廳水庫公式得：波高 2hl＝2h 1＝0.0166V f5/4D1/3＝0.0166×2 5/4×0.71/3＝0.04m浪高 2Ll＝10.4×（2hl） 0.8＝10.4×0.04 0.8＝0.791m=0.006m，1204LHcthlh???△ h 設(shè) ＝2h 1+ h0+hc＝0.04+0.006+0.5＝0.546△ h 校 ＝2h 1+ h0+hc＝0.04+0.006+0.4＝0.446 ∴▽ 壩頂 ＝max{ h 設(shè) +△ h 設(shè) ，h 校 +△ h 校 }＝ max{289.94+0.546，291.8+0.446}＝ max{290.486,292.246 }取▽ 壩頂 ＝293m 圖 1-1初定下游坡比 1：0.75，上游坡比 0，壩底高程 194m，壩頂高程 293m。如右圖：-9-2.2 非溢流壩段壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力校核2.2.1 設(shè)計(jì)洪水位（持久狀況）1、自重G1＝1/2×6×40×24＝2880G2＝10×99×24＝23760G3＝1/2×63.35/0.75×63.35×24＝75260M1＝ G 1×(79.35/2-2/3×6)＝102744M2＝ G 2×（79.35/2-6-5）＝681318M3＝ G 3×[2/3×(73.35-10)- 79.35/2]＝4935802、靜水壓力上游：Px＝1/2×9.81×97.8 2＝46915.5Py＝1/2×9.81×6×（97.8+57.8）＝4579.3Mx＝Px×1/3×97.8＝1529445.3My＝Py×（39.675－e）＝168770e＝（57.8×2+97.8）/（57.8+97.8）×6/3＝2.36m下游：Px /＝1/2×9.81×27.3 2＝3655.6Py/＝1/2×9.81×20.475×27.3＝2741.7Mx/ ＝Px /×1/3×27.3＝33265.96My/ ＝Py /×（39.675－1/3×20.475）＝90064.83、揚(yáng)壓力U1＝79.35×27.3×9.81＝21251U2＝1/2×0.25×63.35×（97.8-27.3）×9.81＝5332U3＝0.25×9.81×(97.8-27.3)×16＝2693.4U4＝1/2×9.81×(97.8-27.3)×16×0.75=4040M1＝0M2＝U 2×（2/3×63.35-79.35/2）＝13649.9M3＝U 3×（79.35/2－8）＝85326.9M4＝U 4×（79.35/2－16/3）＝138733.6∴∑W-U＝2880+23760+75260+4579.3+2741.7-21251-5332-2693.4-4040＝75824.3∑M＝102744+681318+493580-1529445.3+168770+33265.96-90064.8-13649.9-85326.9-138733.6＝-227552.6穩(wěn)定分析S=∑P=46915.5-3655.6=43259.9-10-f/＝1.0/1.3 c /＝490.5/3 γ 0＝1.1 ＝ 0.95 rd＝1.2 A＝79.35?（f /∑W+c /A）/ ＝44424.25 〉γ 0 S=44341.9dr?∴穩(wěn)定滿足要求2.2.2 校核洪水位（偶然狀況）1、自重G1＝1/2×6×40×24＝2880G2＝10×99×24＝23760G3＝1/2×63.35/0.75×63.35×24＝75260M1＝ G 1×(79.35/2-2/3×6)＝102744M2＝ G 2×（79.35/2-6-5）＝681318M3＝ G 3×[2/3×(73.35-10)- 79.35/2]＝4935802、靜水壓力上游：Px＝1/2×9.81×95.94 2＝45148Py＝1/2×9.81×6×（95.94+55.94）＝4499Mx＝Px×1/3×95.94＝1444736My＝Py×（39.675－e）＝166148e＝（55.94×2+95.94）/（55.94+95.94）×6/3＝2.74m下游：Px /＝1/2×9.81×24.4 2＝2920Py/＝1/2×9.81×24.4 2×0.75＝2190Mx/ ＝Px /×1/3×24.4＝23749.3My/ ＝Py /×（39.675－1/3×18.3）＝73529.53、揚(yáng)壓力U1＝79.35×24.4×9.81＝1899.3U2＝1/2×0.25×63.35×（95.94-24.4）×9.81＝4148U3＝0.25×9.81×(95.94-24.4)×16＝2095.4U4＝1/2×9.81×(95.94-24.4)×16×0.75=3143M1＝0M2＝U 2×（2/3×63.35-79.35/2）＝10618.9M3＝U 3×（79.35/2－8）＝66382.3M4＝U 4×（79.35/2－16/3）＝107930.6∴∑W-U＝2880+23760+75260+4499+2190-18993.5-4148-2095.4-3143＝80209.1∑M＝102744+681318+493580-1444736+166148+23749.3-73529.25-10618.9--11-66382.3-107930.6＝-235657.8穩(wěn)定分析S=∑P=45148-2920=42228f/＝1.0/1.3 c /＝1.2/3 γ 0＝1.1 ＝ 0.85 rd＝1.2 A＝79.35?（f /∑W+c /A）/ ＝43659.37 〉γ 0 S=40464.28?∴穩(wěn)定滿足要求第三章 溢流壩段剖面基本尺寸及穩(wěn)定校核3.1 溢流壩段剖面基本尺寸3.1.1 堰頂高程的確定1. 溢流壩孔口尺寸擬定通過溢流壩下泄的流量-12-Q=Qs=11700 m3/s取 q=120 m3/s則 L=(Q－Q′)/q=(11700-280)/120=95.17m取 L=96m 由于廠房布置在溢流壩后，壓力鋼管要放在閘墩上，所以 取四孔，b=8m d=6m取五孔, b=13m d=4m則 L0=nb+(n-1)d=136mH＝ H 0－v 2/2g＝14.86m∴▽ 堰頂 ＝▽ 設(shè) －H＝275.08m2. 校核工況下q＝（Q－Q）′/L＝152.34m 2/s∵Q＝Lεm（2g） 1/2 H03/2∴H 0＝17.62m∵v＝q/A＝1.55m/sH＝ H 0－v 2/2g＝17.5m∴▽ 堰頂 ＝▽ 校 －H＝274.3m所以，▽ 堰頂 ＝274.3m3.1.2 上游段曲線：定型設(shè)計(jì)水頭 Hd=（75%～95%）Hmax=13.125～16.625M取 Hd＝15m上游段曲線根據(jù)規(guī)范采用 3 段圓弧 R1=0.5Hd=7.5M 對應(yīng)的圓弧末端距原點(diǎn)的水平距離為 0.175Hd=2.625MR2=0.2Hd=3M 對應(yīng)的圓弧末端距原點(diǎn)的水平距離為 0.276Hd=4.14MR3=0.04Hd=0.6M 對應(yīng)的圓弧末端距原點(diǎn)的水平距離為 0.282Hd=4.23M3.1.3 WES 曲線段：曲線方程 y＝x 1.85/（2Hd 0.85） ∵ dy/dx＝1.85x 0.85/（2Hd 0.85）＝1/0.75 ∴ 切點(diǎn) x＝23.06m y＝16.62m表 3-5-13-X（m） 5 10 15 23.06Y（m） 0.98 3.54 7.5 16.623.1.4 反弧段：由水力學(xué)公式 T0＝hc 0+q2/（2gφ 2hc02）61.73＝hc 0+1460.3/hc02試算得：hc 0 ＝5.1m∴ R＝（4~10）hc 0＝（20.4~51）m 取 R＝30m反弧段最低到壩底距離 =36m'h反弧段最低到鼻坎距離 =3.6m“鼻坎高程 230.05+3.6=233.65m 下游最高水位 220.4m,廠房頂高程為226.224m，滿足要求。3.1.5 水舌挑距:α=20° h 1=hc0cos20°=4.792 h2=31.12m 壩頂水面流速：壩頂平??mgv 946.35.8.91.9.02.1 ???????均水深在鉛直方向的投影 = =4.792m1h?cos壩頂至河床表面高差 =31.12m2=144.27m????2121121 sincosinco/ hgvvgL ????導(dǎo)墻高摻氣水深 ha=h/(1-c)c=0.538(Ae-0.02) Ae=nv/R3/2=0.014*90.92/2.1725/2=0.183c=0.188 ha=2.38mh 導(dǎo) =2.38+1.5=3.88m 取 h 導(dǎo) =4.0m-14-3.2 溢流壩段壩基面抗滑穩(wěn)定校核3.2.1 設(shè)計(jì)洪水位（持久狀況） 圖 1-2 非溢流壩段典型剖面圖1、自重 G=24 (3939.85-218.5)=89312.4?2、靜水壓力上游 Px＝1/2×9.81×(274.3-194.05)×（95.89+15.64）＝43901.14下游 Px /＝2956.263、動水壓力Px＝γ 0qv（cosφ 2－cosφ 1）/g＝130.856×30.73×（cos －cos ）＝1278.42。。52Py＝γ 0qv（sinφ 1+sinφ 2）/g＝130.856×30.73×（sin +sin ）。521＝4609.824、揚(yáng)壓力U1＝24.55×74×9.81＝17821.827U2＝1.1×1/2×（1+0.3）×9.81×71.34×5＝2501.9U3＝1.2×1/2×0.3×71.34×69×9.81＝86692.08∴∑U＝29015.85表 1-7 壩基面持久狀況（設(shè)計(jì)洪水位）-15-名稱 荷載 方向自重 89312.4 ↓43901.14 →上游0 ↓靜水壓力下游 2956.26 ←1278.42 ←動水壓力4609.82 ↓揚(yáng)壓力 29015.85 ↑64901.37 ↓合計(jì)39666.46 →S＝∑P＝43901.14×1.0-2956.26×1.0-1278.42×1.1f/＝1.0/1.3 c /＝490.5/3 γ 0＝1.1 ＝ 0.95 rd＝1.2 A＝74?（f /∑W+c /A）/ ＝51689.1 〉γ 0 S=41451.451?∴滿足要求3.2.2 校核洪水位（偶然狀況）1、自重G=89312.42、靜水壓力上游 Px＝1/2×9.81×(274.3-194.05)×（97.75+17.5）＝45093.4下游 Px /＝3669.053、動水壓力V= =0.9× =31.32gh2?)05.238.91(.2??Px＝γ 0qv（cosφ 2－cosφ 1）/g＝167.574×31.32×（cos －cos ）＝1662.71。Py＝γ 0qv（sinφ 1+sinφ 2）/g＝167.574×31.32×（sin +sin ）。521＝5995.54-16-4、揚(yáng)壓力＝ 27.35×74×9.81＝ 19854.459浮U=1.1×1/2×（1+0.3 ）滲×9.81×70.4×5+1.2×1/2×0.3×70.4×69×9.81＝11046.53表 1-8 壩基面偶然狀況（校核洪水位）名稱 荷載 方向自重 89312.4 ↓45365.43 →上游 0 ↓靜水壓力下游3669.05 ←1162.71 ←動水壓力5995.54 ↓揚(yáng)壓力 30900.98 ↑58411.42 ↓合計(jì)40033.67 →S＝∑P＝45365.43 1.0-3669.15 1.0-1662.71 1.1???f/＝1.0/1.3 c /＝490.5/3 γ 0＝1.1 ＝0.85 r d＝1.2 A＝74?(f/∑w +c /A)/ rd＝51369.01γ 0 S=37431.48∴滿足要求第四章 發(fā)電機(jī)選型及主要尺寸4.1 主要尺寸估算（單位：mm）極距 τ＝Kj×（Sf/2P） 1/4＝10×[50000/（0.85×2×14）] 1/4＝67.7cm-17-Sf＝50000/0.85飛逸線速度 Vf＝Kf×τ＝（1.7~2.0）×67.7＝115.09~135.4m/s定子鐵芯內(nèi)徑 Di＝2Pτ/π＝603.7cm定子鐵芯長度 lt＝Sf/（CDi 2ne）＝50000/（0.85×6×10 －6 ×603.72×214.3）＝125.5cm∵ Di/（ltn N）＝603.7/（125.5×214.3）＝ 0.022＜0.035 ∴ 為懸式定子鐵芯外徑 Da＝Di+τ＝671.44.2 外形尺寸 （單位：mm）4.2.1 平面尺寸定子機(jī)座外徑 D 1＝1.20Da＝800cm風(fēng)罩內(nèi)徑 D 2＝ D 1+240＝1040cm轉(zhuǎn)子外徑 D 3＝Di－2δ＝Di＝600cm下機(jī)架最大跨度 D4＝ D 5+0.6＝480cm水輪機(jī)機(jī)坑直徑 D5＝420cm推力軸承外徑 D6＝600cm勵(lì)磁機(jī)外徑 D7＝240cm4.2.2 軸向尺寸定子機(jī)座高度 h1＝lt+2τ＝261cm上機(jī)架高度 h 2＝0.25Di＝151.1cm推力軸承高度 h 3＝150cm勵(lì)磁機(jī)高度 h 4＝200cm副勵(lì)磁機(jī)高度 h 5＝100cm永勵(lì)磁機(jī)高度 h 6＝80cm下機(jī)架高度 h 7＝0.12Di＝72.4cm定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板間距離 h 8＝0.15Di＝90.6cm下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面間距 h 9＝100cm轉(zhuǎn)子磁軛軸向高度 h 10＝lt+80＝205.5cm發(fā)電機(jī)主軸高度 h 11＝（0.7~0.9）H＝800cm-18-H＝ h 1+ h2+h4+ h5+ h6+ h8+ h9＝1132.6cm第五章 調(diào)速器及油壓裝置選擇與尺寸5.1 調(diào)速功計(jì)算：水輪機(jī)的調(diào)速功A=（22~28 ） Q =（ 2.88~3.67）× N.m30000N.m1DmaxH510Hmax—最高水頭 -19-D1——水輪機(jī)直徑Q——最高水頭對應(yīng)的發(fā)電流量5.2 接力器選擇 5.2.1. 接力器直徑 ds 采用兩個(gè)接力器，取額定油壓為 2.5MPa，式中 （由導(dǎo)葉數(shù)03.??，為標(biāo)準(zhǔn)正曲率導(dǎo)葉，在表中查得）導(dǎo)葉相對高度 =0.25 24Z0? 1Dbbo=0.75m直徑 ds=λD 1 mHbo420ax?在《水利機(jī)械》表 5-4 選擇與之相近且偏大的 ds=450mm 的標(biāo)準(zhǔn)接力器。5.2.2 最大行程 S max=(1.4~1.8) max0——水輪機(jī)導(dǎo)葉最大開度max0a0max= a0 Mmax 5.26?DoMZ采用計(jì)算系數(shù) 1.4-1.8，則 Smax=310mm5.2.3 接力器容積計(jì)算 2209.maxSdsV??Tv/13.?選用 Ts=4S Vm=4.5m/sd845./09.??故選用 DT-100 型電氣液壓型調(diào)速器-20-5.3 油壓裝置選擇D10mHKLn圖 5-2 壓力油罐尺寸VK=（18~20）V S=1.782～1.98m 3選用相近而偏大的 YZ-2.5 型分離式油壓裝置。表 5-1 壓力油罐尺寸：V0（m 3）D1（mm）D0（mm）H（mm） H（mm）2.5 1132 1390 3654 2732表 5-2 回油箱尺寸：m（mm） n（mm） k（mm） L（mm）1916 1900 1440 2435-21--22-第六章 金屬蝸殼尺寸包角 345°由 Hr＝71.85m 查得：Vc＝8.7m/s由 Hr＝71.85m，D 1＝3m 查得：D b＝4000mm，D a＝4750mm∴ 。iciiVQ36072.360max?????ai＝r a+ρi＝2.375+ .1iRi＝r a+2ρ i＝2.375+ 3604.i?Ri＝r a+2ρ i＝2.375+ 7.i表 6-1 金屬蝸殼尺寸：Φ i（°） 30 75 120 165 210 255 300 345ρ i（m）0.48 0.88 1.08 1.31 1.40 1.61 1.77 1.98ai（m） 2.855 3.255 3.435 3.685 3.645 3.775 3.989 4.355Ri（m） 3.325 4.135 4.395 4.995 5.085 5.425 5.841 6.335-23-第七章 尾水管尺寸尺寸由計(jì)算得出：D1＜D 2 標(biāo)準(zhǔn)砼肘管 D 1＝3m （單位：m）表 6-2 尾水管尺寸：h L B5 D4 h4 h6 L1 h57.826 13.5 8.250 4.057 4.057 2.028 5.46 3.711-24-第八章 起重設(shè)備選擇與尺寸起重機(jī)的額定起重量一般為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量、平衡梁重以及專用吊具重量之和本設(shè)計(jì)額定起重量： 選擇與之接近而偏大的 2*100 橋機(jī)tGr7.183?1、設(shè)備型號臺數(shù)選擇：最大起重量 183.7t，機(jī)組臺數(shù) 4 臺，選用一臺雙小車起重機(jī)，跨度 16m 。表 8-1 工作參數(shù)表單臺小車起重量（t）名義起重量t主鉤 副鉤跨度 lkm起重高度m2×100 100 20 14 25極限位置吊鉤至軌道 吊鉤至軌道h h1 中心 距離推薦用大車軌道輕道中心距起重機(jī)外端距離 B1軌道面至起重機(jī)頂端距離 H主鉤 副鉤 L1 L2 Qu-1001240 700 1100 1600460 3700平衡梁吊點(diǎn)至大車軌頂極限位置 146mm表 8-2 平衡梁參數(shù)吊鉤起重量（t）平衡梁起重量(t) a a1 a2 a3 b h h1自重(t)2×100 250 3780 3100 1450 700 1300 940 650 4.578-25-第九章 廠房輪廓尺寸估算9.1 廠房長度確定9.1.1 機(jī)組段長度a. 由蝸殼層決定的機(jī)組段長度 L=渦殼寬度 +2 =14.0m?b. 尾水管層 L=尾水管出口斷面寬度 +2 =10.56mc. 發(fā)電機(jī)層 L=風(fēng)罩直徑 +尾水管邊墩厚+2*風(fēng)罩邊凈距 =14.0m尾水管邊墩砼厚度 取 1.0~1.5m發(fā)電機(jī)風(fēng)罩壁厚，一般取 0.3~0.4m兩臺機(jī)組之間風(fēng)罩外壁的凈距，一般取 1.5~2.0m綜上考慮取機(jī)組段長度 14m 。9.1.2 端機(jī)組段長度端機(jī)組段的附加長度： .根據(jù)需要取為mDL)3~6.0(*).1~20(???1.0m 則端機(jī)組段的長度為：L=14+1=15m9.1.3 裝配場長度同時(shí)考慮到水輪機(jī)頂蓋 D=3.8m水渦輪 D=2.7m上機(jī)架 D=6.6m下機(jī)架 D=4.6m發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 D=4.8因裝配廠高程與發(fā)電機(jī)層同高，可以占用發(fā)電機(jī)層空間，取 mL16??9.2 主廠房寬度確定a. 由渦殼層決定的廠房寬度： 上游側(cè)寬度： =機(jī)組中心線至上游渦殼外緣尺寸+渦殼外包混凝土+外墻1l厚-26-下游側(cè)寬度： =機(jī)組中心線至下游渦殼外緣尺寸+ 渦殼外包混凝土+外墻2l厚主廠房寬度：L= =7.2+11.5=17.4m21l?b. 由發(fā)電層決定的廠房寬度L=風(fēng)罩直徑+2*通道寬度+外墻厚=17.3m 。c. 由橋吊機(jī)決定的廠房寬度：由 2×100 橋機(jī)的規(guī)格， =14m 得，klL= +2*B+2*外墻厚+橋吊工作裕度 =18m 。kld. 裝配廠寬度：采用與主廠房寬度相同 18m 。綜上考慮，取主廠房寬度為 18m 。9.3 主廠房頂高程確定9.3.1 水輪機(jī)安裝高程：對于 HL220-LJ-300 型水輪機(jī) 2bHswZs0???式中 為設(shè)計(jì)尾水為：由于本水電站裝機(jī)四臺，故取一臺水輪機(jī)滿發(fā)電??時(shí)的額定流量，從下游水位流量關(guān)系曲線中查得 =202m 。吸出高度?Hs-0.57m， =0.375m 。2b0得到水輪機(jī)的安裝高程 Zs=201.1m。9.3.2 尾水管底板高程 mhbZs .5241986.735.012101 ?????h1——尾水管高度（m）bo——導(dǎo)葉高度（m）尾水管頂部高程： =196.5m2?-27-9.3.3 基巖開挖高程： =192 m 3?9.3.4 水輪機(jī)層地面高程 4=ZS+ + d=201.7+0.75/2+3.5=204.975m4?2b0d——蝸殼頂板厚度和外包混凝土厚度，取 2.0~3.5M9.3.5 定子安裝高程= +（1.8～2.0）+1.9=209m5?49.3.6 發(fā)電機(jī)層地面高程（定子埋入式）=抬高+ +h1+h2=211.3m6?59.3.7 吊車軌頂?shù)母叱?發(fā)電機(jī)層樓板高程 +轉(zhuǎn)子軸長+工作裕度+ 定子外露高度+吊鉤極限位置7?= 219.5m9.3.8 廠房頂部高程= +吊車總高度+小車至天棚必要距離+ 屋頂厚=224.5m 。8?79.3.9 裝配廠地面高程為方便安裝并減小裝配廠長度采用發(fā)電機(jī)層和安裝場層同高方案，裝配廠層與發(fā)電機(jī)層地面同高，高程 224.5m。-28-第十章 壓力鋼管設(shè)計(jì)10.1 引水管道的布置：壓力鋼管的型式：采用壩內(nèi)埋管的型式。1、 管軸線布置：1) 進(jìn)水口高程，根據(jù)前面壩體剖面設(shè)計(jì)中對上游坡折點(diǎn)的敘述，進(jìn)水口高程＝死水位－臨界淹沒水深＝257.96 米。2) 鋼管直徑根據(jù)管中經(jīng)濟(jì)流速和發(fā)電設(shè)計(jì)流量確定，定為 4.2 米。3) 鋼管軸線沿主應(yīng)力方向。3、進(jìn)水口：1） 、進(jìn)口段設(shè)計(jì)為平底，上唇收縮曲線為四分之一橢圓，長軸取為 6.0 米，短軸取為 2.0 米。2） 、攔污柵鑒于本樞紐是壩后式水電站，攔污柵的立面布置采用垂直式。平面布置采用平面攔污柵。柵條厚度取為 10mm ,寬度取為 200mm,間距取為 128mm。4、漸變段是由矩形閘門段到圓形管道的過渡段，采用圓角過渡，長度規(guī)范規(guī)定不少于一倍管徑，取 6.0 米。5、上彎段及下彎段設(shè)計(jì)：上彎段及下彎段轉(zhuǎn)彎半徑不得小于 2～3 倍的管徑，取為 13 米。10.2 閘門及啟閉設(shè)備：1、閘門處凈過水?dāng)嗝鏋樗矶磾嗝娴?1.1 倍，壩式進(jìn)水口為了適應(yīng)壩體的結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)水口長度要縮短，進(jìn)口段與閘門段常合而為一。壩式進(jìn)水口一般都做成矩形喇叭口狀，水頭較高時(shí)，喇叭開口較小，以減小閘門尺寸以及孔口對壩體結(jié)構(gòu)的影響；滲透較低時(shí)，孔口開口較大，以降低水頭損失。2、啟閉設(shè)備安放在壩頂。-29-10.3 壓力鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：10.3.1 確定鋼管厚度：擬定三個(gè)斷面進(jìn)行計(jì)算，分別為進(jìn)水口中心線高程 74.57 米處；壓力鋼管中心線高程為 55.0 米處以及壓力鋼管末端處高程 35.0 米。計(jì)算公式為： RaPWarHrt???)cos(??;fdR???01K式中:γ 0——為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取為 1.1ra——鋼管內(nèi)徑為 2.80 米φ——設(shè)計(jì)狀況系數(shù)，持久狀況為 1.0γ d——結(jié)構(gòu)系數(shù)，考慮鋼管及混凝土聯(lián)合受力和焊縫系數(shù)（0.95）取為1.3f——鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，采用 16Mn 鋼 f＝315mpaH——為上游水位到鋼管中心線高程的距離；K——為考慮水錘作用以后的系數(shù)，三段分別為 1.06、1.15 和 1.3表 6-1截面鋼管厚1——1 截面2——2 截面3——3 截面 備注Ta(mm) 10 10.4 17.2小于 10mm 的取為10mm10.3.2 承受內(nèi)水壓力的結(jié)構(gòu)分析：10.3.2.1 應(yīng)力及傳力計(jì)算：外包混凝土厚度擬定為 4.0 米 0.8D，考慮混凝土和鋼管聯(lián)合受力。鋼管徑向位移計(jì)算公式： )1(22aatEpu???-30-式中：Pa——鋼管承受的內(nèi)水壓力；ta——鋼管厚度；Ea——鋼材彈模，采用 16Mn 鋼，為 2.10×105N/mm2;μ a——泊松比，取為 0.3；a——鋼管半徑；b——外包混凝土外緣距離混凝土徑向位移計(jì)算公式: cccc pabEu)1(212?????式中：Pc——混凝土承受的內(nèi)水壓力；Ec——混凝土彈模，取為 3.0×104N/mm2;μ c——泊松比，取為 0.17根據(jù)位移協(xié)調(diào)條件和內(nèi)水壓力守恒條件可計(jì)算出各個(gè)截面混凝土所受到的內(nèi)水壓力 Pc 結(jié)果如下：表 6-2 內(nèi)水壓力 Pc 結(jié)果截面內(nèi)水壓力 1——1 截面 2——2 截面 3——3 截面Pc(mpa) 0.344 0.632 1.01根據(jù)拉梅公式可以計(jì)算處外包混凝土各點(diǎn)的應(yīng)力，公式如下： ccprba)1(22?????其中應(yīng)力大于 σ ct的那部分應(yīng)力由外包混凝土所配的鋼筋承擔(dān)。σ ct為判斷混凝土開裂的拉應(yīng)力值（N/mm 2）按素混凝土計(jì)算公式為：dctmctf?0?式中：г mc——為截面抵抗矩塑性系數(shù)可按 DL/T5057-1996 規(guī)范采用，為1.563；α ct——為混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)為 0.7；ft——為混凝土抗拉強(qiáng)度。經(jīng)計(jì)算 σ ct＝1.429mpa計(jì)算簡圖如下：