水電站廠房設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄摘要 1tract 1前言 21沙溪航電樞紐工程資料 41.1工程概況 41.2流域概況 41.2.1自然地理概況 41.2.2氣象 51.2.3工程泥沙 61.3工程地質(zhì) 71.3.1地形地貌 81.3.2地層巖性 81.3.3地質(zhì)構(gòu)造 91.4水庫特性及動(dòng)能指標(biāo) 91.5樞紐布置 102廠房布置方案比選 112.1廠房類型的選擇 112.2主廠房位置的選定 113水輪機(jī)選型 123.1水輪機(jī)容量及臺(tái)數(shù)的選擇 123.2水輪機(jī)型號(hào)選擇 133.2.1型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 133.2.2 型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇 144水輪發(fā)電機(jī)選型 184.1水輪發(fā)電機(jī)主要尺寸估算 194.1.1極距τ 194.1.2定子內(nèi)徑 194.1.3定子鐵芯長度 194.1.4定子鐵芯外徑（機(jī)座號(hào)） 194.2平面尺寸估算 194.2.1定子機(jī)座外徑 194.2.2風(fēng)罩內(nèi)徑 194.2.3轉(zhuǎn)子外徑 194.2.4下機(jī)座最大跨度 204.2.5推力軸承外徑和勵(lì)磁機(jī)外徑 204.3軸向尺寸計(jì)算 204.3.1定子機(jī)座高度 204.3.2上機(jī)架高度 204.3.3推力軸承高度，勵(lì)磁機(jī)高度和永磁機(jī)高度 204.3.4下機(jī)架高度 204.3.5定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離 204.3.6下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面之間的距離 204.3.7轉(zhuǎn)子磁軌軸向高度 204.3.8發(fā)電機(jī)主軸高度 204.3.9定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離 214.4水輪發(fā)電機(jī)重量估算 215蝸殼設(shè)計(jì) 225.1蝸殼的型式 225.2蝸殼包角 225.3蝸殼斷面形狀 235.4蝸殼的水力計(jì)算 236尾水管形式及其主要尺寸確定 257主廠房主要尺寸的確定 277.1機(jī)組段長度的確定 277.2廠房寬度的確定 287.3廠房各層高層的確定 298副廠房的布置 319吊車梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 339.1吊車梁的截面設(shè)計(jì) 339.2吊車梁的荷載計(jì)算 349.3吊車梁內(nèi)力計(jì)算 359.4吊車梁承受扭矩和抗扭鋼筋計(jì)算 369.5吊車梁配筋計(jì)算 36總結(jié) 41致謝 42主要參考文獻(xiàn) 43摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)承擔(dān)水利水電樞紐工程中水電站廠房設(shè)計(jì)的部分工作。根據(jù)已有的原始資料和該處地理氣候進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：水電站站址選擇，總體布置，水輪機(jī)型號(hào)的選擇，蝸殼尺寸的確定，尾水管尺寸的確定，水電站廠房尺寸的確定，附屬設(shè)備的布置等，并根據(jù)要求繪制相應(yīng)的平面布置圖和剖面圖。沙溪航電工程設(shè)計(jì)引用流量938.4m3，設(shè)計(jì)水頭10.0m，總裝機(jī)容量87MW，具有日調(diào)節(jié)能力。電站枯期平均出力24.8MW4.4MW（近期子口建成，下同），多年平均年發(fā)電量3.81億kW·h.99億kW·h，年利用小時(shí)4379h586h。船閘設(shè)計(jì)通航船舶噸級(jí)2×500t，單向年通過能力319萬t。關(guān)鍵詞：單機(jī)容量、裝機(jī)容量、發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)。tractThisgraduationthesisundertakespartsofworkinthedesignofpowerhouseofhydropowerstationinhydropowerconstruction.Thedesignisbasedontheoriginalinformationandthelocalweather.Themaincontentsareasfollowing:theplaceofthehydropowerstation,theentirelayout,thechoiceofthehydraulicturbinetype,thesizeofthevolute,thesizeofthedrafttube,theDimensionofthepowerhouseofhydropowerstation,thearrangementofaccessoryequipment,anddrawingtheplanandsectiondrawn.Shaxiavionicsengineeringdesignreferenceflowrateof938.4m3/s,10.0mdesignhead,withatotalinstalledcapacityof87mw,withdailyregulationability.Plantdryperiodtheaverageoutputof24.8MW/34.4MW(/pavilionbuiltrecently,similarlyhereinafter),yearsofaverageannualgeneratingcapacityof381millionkW,399millionkWh,using4379h/4379h.Navigationofshiplockdesignt2x500t,singleyearwithcapacityof3.19milliont.Keywords:single-machinecapacity,installedcapacity,generator, hydraulic turbine.前言水電站廠房是水電站主要建筑物之一，是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施。廠房中安裝水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和各種輔助設(shè)備。通過能量轉(zhuǎn)換，水輪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，經(jīng)變壓器、開關(guān)站等輸入電網(wǎng)送往用戶。所以說水電站廠房是水、機(jī)、電的綜合體，又是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的場所。其任務(wù)是滿足主、輔設(shè)備及其聯(lián)絡(luò)的線、纜和管道布置的要求與安裝、運(yùn)行、維修的需要；為運(yùn)行人員創(chuàng)造良好的工作條件；以美觀的建筑造型協(xié)調(diào)與美化自然環(huán)境。水電站廠區(qū)包括：（1）主廠房。布置著水電站的主要?jiǎng)恿υO(shè)備（水輪發(fā)電機(jī)組）和各種輔助設(shè)備的主機(jī)室（主機(jī)間及組裝、檢修設(shè)備的裝配場（安裝間是水電站廠房的主要組成部分。（2）副廠房。布置著控制設(shè)備、電氣設(shè)備和輔助設(shè)備，是水電站的運(yùn)行、控制、監(jiān)視、通訊、試驗(yàn)、管理和運(yùn)行人員工作的房間。（3）主變壓器場。裝設(shè)主變壓器的地方。電能經(jīng)過主變壓器升高到規(guī)定的電壓后引到開關(guān)站。（4）開關(guān)站（戶外高壓配電裝置裝設(shè)高壓開關(guān)、高壓母線和保護(hù)措施等高壓電氣設(shè)備的場所，高壓輸電線由此將電能輸往用戶，要求占地面積較大。由于水電站的開發(fā)方式、樞紐布置、水頭、流量、裝機(jī)容量、水輪發(fā)電機(jī)組形式等因素，及水文、地質(zhì)、地形等條件的不同，加上政治、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及國防等因素的影響，廠房的布置方式也各不相同，所以廠房的類型有各種不同的劃分，例如按機(jī)組工作特點(diǎn)可分為立式機(jī)組廠房、臥式機(jī)組廠房。根據(jù)廠房在水電站樞紐中的位置及其結(jié)構(gòu)特征，水電站廠房可分為以下三種基本類型：1. 壩后式廠房。廠房位于攔河壩下游壩趾處，廠房與壩直接相連，發(fā)電用水直接穿過壩體引人廠房。2. 河床式廠房房位于河床中身也起擋水作用廣西西津水電站廠房。若廠房機(jī)組段內(nèi)還布置有泄水道，則成為泄水式廠房（或稱混合式廠房3. 引水式廠房。廠房與壩不直接相接，發(fā)電用水由引水建筑物引人廠房。當(dāng)廠房設(shè)在河岸處時(shí)稱為引水式地面廠房。水電站廠房是專門的水工建筑物,它具有一般水工建筑物的共性,故其設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn):（1房內(nèi)安裝水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組和輔助設(shè)備,以及控制操作和進(jìn)行量測的設(shè)備,主要任務(wù)是發(fā)電,所以廠房設(shè)計(jì)必須保證機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行和提供良好的維護(hù)條件。（2）水電站廠房是水工、機(jī)械和電機(jī)以及自動(dòng)控制、電子設(shè)備的綜合體,在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行中,必須把幾個(gè)方面配合好,使綜合體優(yōu)化。（3）水電站廠房設(shè)計(jì)應(yīng)力求緊湊和簡單,使建筑上美觀,運(yùn)行方便,而不求豪華。（4）廠房內(nèi)運(yùn)行管理人員應(yīng)力求精簡,應(yīng)保證他們有良好工作條件和衛(wèi)生環(huán)境。（5電站廠房多建在偏僻地區(qū),而機(jī)電設(shè)備一般既大又重,所以必須有較好的對(duì)外交通運(yùn)輸條件。（6）設(shè)計(jì)水電站廠房時(shí),要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌刭|(zhì)和水文條件,既考慮安排好壓力輸水管的進(jìn)水和尾水管的出水條件,又要考慮到廠房與變壓器和開關(guān)站在布置上的配合要求。由上述特點(diǎn)可見,水電站廠房設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的,其中最關(guān)鍵的是要選擇好水輪發(fā)電機(jī)組,即要盡可能選用轉(zhuǎn)速高、尺寸小、重量輕的機(jī)組,因?yàn)閺S房尺寸和起重設(shè)備的規(guī)模等都是隨著機(jī)組的尺寸而定的。對(duì)于一般的地面式廠房,選擇合適的吸出高度也是非常重要的。而且,全廠的機(jī)組臺(tái)數(shù)不宜太多。總之,在設(shè)計(jì)中要做多個(gè)比較布置方案,進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理綜合比較,以選擇確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。1沙溪航電樞紐工程資料1.1工程概況沙溪航電樞紐工程系《嘉陵江渠化開發(fā)規(guī)劃報(bào)告》中規(guī)劃的第四個(gè)梯級(jí)，位于四川省閬中市沙溪場境內(nèi)，距閬中市城區(qū)約5km，上游接蒼溪梯級(jí)，下與金銀臺(tái)梯級(jí)相連。嘉陵江系長江支流，發(fā)源于陜西省秦嶺南麓，流經(jīng)甘肅省境，在陜西略陽與西源漢水匯合，經(jīng)陽平關(guān)進(jìn)入四川省，流經(jīng)廣元、昭化、蒼溪、閬中、南部等縣，先后接納白龍江、東河和西河，在合川與渠江、涪江相匯，于重慶注入長江。全長1119km，流域面積159812km2，其中沙溪航電工程控制流域面積61569km2。沙溪航電工程設(shè)計(jì)引用流量938.4m3設(shè)計(jì)水頭10.0m，總裝機(jī)容量87MW，具有日調(diào)節(jié)能力。電站枯期平均出力24.8MW4.4MW（近期子口建成，下同多年平均年發(fā)電量3.81億kW·h.99億kW·h，年利用小時(shí)4379h586h。船閘設(shè)計(jì)通航船舶噸級(jí)200t，單向年通過能力319萬t。沙溪航電工程樞紐由發(fā)電廠房、4孔泄洪沖砂閘、翻板壩、船閘、擋水壩組成。壩頂高程372.50m，壩頂總長度830m。1.2流域概況1.2.1自然地理概況嘉陵江發(fā)源于陜西省鳳縣秦嶺南麓黃牛鋪，向南流經(jīng)甘肅省，于陜西兩河附近與西源漢水匯合，再向南流經(jīng)略陽，經(jīng)陽平關(guān)入川，至舊昭化縣城附近與源于岷山南麓的白龍江匯合后，再折向東南流經(jīng)蒼溪，至閬中的金銀臺(tái)有源于米倉山南麓的東河從左岸匯入，于南部縣接納源于劍門山區(qū)的西河，過蓬安、南充、武勝至合川附近先后與渠江、涪江兩江相匯，至重慶市注入長江。干流河道全長1119km，全流域面積159812km2。嘉陵江流域位于四川盆地中、東部，地理位置界于東經(jīng)102°30′～109°00′、北緯29°20′～34°30′之間。流域呈扇形，地勢北高南低，尤以西北分水嶺海拔最高；流域四面環(huán)山，東南以華鎣山與長江分界，東北以米倉山、大巴山與漢水流域接壤，北以秦嶺山脈與黃河分水，西北以岷山與岷江相隔，西為緩平山丘與沱江為鄰。流域內(nèi)北川、青川一帶為龍門山地，龍門山、米倉山以南為盆地，以北為山區(qū)。嘉陵江干流廣元以上為上游，河流穿行于秦嶺大巴山地區(qū)，山高坡陡，谷深水急，少臺(tái)地，多急流險(xiǎn)灘。廣元至合川為中游，河道長645km，天然落差達(dá)284m，平均比降0.44‰，河流自北向南縱貫川中盆地。廣元至蒼溪河段山勢逐漸變緩，屬深丘區(qū)，河谷逐漸開闊，河道更為彎曲。兩岸漫灘與階地發(fā)育，多方山臺(tái)地，植被較差，農(nóng)墾發(fā)達(dá)。合川至重慶為下游道又復(fù)入淺山區(qū)地帶谷束窄流橫切華鎣山背斜流入長江，河道長95km，落差27.5m，平均比降0.29‰。沙溪航電工程位于閬中市上游約5km處，控制集水面積為61569km2。上、下游分別與蒼溪航電工程和金銀臺(tái)航電工程相銜接。1.2.2氣象本流域位于秦嶺山脈以南西南季風(fēng)區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。按地形和氣候特點(diǎn)可分為北部山區(qū)和南部丘陵盆地兩類。因地形和緯度差異，氣溫由南向北遞減。北部山區(qū)地勢較高，屬高山峽谷，受西北寒流影響較為顯著，氣溫低、雨量少、濕度小，屬春溫、夏涼、秋冷、冬寒型氣候，多年平均氣溫15℃左右，歷年極端最高氣溫26℃～36℃，歷年極端最低氣溫-12℃左右年最小相對(duì)濕度為1%～2%部丘陵盆地由于受秦嶺、龍門山、米倉山、大巴山的屏障作用，西北寒流不易侵入，氣候溫暖，雨量豐沛，屬春暖、夏熱、秋霖、冬干型氣候。多年平均氣溫17℃，歷年極端最高氣溫37℃～42℃，歷年極端最低氣溫-2.4℃～-8.5℃左右年平均相對(duì)濕度為75%左右年最小相對(duì)濕度為10%。本流域最小濕度大多發(fā)生在冬季，但由于干流和渠江在7月下旬和8月份常有不同程度的伏夏發(fā)生，以致干燥之甚有可能超過了冬季。流域水汽主要來源于孟加拉灣和南海的暖濕氣流，除北部山區(qū)外，水汽充沛。由于盆地邊緣的地形抬升影響，盆地邊緣降水量最為充沛，其中大巴山區(qū)多年平均年降水量為1200～1400mm，龍門山一帶多年平均年降水量為1200mm左右。盆地丘陵區(qū)為1000mm左右，嘉陵江干流以西為800～1000mm。北部山地因氣流穿越盆地邊緣山區(qū)后水汽減少，嘉陵江上游略陽以北多年平均年降水量在800mm以下，流域降水由南向北呈現(xiàn)遞減趨勢，一般為600～700mm，甘肅文縣、武都一帶僅450mm左右，為半干旱區(qū)。降雨受地理位置和季風(fēng)的影響，東部地區(qū)春雨早，秋雨多，但8月份雨水較少。西部地區(qū)雨季一般較東部地區(qū)開始晚，7、8月降水集中，9～10月多陰雨天氣。流域內(nèi)降雨集中在5～10月，約占全年降水量的80%左右，其中7～9月約占45%。嘉陵江干流閬中以上多年平均年蒸發(fā)量為1250～1500mm直 徑20cm蒸發(fā)器皿觀測，下同；南部以下1100～1250mm，大致呈由北向南遞減趨勢。流域內(nèi)有兩個(gè)低值區(qū)為北川、平武、青川一帶年平均年蒸發(fā)量為1050mm為合川一帶1000mm以下。高值區(qū)在白龍江的文縣、武都一帶，高達(dá)1500～2150mm。沙溪航電工程區(qū)無氣象站，在其下游5km左右設(shè)有閬中氣象站。根據(jù)閬中氣象站1958～1991年的資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫為17℃，極端最高氣溫為39℃，極端最低氣溫為—4.1℃；多年平均相對(duì)濕度為76%，歷年最小相對(duì)濕度為9%；多年平均年蒸發(fā)量為1259.6mm；多年平均年降水量1028.3mm，歷年一日最大降水量為235.5mm。歷年最大風(fēng)速（定時(shí)觀測）20m，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镹NW。1.2.3工程泥沙嘉陵江沙溪水電站位于閬中市沙溪鄉(xiāng)，上距蒼溪縣城約21.5km。電站上游銜接梯級(jí)為蒼溪電站，下游與已建的金銀臺(tái)電站銜接。沙溪水電站庫區(qū)天然河道比降0.44‰，正常蓄水位364.0m時(shí)，閘前最大水深約19.6m，水庫回水長度約26.7km，庫區(qū)水面寬104～1160m，平均寬度約480m。正常蓄水位以下庫容0.68億m3。平面形態(tài)呈條帶狀，系河道型水庫。初步設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到支流白龍江寶珠寺水電站于1996年10月蓄水運(yùn)行，寶珠寺水庫正常蓄水位以下庫容21.0億m3，攔沙作用顯著。寶珠寺水庫攔沙前，沙溪水電站閘址多年平均含沙量2.86kg3，多年平均懸移質(zhì)年輸沙量5750萬t。寶珠寺水庫畜水后，懸移質(zhì)每年攔淤入庫輸沙量2230萬t的80%，則每年攔淤懸移質(zhì)輸沙量約1780萬t，即沙溪水電站閘址懸移質(zhì)年輸沙量減少為3970萬t。入庫推移質(zhì)輸沙量豐﹑中﹑枯代表年平均11.3萬t。水庫正常蓄水位以下庫容與多年入庫平均年輸沙量之簡稱庫沙比）僅2.2，庫容小沙量大，水庫泥沙淤積年限短，工程泥沙問題突出。沙溪航電工程于2003年9月完成了初步設(shè)計(jì)。在技施設(shè)計(jì)階段，樞紐布置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將初設(shè)時(shí)16孔泄洪沖沙閘的方案，改為4孔泄洪沖沙閘加7m門高的翻板門，泄流能力發(fā)生一定改變，將造成水庫泥沙淤積及回水變化。加上嘉陵江上游龍頭水庫亭子口梯級(jí)電站于2009年底已開工建設(shè)，其水庫攔沙后，將改變沙溪的入庫水沙條件。因此，本階段對(duì)沙溪水庫泥沙淤積及其回水進(jìn)行了全面復(fù)核。沙溪電站初步設(shè)計(jì)時(shí)，水庫泥沙調(diào)度方式為：非汛期，水庫在正常蓄水位364m運(yùn)行；汛期，當(dāng)入庫流量≤4000m3時(shí)，閘前水位控制在正常蓄水位364m運(yùn)行，當(dāng)入庫流量>4000m3時(shí)，閘前水位降低至358.5m（船閘通航最低水位）運(yùn)行；若入庫流量大于358.5m水位（樞紐最大泄流量6520m3時(shí)樞紐閘門全開啟敞泄排沙，閘前水位由泄流曲線確定。由于樞紐泄流能力的變化，尤其小流量閘前水位抬高，將造成庫區(qū)泥沙淤積增加，為了盡量減少泥沙淤積對(duì)水庫淹沒的影響，宜增加敞泄沖沙次數(shù)，適當(dāng)減小分界流量，使得大排大泄后減少庫區(qū)泥沙淤積。分界流量的確定考慮了與下游金銀臺(tái)電站分界流量的協(xié)調(diào)一致。由于沙溪電站至金銀臺(tái)電站區(qū)間有支流東河匯入，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，支流東河徑流量約占金銀臺(tái)壩址徑流量的13.5%溪水庫按大于3500m3敞泄沖沙金銀臺(tái)電站按大于4000m3降低水位沖沙的分界流量基本協(xié)調(diào)界流量由初步設(shè)計(jì)階段4000m3降低為3500m3平均每年可增加敞泄沖沙1.6天。本階段水庫泥沙調(diào)度方式為：非汛期，水庫在正常蓄水位364m運(yùn)行；汛期，當(dāng)入庫流量≤3500m3時(shí)，閘前水位控制在正常蓄水位364m運(yùn)行，當(dāng)入庫流量>3500m3時(shí)洪閘﹑沖沙閘全部開啟泄沖沙前水位由泄流曲線確入庫流量3500m3時(shí)，相應(yīng)閘前水位為358.93m，比船閘通航最低水位358.5m高0.43m樞紐泄流泄流曲線成果見表2-14。流 量（m3350流 量（m335006300509311800147001840002200358.9360.3363365.7（m）363.46364.64341.5862.480考慮到干﹑支流來水的不確定性，建議上﹑下游梯級(jí)電站在實(shí)際運(yùn)行中，一定要協(xié)調(diào)調(diào)度，避免上一梯級(jí)沖沙時(shí)泥沙落淤在下一梯級(jí)庫尾。1.3工程地質(zhì)沙溪航電工程地處嘉陵江中上游河段，壩址距閬中市以北5km，其上、下游分別與蒼溪、金銀臺(tái)兩梯級(jí)相銜接，電站裝機(jī)容量87MW，為一中型水電工程，開發(fā)方式為閘壩河床式廠房，電站設(shè)計(jì)正常蓄水位364.0m，閘壩總長830.00m，樞紐布置從左至右依次為左岸擋水壩、船閘、翻板壩、泄洪沖砂閘、儲(chǔ)門槽壩段、發(fā)電廠房及右岸擋水壩。212國道從左岸壩區(qū)附近通過，交通較為方便。1.3.1地形地貌壩址位于閬中市上游約5km的楊家?guī)r附近，該河段呈反“S”形，嘉陵江由近SN向于澗溪口附近流入，以近EW向流經(jīng)壩址，于湯家溝口附近逐漸轉(zhuǎn)為近SN向流出壩區(qū)。壩區(qū)河谷斷面呈寬緩的不對(duì)稱“U”型谷，左陡右緩，左岸為基巖岸坡，坡度一般30°~50°，右岸為臺(tái)階狀地形，地勢相對(duì)平緩，總體坡度約15°~20°。主流線位于河床中部，左右兩岸為漫灘。枯水期352.31m高程時(shí)，水面寬240~270m，水深1~2.5m；正常蓄水位364m高程時(shí)，水面寬780~800m。1.3.2地層巖性壩址區(qū)出露基巖為白堊系下統(tǒng)蒼溪組厚層細(xì)砂巖和砂質(zhì)粘土巖，為一套河湖相沉積之碎屑巖，具有巖相變化大、層理紋理及透鏡體較發(fā)育、淺部不同程度地分布有軟弱夾層等特點(diǎn)。按巖性特點(diǎn)及組合對(duì)壩區(qū)巖體進(jìn)行工程巖組劃分，從新至老為：第(5)層（K1C15厚層細(xì)砂巖，厚24～80m。中上部為質(zhì)地較純的灰白~青灰色厚層細(xì)砂巖部巖相不穩(wěn)定巖中常夾紫紅色砂質(zhì)粘土巖和紫紅色泥質(zhì)粉砂巖透鏡體，層理較發(fā)育。底部為一層厚約1.5～2.0m的礫巖。分布于兩岸壩肩。第(4)層（K1C14紫紅色砂質(zhì)粘土巖夾少量薄層泥質(zhì)粉砂巖，厚4～6m。該層從下游向上游至勘探線附近由紫紅色砂質(zhì)粘土巖漸變?yōu)樽霞t色泥質(zhì)粉砂巖。分布于壩肩。第(3)層（K1C13灰白～青灰色厚層細(xì)砂巖，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，夾礫巖透鏡體及厚約2～8cm及10~30cm不等的薄層紫紅色、灰白色粘土巖條帶。粘土巖夾層隨機(jī)分布，連續(xù)性差。該層厚度24～55m，為壩基持力層。地層近水平狀產(chǎn)出，總體產(chǎn)狀N50E NW∠2°~4°，傾上游偏左岸。壩區(qū)河床及漫灘堆積物（alQ43為含漂砂卵礫石層，厚度變化大，其變化幅度為2～22m，右岸漫灘及河床較淺，厚2～6.5m，向左岸漫灘逐漸增厚，左岸在靠近岸坡一帶分布有一河谷深槽，覆蓋層厚10~22m?；鶐r頂板出露高程，右岸漫灘為352~355m，河床為345~349m，左岸河谷深槽為334~346m。壩區(qū)Ⅰ+Ⅱ階地分布于壩區(qū)右岸鄭家溝溝口下游側(cè)和左岸壩前劉家壩一帶，階面高程362.0~368.0m，堆積物厚10.0~20.0m，為典型二元結(jié)構(gòu)，上部為粉（砂）質(zhì)粘土，下部為砂卵礫石。Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)階地上部為黃色粘土、下部為黃褐色泥卵礫石，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，主要?dú)埩粲趬螀^(qū)較高部位。坡殘積層和崩坡積層主要分布于平緩部位及坡腳處，厚度一般2～5m。1.3.3地質(zhì)構(gòu)造壩區(qū)位于蒼溪向斜南西冀，巖層產(chǎn)狀平緩，總體產(chǎn)狀為N50°ENW∠2°~4°，即與河流成較大交角，微傾上游偏左岸。地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層發(fā)育，主要構(gòu)造形跡為地層層面和一套節(jié)理裂隙系統(tǒng)。壩區(qū)裂隙不甚發(fā)育，主要分布于細(xì)砂巖內(nèi)，一般不切層，粘土巖內(nèi)少見。壩址區(qū)主要裂隙有：(1)近EWS∠70°~85°為順坡裂隙，陡傾右岸。裂面平直、粗糙，淺表多卸荷張開，開度1~30cm，以數(shù)厘米為主，一般無充填或充填少量次生泥及巖屑。延伸一般4~6m，發(fā)育間距一般4~10m。(2)近SN E（W）∠65°~85°面平直粗糙，輕微張開，一般無充填，延伸一般3~5m，發(fā)育間距一般1.5~4.0m。(3)N45°~65°E NW（SE）∠75°~85°裂面平直、粗糙，一般閉合無充填，延伸短小，不甚發(fā)育。(1)、(2)組裂隙為正交的一組平面“X”節(jié)理。1.4水庫特性及動(dòng)能指標(biāo)沙溪航電工程水庫特性及動(dòng)能指標(biāo)如下：正常蓄水位 364.00m死水位 363.60m總庫容 1.54億m3正常蓄水位以下庫容 0.576億m3調(diào)節(jié)庫容 366萬m3電站裝機(jī)容量（臺(tái)數(shù)×單機(jī)容量） 3×2.9萬kW單機(jī)引用流量 326.68m3最大水頭 11.65m最小水頭 7.77m平均水頭 10.69m額定水頭 10.00m枯期平均出力 2.46.42萬kW多年平均年發(fā)電量 3.8.98億KW·h裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù) 4368575h注：斜杠以下為上游亭子口電站建成后數(shù)值1.5樞紐布置樞紐建筑物從左岸至右岸依次由左岸擋水壩、船閘、翻板壩、右岸泄洪閘、沖砂閘、儲(chǔ)門槽壩段、發(fā)電廠房及右岸擋水壩組成，閘壩總長為830m。左岸擋水壩與岸坡連接，為混凝土重力壩。擋水壩總長41.29m，分為兩個(gè)壩段，建基面高程338.0~365.0m，最大壩高37.5m?；A(chǔ)置于K1C13、K1C14、K1C15厚層細(xì)砂巖和砂質(zhì)粘土巖上，建基巖體微風(fēng)化~新鮮，巖石的承載能力滿足壩體對(duì)地基的要求。翻板壩布置于船閘和泄洪閘之間，位于河床左岸及左岸漫灘，總長473.00m。建基面系挖除覆蓋層、置于基巖上，建基面高程為333.50~347.50m。翻板壩共25個(gè)壩段，順?biāo)飨蜷L度為25.65m～30.00m，翻板壩堰頂高程為357.00m。泄洪沖砂閘布置于河床右岸及右岸漫灘4孔泄洪沖砂閘組成長度為62.00m。建基高程342.50~346.00m。泄洪沖砂閘孔寬12.0m，中墩厚3.5m，閘室底板中心線分結(jié)構(gòu)縫。閘室順?biāo)飨蜷L度30.00m。閘頂面高程372.50m，閘底板頂面高程351.00m。儲(chǔ)門槽壩段布置于泄洪沖砂閘壩段及廠房壩段之間，總長度為16.00m。建基高程342.50m。壩段順?biāo)飨蜷L度30.00m，設(shè)置了泄洪沖砂閘檢修閘門儲(chǔ)門槽、廠房進(jìn)水口檢修閘門儲(chǔ)門槽及樓梯井。廠房壩段由主機(jī)間壩段、安裝間壩段組成。副廠房、電梯井、各層連接樓梯均設(shè)于安裝間上游壩體內(nèi)，主變室及GIS樓均設(shè)于安裝間下游。廠房壩段沿壩軸線方向總長度100.00m。右岸擋水壩與岸坡連接，為混凝土重力壩，總長85.00m，分為4個(gè)壩段，建基面高程348.50~355.50m，最大壩高24.00m。2廠房布置方案比選2.1廠房類型的選擇沙溪航電樞紐工程壩址所在的河道寬將近800米，設(shè)計(jì)水頭10米，最大水頭11.65米，引用流量938.4/s，屬于低水頭水電站。因此選擇河床式廠房，河床式廠房本身能承受上游水壓力，成為擋水建筑物的一個(gè)組成部分，與其他類型的廠房相比（如壩后式）不僅可以減少工程的用料，同時(shí)會(huì)減少工程的工期，使該水電站盡快進(jìn)入運(yùn)行期，盡早進(jìn)行收益。綜上所述河床式廠房無疑是沙溪航電樞紐工程的最佳方案。2.2主廠房位置的選定方岸一：主廠房位于攔河壩的左段，這個(gè)方岸的優(yōu)點(diǎn)是：左岸有212國道從壩區(qū)附近通過，靠近公路，交通便利。缺點(diǎn)是：右岸地形比較陡峭，地形變化大，想在左岸建設(shè)生活區(qū)以及行政區(qū)的有一定的難度，不利于后期的管理。方岸二：主廠房在攔河壩的右段，這個(gè)方岸的優(yōu)點(diǎn)是：左岸地形開闊、平緩，變化小，有利于后期生活區(qū)的建設(shè)，方便對(duì)水電站的管理。缺點(diǎn)是：交通不便，需修一條進(jìn)廠公路。對(duì)于上述兩個(gè)方岸的比較，可以得出結(jié)論：方岸一雖然交通便利，但是不利于水電站的后期建設(shè)，方案二雖有一些不足之處，但與方案一比較，地形平緩修建公路比較簡單，而方案二要在陡峭的地形上修建生活區(qū)顯然有一定的難度。綜上所述，選擇方案一，主廠房修建在攔河壩的右段。3水輪機(jī)選型3.1水輪機(jī)容量及臺(tái)數(shù)的選擇1.水電站最大水頭Hmax=11.65m計(jì)水頭Hr=10m權(quán)平均水頭Hav=Hr=10.69m,最小水頭Hmin=7.77m，裝機(jī)容量為87MW。2.單機(jī)容量的選擇水電站的裝機(jī)容量等于機(jī)組臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量的乘積。根據(jù)已確定的裝機(jī)容量，就可以擬定可能的機(jī)組臺(tái)數(shù)方案。在選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)時(shí)可從下列方面考慮：①機(jī)組臺(tái)數(shù)與機(jī)電設(shè)備制造的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)增多時(shí)，機(jī)組單機(jī)容量減小，尺寸減小，因而制造及運(yùn)輸都有比較容易，這對(duì)于制造能力和運(yùn)輸條件較差的地區(qū)是有利的。但實(shí)際上小機(jī)組單位千瓦消耗的材料多，制造也較麻煩，故一般都希望選用較大的機(jī)組。②機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站投資的關(guān)系當(dāng)選用的機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，不僅機(jī)組本身單位千瓦的造價(jià)高，而且隨著機(jī)組臺(tái)數(shù)的增加。相應(yīng)的閘門、管道、調(diào)速器，輔助設(shè)備和電氣設(shè)備的套數(shù)就要增加，電氣結(jié)線也較復(fù)雜房平面尺寸也需加大組安裝維護(hù)的工作量也增加此從這些方面來看，水電站單位千瓦的投資將隨臺(tái)數(shù)的增加而增加。但另一方面，采用小機(jī)組則廠房的起重能力、 安裝場地、機(jī)坑開挖量都可縮減，因此又可減小一些水電站投資。總的來說，機(jī)組臺(tái)數(shù)變化要引起水電站投資變化，在大多數(shù)情況下，臺(tái)數(shù)增多將增大投資。③機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行效率的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)增多能夠增加水電站的電能，但當(dāng)增多到一定程度，再增多時(shí)對(duì)水電站的運(yùn)行效率就不會(huì)有顯著的影響了。當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任基荷工作時(shí)，選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)少，可合水輪機(jī)在較長時(shí)間內(nèi)以最優(yōu)工況運(yùn)行，合水電站保持較高的平均效率。機(jī)組臺(tái)數(shù)與水電站運(yùn)行維護(hù)工作的關(guān)系機(jī)組臺(tái)數(shù)多機(jī)容量小行方式就比較靈活組發(fā)生事故后所產(chǎn)生的影響小，檢修也較容易安排。但因運(yùn)行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的機(jī)率增高了，同時(shí)管理人員增多，運(yùn)行費(fèi)用也提高了。因此不宜選用過多的機(jī)組臺(tái)數(shù)。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相近時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)組臺(tái)數(shù)較少的方案，但為了水電站運(yùn)行的可靠性和靈活性，一般應(yīng)不少于兩臺(tái)。故綜合考慮，采用3臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為29MW。3.2水輪機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)該水電站的水頭變化范圍7.77m~11.65m,在《水力機(jī)械》附表2，查出合適的機(jī)型有HL310和ZZ560,現(xiàn)將這兩種水輪機(jī)作為初選方案，分別求出其有關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行分析。3.2.1310型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇（1）轉(zhuǎn)輪直徑計(jì)算1查表1-6可得HL230型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量Q'=1320L=1.32m3/s,效率1' ' 3ηm=82.6%，由此可初步假定原型水輪機(jī)在該工況下的單位流量==1.32m,效率η=85.9%，設(shè)ηgr=97%水輪機(jī)的額定出力=

Ngrηgr

1 r r==29896.9KW,上述的Q'、η和N=29896.9KW、H=10.0m代1 r r9.81Q'H9.81Q'H1 rHηr=8.56m ﹙2.1﹚選用與之接近而稍微偏小的標(biāo)稱直徑=8.5m（2）轉(zhuǎn)速n的計(jì)算10查表書本附表1可得HL310水輪機(jī)在最有工況下單位轉(zhuǎn)速n10

=90.8in,初步假定n' =n'

=90.8in,將已知的n'

n'1 H和H=10.69m，D=8.5m代入式n=1 H

==34.9in,10m 10

10 av 11選用與之接近而偏大的同步轉(zhuǎn)速n=60in.﹙2.2﹚3.效率及單位參數(shù)修正HL310型水輪機(jī)在最優(yōu)工況下的模型最高效率為ηMmax=89.6%，模型轉(zhuǎn)輪直徑為=0.39，根據(jù)書本《水力機(jī)械》式3-23可得原型效率：ηmax=1-Mmax)

=1—（1—0.896）=94.4% ﹙2.3﹚則效率修正值為η=94.4%-89.6%=4.8%.考慮到模型與原型水輪機(jī)在制造工藝質(zhì)量上的差異在已求得的?η值中再減去一個(gè)修正值ξ。先取ξ=1.5%，則可得效率修正值為?η=1.5%，由此可得原型水輪機(jī)在最優(yōu)工況和限制工況下的效率為ηmax=ηMmax+η=89.6%+3.3%=92.9η=+η=82.6%+3.3%=85.9%(與上述假定值相同）單位轉(zhuǎn)速的修正值按下式計(jì)算：?n'=n'

(ηmax/η

?1)

﹙2.4﹚1 10m Mmax?n'?nn則 1'n10m

=—1=1.8%由于 ' ' 'm<3.0%，按規(guī)定單位轉(zhuǎn)速可不加修正，同時(shí)單位流量也可不加修正。由上可見原假定的η=85.9%、Q'=Q'

、n'

=n'

是正確的，那么上述計(jì)算及選用的結(jié)1 1m果=8.5m，n=60in是正確的。

10 10m4.工作范圍的檢驗(yàn)1max在選定后=8.5m0i輪機(jī)的Q'1max

1及各特征水頭相對(duì)應(yīng)的n'即可計(jì)算出來。1' '水輪機(jī)在Hr,Nr下工作時(shí)，其即為，故' 3===1.398m﹙2.5﹚則水輪機(jī)的最大引用流量為==1.2=283.47與特征水頭Hmax,Hmin和Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為===149r/min===183.9r/minn=' n=HrHr

=300=84.52r/min===155r/min50.4在HL310型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上分別繪出=1398L，=183.9in，50.4=149in的直線，這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍基本上包含了該特性曲線的低效率區(qū)，所以對(duì)于HL310型水輪機(jī)方案，所選定的參數(shù)都是不合理的，所以該方案應(yīng)該舍棄。3.2.260型水輪機(jī)方案的主要參數(shù)選擇1.轉(zhuǎn)輪直徑的計(jì)算3由表3-7查得Z560型水輪機(jī)在限制工況下的單位流量Q1=2000Ls=2.0m/s同3時(shí)可查得該工況下的氣蝕系數(shù)σ=0.75，但在允許的吸出高度Hs=3.0m時(shí)，其相應(yīng)的氣蝕系數(shù)為:===0.66式中?σ

為氣蝕系數(shù)修正值，查《水電站》氣蝕系數(shù)的修正曲線得?σ

=0.08在滿足3m吸出高度的前提下，查《水電站》圖3-16可得選用工況(n10=130rmin，r r 1處的單位流量Q為1850L同時(shí)可查得該工況點(diǎn)的模型效率，并據(jù)此假定水輪機(jī)的效率為86.7%，設(shè)，水輪機(jī)的額定出力 =29896.9kr r 1將以上的

N、H、Q'、η各參數(shù)值代式可得D1=7.75，選用與之相近的標(biāo)稱直徑8m。2.轉(zhuǎn)速n的計(jì)算1 H1 Hn= =選用與之相近而偏大的同步轉(zhuǎn)速60in.3.效率及單位參數(shù)修正對(duì)于軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，必須對(duì)其模型綜合曲線圖上的每個(gè)轉(zhuǎn)角 的效率進(jìn)行修正。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)角為 時(shí)的原型水輪機(jī)最大效率可用下式計(jì)算:ηmax

=1?(1?η

Mmax)(0.3+0.7 )5M/HM/H10根據(jù)《水電站》表3-7知模型5M/HM/H10

=0.46m，模型轉(zhuǎn)輪試驗(yàn)水頭HM3.0m。并已知D1=10,Hr=10，代入上式可計(jì)算得:η葉片在不同轉(zhuǎn)角 時(shí)的

max可由模型綜合特性曲線查得，從而可求出相應(yīng) 值的原型?η水輪機(jī)的最高效率 。當(dāng)選用效率的制造工藝影響修正值ζ=1%時(shí)，即可計(jì)算出不同轉(zhuǎn)角 時(shí)效率修正值?η。其計(jì)算結(jié)果見表3.1。效率修正值計(jì)算結(jié)果表3.1葉片轉(zhuǎn)角?10°?5°0°+10°+15°+20°+23°ηMmax(%)87.688.58988.387.385.983．379.0ηmax(%)91.291.892.191.690.989.989.984.9η max Mmax(%)3.43.13.13.33.53.94.65.6?η (%)2.42.12.12.32.52.93.64.6由《水電站》表3-7查得ZZ560型水輪機(jī)最優(yōu)工況的模型效率為η

Mmax

=89%

。由于最優(yōu)工況接近于η最高效率為: max

=0等轉(zhuǎn)角線，故可采用?η=89%+2.1%=91.1%

=2.1%作為其修正值，從而可得原型已知在吸出高度3m限制的工況點(diǎn)（n=130r/min，Q=1850Ls）處的模型效率為ηM=81%，而該工況點(diǎn)處于20邊緣，所以以20為參考點(diǎn)，取?η

=3.6%由此可得該工況點(diǎn)的原型水輪機(jī)效率為:η=81%+4.60%=85.60%η=83%+3.6%=86.6%（與上述假定的η=86.7%幾乎一致）?n由于n'10M

= ?1= ?1=1.2%<3.0%

η max Mmax91.1/89.0，故單位η max Mmax91.1/89.0正，同時(shí)，單位流量也不作修正。由此可見，以上選用的D1=8m，n=60in是正確的。4.工作范圍的檢驗(yàn)在選定后，n=60rn后，可求出水輪機(jī)的

Q'1maxQ'

及與各特征水頭相對(duì)應(yīng)的n值。1maxQ' ===1.571max則水輪機(jī)的最大引用流量為:==1.57=328.57與特征水頭Hmax、min Hr相對(duì)應(yīng)的單位轉(zhuǎn)速為:===140.8r/min===173.0r/min===146.8r/min圖3—1ZZ560水輪機(jī)模型綜合曲線1max在ZZ560型水輪機(jī)模型綜合特性曲線圖上繪出Q'1max

=1570L、和的直線，所圍區(qū)域?yàn)樗啓C(jī)工作區(qū)域，由這三根直線所圍成的水輪機(jī)工作范圍僅包含該特性曲線的高效率區(qū)。5.吸出高度Hs計(jì)算'在水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)（146.8r/in，1max1570L/s）處《水利機(jī)械》圖1-37查得其氣蝕系數(shù)為σ.55，則可求出水輪機(jī)的吸出高度為:Hs=10.0（0.55+0.08）=3.3m可見，ZZ560—LJ—800型水輪機(jī)方案的吸出高度滿足電站要求4水輪發(fā)電機(jī)選型單機(jī)容量(KW)功 率 因 數(shù)（COS ）額定電壓(v)額定容量（KVA）340000.85630040000本設(shè)計(jì)為大中型水電站，故采用大中型機(jī)組，單機(jī)容量(KW)功 率 因 數(shù)（COS ）額定電壓(v)額定容量（KVA）340000.856300400004.1水輪發(fā)電機(jī)主要尺寸估算4.1.1極距ττ=cm ﹙2.8﹚式中：

Sf—發(fā)電機(jī)額定容量（40000KVA）P—磁極對(duì)數(shù)（50）Kj—系數(shù)，一般?。?-10）在這里取Kj=94.1.2定子內(nèi)徑﹙2.9﹚4.1.3定子鐵芯長度SfSeIt= 2eieCDie

式中;

n_額定轉(zhuǎn)速（rin） ﹙2.10﹚_定子內(nèi)徑C-系數(shù)（4*10?6~6.5*10?6）此處取5*10?6SfSIt= 2 =ieCDie=0.26所以采用全傘式水輪發(fā)電機(jī)[9]4.1.4定子鐵芯外徑（機(jī)座號(hào)）aD==1281.25+1.2aa則取 D=1330，故發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF34—50—1330a4.2平面尺寸估算4.2.1定子機(jī)座外徑D1=1.14=1.144.2.2風(fēng)罩內(nèi)徑∵ ∴=1516.2+240=1756.2cm4.2.3轉(zhuǎn)子外徑D3i=D?2δD3iδ?單邊空氣間隙，初步估算時(shí)可忽略不計(jì)∴4.2.4下機(jī)座最大跨度f1000000000KVA ∴f式中D為水輪機(jī)基坑直徑[9]D=1080cm5 54.2.5推力軸承外徑和勵(lì)磁機(jī)外徑查《水利機(jī)械》D=300cm，D=200cm6 74.3軸向尺寸計(jì)算4.3.1定子機(jī)座高度∵=60rpm8.2rpm ∴2τ001.22cm4.3.2上機(jī)架高度對(duì)于傘式承載機(jī)架

h==0.124.3.3推力軸承高度，勵(lì)磁機(jī)高度和永磁機(jī)高度234h=2000mm,h=2000400mm,取2200mm，其中機(jī)架高800~1000mm，在這里取3451000mm,h=1000mm,54.3.4下機(jī)架高度傘式非承載機(jī)架

h=800mm67h=0.2674.3.5定子支座支承面至下機(jī)架支承面或下?lián)躏L(fēng)板之間的距離傘式承載機(jī)架

h=0.25=0.2584.3.6下機(jī)架支承面至主軸法蘭底面之間的距離89按已生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)統(tǒng)計(jì)資料，一般為700~1500mm,取h=1000mm=100cm4.3.7轉(zhuǎn)子磁軌軸向高度910有風(fēng)扇時(shí)，h104.3.8發(fā)電機(jī)主軸高度h11=(0.7~0.9)Hh11式中—H發(fā)電機(jī)總高度，即由主軸法蘭盤底面至發(fā)電機(jī)頂部的高度H=h+h+h+h+h+h+h+h1 2 3 4 5 6 8 9=221.72+128.2+200+220+100+80+320.46+100=1370.38cm 0.84.3.9定子鐵芯水平中心線至主軸法蘭盤底面距離h=0.46h+h=0.46221.72+161.22=263.21cm12 1 10

圖4—1發(fā)電機(jī)外形尺寸示意圖4.4水輪發(fā)電機(jī)重量估算1.發(fā)電機(jī)總重量Gf（t）Gf== 8=610.51t ﹚1K—系數(shù)，對(duì)傘式發(fā)電機(jī)取7~9，在此處取812.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量一般可按發(fā)電機(jī)總重量的1估算3.發(fā)電機(jī)飛輪力矩2K—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可按[9]選取, 當(dāng)時(shí)，2iD—定子鐵芯長度（m）iIt—定子鐵芯長度（m）5蝸殼設(shè)計(jì)5.1蝸殼的型式由于水頭范圍7.77~11.65m，因此選擇混凝土蝸殼。其斷面為梯形斷面，有較小的水力損失和平面尺寸，便于施工。蝸殼頂角點(diǎn)和底角點(diǎn)變化形式有直線和拋物線兩種。直線變化結(jié)構(gòu)簡單，水力損失大；拋物線變化結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水力損失小。為便于施工，故選用直線變化的形式。5.2蝸殼包角由于=10m，故采用包角為1800，此時(shí)水輪機(jī)效率高，蝸殼寬度最小，采用最廣泛，0=1800。由《水利機(jī)械》附錄2得：0座環(huán)外徑，座環(huán)內(nèi)徑，5.3蝸殼斷面形狀查《水電站》混凝土蝸殼進(jìn)口斷面形狀的選擇應(yīng)滿足下列條件：12m>n，b?n=1.7，δ=30，δ12°a各中間斷面的面積為:F=ab

1 2 1 2? mtanγ? n tanδ，

=0F

(i=1,2,3 ）2 2i ii i i i i2 2F05.4蝸殼的水力計(jì)算選擇的蝸殼包角為由《水力機(jī)械》圖4-30得：當(dāng)時(shí)，進(jìn)口斷面流速，故所需進(jìn)口斷面的面積為：由已知條件通過試算確定a=5.9m，b=12m，n=b-1.7a=12。由上述公式可得m=6.83m由《水力機(jī)械》查得蝸殼坐環(huán)的半徑為，因此可得蝸殼進(jìn)口斷面半徑為R=。..混凝土蝸殼的水力計(jì)算 圖5.1通過上圖F=和F=可求出任意這里我們先求出302050面的面積和半徑，如表5.2所示蝸殼計(jì)算 表5.2Φ30°60°90°120°150°F9．117.927.536.447.5RR7.88.29.310.211.4根據(jù)以上各值可畫出蝸殼平面單線圖。在里不另外畫蝸殼單線圖。蝸殼形狀尺寸可以參考設(shè)計(jì)圖紙。6尾水管形式及其主要尺寸確定由于采用ZZ560型水輪機(jī)，因此選用標(biāo)準(zhǔn)混凝土肘管，彎肘形尾水管由進(jìn)口直錐段、中間肘管段和出口擴(kuò)散段三部分組成。使推薦的尾水管尺寸。本電站尾水管尺寸參數(shù)表表6.1hLB5D4h4h61h52.30D14.50D12.42D11.20D11.200.60D11.621.27D118.4m36m19.36m9.6m9.6m4.8m12.96m10.16m，進(jìn)口錐管的半錐角β的最優(yōu)值，對(duì)軸流式水輪機(jī)，取β=80~100，此處取為9。(D?D)根據(jù)尾水管的結(jié)構(gòu)可得下式： 4 3=h32tanβ3

，解得，而，h2可取為0.2~0.5，此處取為0.4m。故，5=(0.1~0.15)5，此處取0.1，則，尾水管肘管是一90度變斷面，起出口為矩形，斷面水流由于在肘管中轉(zhuǎn)彎受到離心力的作用，由于曲率越小，半徑越小，產(chǎn)生的離心力越大。一般推薦使用合理半徑R=(0.6~1.0)D，外壁R用上限，內(nèi)壁R用下限，為了減少水流在轉(zhuǎn)彎處的脫流及渦4 6 7流損失，因此將肘管出口做成收縮斷面，并使斷面的高度縮小，寬度增大，高寬比約為0.25，肘管進(jìn)出口面積比約為1.3左右。所以，外壁半徑，內(nèi)壁半徑圖3-1軸流式水輪機(jī)尾水管7主廠房主要尺寸的確定主廠房主要尺寸的確定，即主廠房的總長，總高和寬度的確定。主廠房的總長度包括機(jī)組段的長度（機(jī)組中心間距端機(jī)組段的長度和安裝場的長度，并考慮必要的水工結(jié)構(gòu)分縫要求的尺寸。7.1機(jī)組段長度的確定裝有立軸反擊式機(jī)組的廠房機(jī)組段長度，主要由蝸殼，尾水管，發(fā)電機(jī)等設(shè)備在X軸方向的尺寸確定時(shí)還考慮機(jī)組附屬設(shè)備即主要通道物孔的布置及其所需尺寸。1機(jī)組段