山湘水電站設計與應用畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 游壩面坡度有關的系數和指數，當壩面鉛直時，；當壩面坡度為3：1時。本工程上游壩面鉛直，。 （52）即y=^按上式算得坐標值如表51所示： 堰頂O點下游WES曲線坐標值計算表X（m）12345678910Y（m）X（m）11121314151617181920Y（m）9圖52WES曲線坡度m= 的下游直線 CD 與曲線相切與 C 點，CD 點的坐標 xc yc 求的堰面曲線一介導數，y=^，y39。=^.直線CD的坡度為1/m=1/^=1/x=y=^=所以切點C的坐標為（，）確定反弧段圓心及半徑：反弧半徑按下式近似取值：R =10x/ （53）x =( + 21H +16)/( + 64) （54）式中H —堰上水頭， H = = (m) ；v —收縮斷面流速， v = / s ，詳見消能防沖計算。則x=（180。+21180。+16）/(180。+64) =R =10x/=(10^)/=取R=17m反弧段曲線圓心點計算,圓心坐標O’（x0，y0）x0 = xc + ma (H2 yc ) + r cot()y 0= H 2 r式中： H2 為下游堰高,取H2 =273246=27mma= α=sectan=所以x0 = +180。（）+17180。cot = y 0=2717=10m故圓心坐標O’（，10）設E點為反弧段與下游堰的切點,坐標為E(xE,yE)xE=x0= yE=H2=27 E(,27) D點坐標(xD,yD) Xd=x0 r sinａ=180。=yD = y0 + r cosａ=10+17180。=D(xD,yD)=（,） 消能工計算巖基上溢流重力壩的消能方式有挑流式、底流式、面流式和戽流式等四種。經過分析和參考已建工程，選定山湘水電站工程溢流壩采用底流消能。由于消力池屬于次要的永久建筑物，根據分等分級標準，消力池、發廠房及永久 性次要水工建筑物級別為 3 級，結構安全級別為Ⅱ級；因此，取 2000 年一遇洪水進 行消力池設計，由基本資料知，洪水頻率為 %的上游最高水位為 ，下游最高水位 。列堰頂和收縮斷面的能量方程，求得收縮斷面hc =，收縮斷面 Fr 數為 ，并求得共軛水深hc39。39。 = ，下游水深ht =hc 39。39。 ,故知為遠驅式水躍。控制水躍位置的工程措施消能池的水力計算當建筑物下游產生遠驅式或臨界式水躍銜接時，為了改變這種不利的銜接形式，必須設法加大建筑物的下游水深，使水躍控制在緊靠建筑物之內，并形成淹沒程度不大的水躍。加大下游水深的工程措施，主要有下列兩種：1) 降低護坦高程，使在下游形成消能池；2) 在護坦末端修建消能坎來雍高水位，使坎前形成消能池?？紤]單純降低護坦高度，開挖量大，綜合工程情況，選用上述第二種方式建消能池。 判斷是否需要做消能工校核洪水位工況（p=%）消能防沖計算E0 = P1 + H0 （55）（：泄水建筑物下游收縮斷面水深計算） E0 = ( 273) + (273 246) = m3/（）所以E0=hc+q2/2gj 2hc2式中： hc —收縮斷面水深( m) ；q—單寬流量( m3 / s m) ；j —流速系數,在堰頂有閘門的曲線實用堰j 在 — 之間。 試算得：hc = 收縮斷面弗汝德系數: Fr=v/（ghc）^=q/(hc（ghc）^) （56） =(180。(180。)^) = 共軛水深：hc39。39。 =180。((1+8Fr178。)^) （57） =180。180。((1+8180。178。）^) = （：矩形明渠共軛水深的計算） Vc=Q/(hc*B) （或Fr=v/（ghc）^） （58） =(180。65) = 相應的下游水深為：ht == 因為ht = hc39。= 所以下游發生遠驅式水躍銜接，需要做消能工。為了使溢流壩下游發生淹沒式水躍銜接，現在擬設計消能池和消能坎來提高下游水深。 （：泄水建筑物下游水躍的位置與形式及其對消能的影響） （59） 消能坎頂全水頭H10為： （510） （511） 消能坎淹沒系數Hs/H10≤Hs/H10 由于坎高的計算與坎頂流態有關，故先假設消能坎為非淹沒堰，即令=1，： = = = =180。 = 校核坎后銜接形式，因為 E01=c+H10=+= E01=hc1+q2/2gj 2hc12 hc1= Fr1=v/（ghc1）^=q/(hc1（ghc1）^)= hc139。39。 =180。((1+8Fr1178。)^) = 相應的下游水深為：ht == 因為hc139。39。= ht = 所以坎后為淹沒式水躍銜接。 又 所以坎為淹沒堰，故消能坎高度必須按淹沒堰計算。 在所設坎高情況下，為保證池內產生淹沒程度不大的水躍，應有的坎頂水頭=180。= 相應的坎頂全水頭 == 下面校核在上述水頭下消能坎能否通過已知的流量q=（） 因為 = 則（） 所求的消能坎的過水能力小于已知流量，故應另外假設坎高c值。 結合excel表試算，設坎高c=，則 =180。= == = 求得消能坎的過水能力與已知流量符合，所以消能坎高度c=（） ，= （512） = 本工程取LK==180。= 消能池護坦厚度 根據沖要求，按 （513）計算消力池護坦厚度式中: t——消力池底板厚度，m； k1——消力池底板計算系數，~，；ΔH——泄水時上下游水位差，m；q——過閘單寬流量，m3/（）。則：消力池護坦厚度：71第六章 電站廠房設計廠房的設計主要有以下內容：機械選擇。計算機械尺寸。廠房尺寸的擬定。 機械選擇經計算，龍梯水位站水頭范圍 ~，裝機容量 120MW（ 12 萬 kW）。本設計 選用 2 臺 60MW（ 2180。 6 萬 kW）機組方案。 參考《水力機械》，根據水輪 機的系列型譜選擇水輪機的型號根據水電站的工作水頭范圍，在反擊式水輪機系列型 譜表中查得HL240型水輪機可供選用。其主要參數計算結果如下（詳細過程見計算書）： HL240型水輪機參數表序號項目HL2401模型轉輪參數推薦使用水頭范圍25452最優單位轉速n39。10（r/min）723最優單位流量Q39。10(L/S)11004限制工況單位流量Q1max39。(L/S)12405最高效率ηmax（%）926設計工況汽蝕系數s7原型水輪機參數工作水頭范圍（m）8轉輪直徑D1（m）59轉速 n(r/min)10010最高效率ηmax（%）11額定出力Nr（KW)6000012最大引用流量Qmax( m 3 / s)13吸出高程Hs（m）1 機械尺寸計算 蝸殼的型式及其主要尺寸的確定對于大中型反擊式水輪機，為了使由壓力水管引來的水流能夠以較小的水頭 損失，均勻而呈軸對稱的進入導水機構，所以在水管末端和座環之間設置了蝸殼。當水電站的最大工作水頭在 40m 以上時，蝸殼通常是由鋼板焊接或由鋼鑄造而成， 統稱為金屬蝸殼（用字母 J 表示）， 本電站最大工作水頭為 ， 故選擇金屬 蝸殼。蝸殼主要參數計算結果如下： 通過蝸殼進口斷面的流量Qc :QC = / s通過進口平均流速可由《水力機械》圖 430 蝸殼進口斷面平均流速曲線查得，由Hr = 查的V c = m / s進口斷面的面積：FC = 進口斷面的半徑：r max = 從軸中心線到蝸殼外緣的半徑： Rmax = 當包角j 0 = 345 180 = 165Ri= 尾水管尺寸確定 尾水管是反擊式水輪機過流通道的最后部分，其型式和尺寸對轉輪出口動能的恢復有很大的影響，而且在很大程度上海影響著廠房基礎開挖和下部塊體混凝土的尺寸。對大中型水輪機，為了減小尾水管的開挖深度，均采用彎肘形尾水管，本設計是混流式水輪機，故采用彎肘形尾水管。同時采用標準尾水管，其進水口直錐段、肘管和出口擴散段三部分的尺寸按下表選用: 推薦的尾水管尺寸表hLB5D4h4h6L1h5肘管型式適用范圍1金屬里襯肘管混流式D1D2標準混凝土肘管軸流式標準混凝土肘管混流式D1D2表中：B5 為尾水管出口擴散段寬度；D4 為肘管入水口直徑；h6 為出口擴散段入水口高度；h4 為肘管高度；L1為出口擴散段入水口距轉輪軸線的距離；h5 為為出口擴散段出水口高度。（注：表中的尺寸是對轉輪直徑 D1 為 1m 而言的，當直徑不為 1m 時,可乘以直 徑數即得所需尺寸。） 山湘水電站的尾水管尺寸表hLB5D4h4h6L1h5肘管型式適用范圍13標準混凝土肘管混流式D1D2則本設計中 D1 =5m，D2=，山湘水電站尾水管主要尺寸如下：1) 進水口直錐段直椎管進口直徑D 2 = D3 = ，椎管的單邊擴散角對混流式水輪機可取θ=5176。, 出口段直徑D4=，高度h3=。2) 肘管（采用標準肘管）肘管是一90 變斷面的彎管，其進口為圓斷面，出口為矩形斷面。水流在肘管中由于轉彎受到離心力的作用，使得壓力和流速的分步很不均勻，而在轉彎后流向水平段時又形成了擴散，因而在肘管中發生了很大的水力損失。肘管采用標準肘管，按照《水力機械》其主要尺寸如下：R7 = R6 = h6 = h4 = 3) 出口擴散段出口擴散段是一水平放置斷面為矩形的擴散管，其出口寬度一般與肘管出口寬度相等；其頂板向上傾斜，仰角10 ~ 13 。長度 L 2 = L L1 = (2 ~3)D1；其底板呈水平。當出口寬度過大時，可按結構要求加設中間支墩，支墩的寬度b5 = 。本設計中的各尺寸如下：L=5=，L1=D1=5=L2=LL1==，α=11176。，b5==5= 綜上數據，尾水管的剖面圖為：圖61 尾水管圖 廠房的尺寸擬定本設計采用壩后式廠房，在主廠房平面設計中，主廠房是長度、寬度尺寸， 主要取決于水輪機發電定子及風