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水电站厂房第一节几种水头的计算1H__x=Z蓄—Z单机满出力时下游水位Hr=Z蓄—Z全机满出力时下游水位Hmin=Z底—Z全机满出力时下游水位
一、H__x的计算1假设H__x=84m由公式Nr=KQH公式中Nr为单机出力50000KWK为出力系数
8.5H为净水头=H0—ΔH=
0.97H0ΔH=
0.03H0Q为该出力下的流量故解出Q=
70.028m3/s查下游流量高程表得下游水位为
198.8m上游水位为284mΔH=
0.03284—
198.8=
2.6m又因为284—84—
2.6=
197.42重新假设H__x=83m由公式Nr=KQH解出Q=
70.87m3/s查下游流量高程表得下游水位为
199.3m上游水位为284mΔH=
0.03284—
199.3=
2.5m又因为284—83—
2.5=
198.5故H__x=83m
二、Hmin的计算1假设Hmin=60m由公式Nr=KQH公式中Nr为全机出力200000KWK为出力系数
8.5H为净水头=H0—ΔH=
0.97H0ΔH=
0.03HoQ为该出力下的流量故解出Q=
392.16m3/s查下游流量高程表得下游水位为
203.50m上游水位为264mΔH=
0.03264—
203.50=
1.80m又因为264—60—
1.80=
202.
20203.502重新假设Hmin=59m由公式Nr=KQH解出Q=
398.80m3/s查下游流量高程表得下游水位为
203.58m上游水位为264mΔH=
0.03264—
203.58=
1.77m又因为264—59—
1.77=
203.23=
203.58故Hmin=59m
三、Hr的计算1假设Hr=70m由公式Nr=KQH公式中Nr为全机出力200000KWK为出力系数
8.5H为净水头=H0—ΔH=
0.97H0ΔH=
0.03HoQ为该出力下的流量故解出Q=
336.13m3/s查下游流量高程表得下游水位为
203.40m上游水位为284mΔH=
0.03284-
203.40=
2.10m又因为284—70—
2.10=
211.
90203.402重新假设Hr=78m由公式Nr=KQH解出Q=
301.66m3/s查下游流量高程表得下游水位为
203.33m上游水位为284mΔH=
0.03284-
203.33=
2.34m又因为284—78—
2.34=
203.66=
203.33故Hr=78m第二节水轮机的选型7根据该电站的水头范围和该机组的出力范围,在水轮机系列型谱表中查出该电站最好选择HL220机型
一、水轮机的额定出力计算Nr=Ngr/ŋ公式中Ngr为水轮机额定出力ŋ为水轮机效率为90%Nr为水轮机出力为55430KW故Ngr为
5.543万KW
二、水轮机转轮直径的计算为水轮机模型效率为__%为该出力下模型的流量由此初步假定原型水轮机在该工况下效率由公式得又因为转轮直径应选符合转轮直径系列并比计算值稍大的值故为
2.75m
三、水轮机转速n的计算初步假定(对于坝后式水电站)由公式又因为水轮机的转速要采用发电机的标准转速,为此要选取与上述公式得出的转速相近的发电机的标准转速常选取稍大的标准转速作为水轮机采用的转速故为250r/min又因为当n=250r/min时水轮机的效率比较低,故选取比标准转速稍小的标准转速故选取n=214r/min
四、效率与单位参数修正HL220-2750的求得原型(当水头H〈150m时〉效率修正值考虑原型与模型水轮机在制造工艺、质量上的差异,在已求得的值中减去一个修正值则由此原型水轮机在最优工况下的效率为:与假定值不等,重新假定重新假定效率得又因为转轮直径应选符合转轮直径系列并比计算值稍大的值故为
2.75mHL220-2750的求得原型(当水头H〈150m时〉效率修正值考虑原型与模型水轮机在制造工艺、质量上的差异,在已求得的值中减去一个修正值则由此原型水轮机在最优工况下的效率为与假定值相等单位转速修正值由于按规定单位转速可不加修正,同时单位流量Q也可不修正,由上可见,原假定,,正确,所以为
2.75m和n=214r/min是正确的
五、水轮机工作范围的检验则水轮机最大引用流量与特征水头H__x,HminHr相应单位转速为效率验证如图
六、水轮机吸出高度Hs的计算Hs=10—/900—(σ+Δσ)H公式中为电站的海拔高程为
203.79m(由多年平均流量Q=100秒立方米)σ为水轮机的汽蚀系数为
0.133Δσ为水轮机的汽蚀系数修正值为
0.02第三节发电机的选型
1、发电机的外型尺寸n=214r/min150r/min故采用悬式发电机1主要尺寸估算⑴.极距(查表3—2得查〈水电站〉表5—8得p=14)
2.定子内径
(3).定子铁芯长度
(4).定子铁芯外径因n=214r/min
166.7r/min有2平面尺寸估算⑴定子机座外径因n=214r/min
166.7r/min,有⑵风罩内径因⑶转子外径⑷下机架最大跨度因(查表)⑸推力轴承外径和励磁机外径根据发电机容量查表得取3轴向尺寸的计算⑴定子机座高度因n=214r/min⑵上机架高度⑶推力轴承高度、励磁机高度和永磁机高度查表得取⑷下机架高度悬式非承载机架⑸定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离悬式非承载机架⑹下机架支承面至主轴法兰盘之间的距离⑺转子磁轭轴向高度无风扇⑻发电机主轴高度⑼定子铁芯水平中心线至主轴法兰底盘之间的距离
二、发电机的重量估算1发电机总重2发电机转子重3发电机飞轮力矩因100r/minn375r/min取
2、轮机蜗壳外型尺寸的计算由于,因此采用金属蜗壳查资料得蜗壳外缘至机组中心的距离
2.08×
2.75=
5.
721.86×
2.75=
5.
1151.58×
2.75=
4.
3451.24×
2.75=
3.41蜗壳圆断面半径
0.64×
2.75=
1.
760.54×
2.75=
1.
4850.4×
2.75=
1.
10.34×
2.75=
0.935蜗壳椭圆断面长半径
0.64×
2.75=
1.
760.54×
2.75=
1.
4850.4×
2.75=
1.
10.34×
2.75=
0.935蜗壳椭圆断面短半径---
0.2×
2.75=
0.55蜗壳进口直径(查表得)蜗壳断面长蜗壳断面高金属蜗壳座环尺寸查表得第四节调速系统7
一、调速器的选择调速功计算∵水轮机在该工况的效率∴∵属于大型调速器
二、接力器选择1接力器直径的计算采用标准导水机构用两个接力器操作选用额定油压为
4.0Mpa已知导叶数,采用标准正曲率导叶,查表6—4取为
0.03,∵=
0.25选用与之偏大的2接力器的最大行程的计算在HL220模型综合特性曲线上由设计工况点查得又则∴3接力器容积的计算两个接力器总容积4主配压阀直径的选择由公式得取与之偏大的d=80mm即选用DT-80型电气液压式调速器
三、油压装置的选取油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油,则油压装置压力油罐的容积按经验公式选择与之接近偏大的HYZ-
1.6型分离式油压装置
四、主变的选取采用扩大单元接线,两台机组共用一台主变,参考《水电站厂房设计》附录1—6,选用SSPL-_____型主变
五、起重设备参考《机电设计手册》发电机转子重量
182.85T乘以动力系数
1.
2182.85×
1.2=
219.42T选用2×125双小车桥式起重机第五节尾水管的选型由于采用HL220型,因此,所以hLB5D4h4h6L1h
52.6D
14.5D
12.72D
11.35D
11.35D
10.675D
11.82D
11.22D
17.15m
12.375m
7.48m
3.7125m
3.7125m
1.856m
5.005m
3.355m肘管进口直径D3对于混流式水轮机,h1=
0.05577m,h2=
0.06971m,h3=
0.1m,第六节厂房尺寸的确定3
一、机组段平面尺寸的确定的确定1主厂房长度的确定
(1)机组间距L1:由发电机风罩确定的机组段长度L1:L1=Φ+B+2δ=
8.92+
4.2+2×
1.5=
14.12m所以取L1:为
14.2米
(2)机组段长度L2:计算边机组段长度的时候需要考虑设备的布置和吊运的要求由经验公式得L2=L1+△L=
14.2+
0.8×
2.75=
16.4m[式中△L=
0.2-1D]]
(3)装间长度L3:根据吊运与机组检修等的布置要求,由经验公式得L3=(1-
1.5)L1所以取L3:为19米所以厂房的总长为3L1+L2+L3=3×
14.2+
16.4+19=78米2主厂房宽度的确定
(1)厂房水下部分宽度的确定:1下游侧宽度B1:B1主要决定于下游尾水管的尺寸,故B1=
4.5×D1=
12.375m取B1:为
12.4m2上游侧宽度B2:B1主要决定于蜗壳进口的布置、主阀、机组及其他附属设备的布置,为了方便取与厂房水上部分上游侧的宽度相同为
8.3m
(2)厂房水上部分宽度的确定:1下游侧宽度B1:B1主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求B1=
8.92÷2+
1.5+
1.2=
7.16m取B1为
7.2m2上游侧宽度B2:B2主要决定于发电机层地面的设备的布置及交通要求B2=
8.92÷2+
1.5+1+
1.2=
8.16m取B1为
8.3m
二、尾水平台及尾水闸室的布置尾水管的出口分为两个孔,每孔的尺寸为
3.29m×
3.34m,中间隔墩宽为
0.9m尾水闸门尺寸为
3.49m×
3.54m,每台机组各设一套闸门,分别以四台电动活动式尾水闸门起闭机操作在每台机组的尾水闸墩上分别设置两个尾水闸室,分别放置尾水闸门根据吊运闸门和行人交通的需要,以及尾水管的长度,设置尾水平台,高程与发电机层地面高程相同为
210.23m
三、主厂房控制高程的确定1水轮机的__高程∵∴∵因为一台机组满发时引用最小流量为
70.87m3/s对应的水位即为下游尾水位∴水轮机__高程取为200m2尾水管底板高程▽1=▽3-b0÷2-h1=200-
0.6875÷2-
7.15=
192.3873尾水管进人孔地面高程▽2=▽3-r1-h2=200-
4.4-
1.8=
193.68m4水轮机层地面高程▽4=▽3+r2+h3=200+
1.8425+
1.2=203m5发电机定子__高程▽D=▽4+h4+h5=203+2+1=206m6发电机层地面高程▽5=▽D+h6=206+
4.23=
210.23m7__间地面高程根据下游洪水资料及厂房的施工等需要将__间高程相对发电机地面高程抬高△H为
4.77所以__间高程为▽6=▽5+△H=
210.23+
4.77=215m8吊车轨顶高程▽7=▽6+h__x+h7+c+h8=215+
7.88+
0.2+
0.8+
1.__5=
225.775m所以取▽7为
225.78米9屋顶大梁底部高程▽8=▽7+△h+h9+h10=
225.78+
0.2+
1.8+
1.2=
228.98m所以取▽8为229米10厂房屋顶高程以上高程都已经确定所以厂房屋顶高程可取为230米第七节厂房的整体稳定分析2为了便于计算荷载,厂房的整体稳定分析按一个机组段进行计算,其计算方法与混凝土重力坝的稳定分析相同通过计算确定厂房整体的抗滑稳定性和地基上的应力是否超过允许值,而且一般不允许出现拉应力由于厂房的宽度较大,一般不需要进行厂房倾倒稳定性的校核
一、荷载计算1厂房自重a__混凝土自重A1尾水管周围混凝土自重W1=[
12.375+
8.2×
3.712+
3.387×
14.2-
0.5×
3.355+
1.85625×
7.37×
7.48-
1.85625×
5.005×
7.48-90÷360×
3.14×
3.7122×
7.48]=
24539.94KN柱子自重W2=
0.8×
1.2×34×6×24=
4700.16KN尾水平台混凝土自重W13=[
12.4-
7.2×
205.9225-
192.387×
14.2-1×4×
7.48-
7.4813×
205.9225-
192.387×4]×24=
18133.55KN所以A1=W1+W2+W3=
47373.5KNb__混凝土自重A2蜗壳周围混凝土自重W4=[
13.0375×
13.2105×
14.2-
3.14×
4.42÷4×
13.2105-
2.752÷4×
3.14×
13.0375]×24=
52020.65KN各层楼板自重W5=
15.4×
0.4×
14.2×24×2=
4198.656KN所以A2=W4+W5=
56219.306KN2已__的机电设备重A3发电机总重W6=3657KN水轮机总重W7=284KN所以A3=W6+W7=3941KN3上游水压力A4A4=
0.25×
3.14×5×5×
9.81×5×5=
4808.175KN4下游水压力A5A5=
0.5×10×
23.45×
23.45×
14.2=
39043.0775KN5上浮力A6A6=[
23.45+
70.34×3×
0.5+
956.76]×
14.2=
24074.964KN6蜗壳和尾水管中水重A7A7=
2.75×
2.75÷4×
3.14×
3.14×
5.72-
2.75×2×10=
1118.45KN7特殊风荷载A8P=K·Kz·W0=
0.8×
1.0×
76.8=
61.44kg/m2A8=
14.2×
229.975-
218.45×
61.44=
10054.96N=
10.05496KN8浪压力荷载A9A9=
79.87KN9地震惯性力A10A10=Kh·Cz·F·W=
0.1×
0.25×
1.1×
107533.806=
2957.18KN10地震时水的激荡力A11A11=
0.65Kh·Cz·γ0·H12·L=
0.65×
0.1×
0.25×10×
23.452×
14.2=
1268.9KN
二、荷载组合在计算设计中应该对各种不同的工作情况,按照不同的荷载组合校核厂房的抗滑稳定性和地基应力分布1在水电站正常运转情况时的荷载组合为2在水电站机组检修的情况时的荷载组合为3在大坝宣泄洪水时的非常情况时,泄洪时间较短,特殊风荷载可以不考虑,其荷载组合为
四、计算方法与原则在上面可能发生的几种荷载组合中,要要首先进行分析和论证,找出主要控制情况进行计算该厂房是建在比较好的地基上的,地基的承载力较好,计算1种情况后发现所要求的地基应力比地基承载力小得多时,亦可以不必对每一种情况都进行计算
五、该电站的地基承载能力及厂房抗滑稳定安全系数由于厂房建在新鲜完整的坚硬岩石地基上,允许的承载力较大为2-10MP厂房抗滑稳定安全系数查资料如下(一级建筑物等级)正常运行工况下K=
1.4检修工况下K=
1.3非常工况下K=
1.1
六、厂房的抗剪断强度验算所以满足要求
七、厂房抗浮稳定验算所以满足要求
八、厂房的抗滑稳定验算1正常运转工况下所以故满足要求2检修工况下所以故满足要求3非常工况下所以故满足要求____
(1)索丽生任旭华胡明编著•水利水电工程专业毕业设计指南•中国水利水电出版社
2001.1
(2)王树人董旒新主编•水电站建筑物•清华大学出版社
1992.3
(3)水电站厂房设计规范SL266-2001•中国水利水电出版社
2001.5
(4)河海大学•张洪楚主编•水电站•中国水利水电出版社
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(5)河海大学•林益才主编•水工建筑物•中国水利水电出版社
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(6)国家电力公司水电建设工程质量监督总站编•水电工程设计基础•中国电力出版社
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(7)水电站机电设计手册编写组•水电站机电设计手册水力机械•水利电力出版社
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(8)水电站机电设计手册编写组•水电站机电设计手册电气一次•水利电力出版社
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(9)水电站坝内埋管设计手册及图集编写组•水电站坝内埋管设计手册及图集•水利电力出版社
1988.11
(10)华东水利学院•水工设计手册第七卷水电站建筑物•水利电力出版社19__.5
(11)张光斗王光纶著•专门水工建筑物•__科学技术出版社
1999.12
(12)李家星赵振兴•水力学(上、下册)•河海大学出版社
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