引水式水电站设计说明书(共70页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业前前 言言该毕业设计是我们大学期间，综合利用所学知识来完成专业培养的最后个个全面性的，总结性的重要教学环节。具有以下的目的和意义：1 巩固，加深，扩大我们所学的基本理论和专业知识，并使之系统化。2 培养我们应用所学理论知识解决实际技术问题的能力，初步掌握设计原则，方法与步骤。3 培养我们具有正确的设计思想，树立严肃认真，实事求是和刻苦钻研的工作作风。4 锻炼我们独立思考，独立工作的能力，并加强计算绘图，编写说明书和使用规范手册的技能训练毕业设计的主要环节有：教师选题、学生分组，布置任务，学生熟悉资料，设计，绘设计图纸（含 CAD 图） ，编制设计说明书、计算书，指导老师审阅，交成果，教师评阅，答辩，成绩评定等过程。本设计是以输水系统布置及压力管道强度与稳定校核为重点的乌溪江水电站枢纽设计。本设计在进行理论分析计算的同时，力求尊重实际，在枢纽的整个过程中，通过学习思考，并参考一系列相关书籍与相应的设计规范，实际结果达到了预期目标。本设计也为我以后的继续学习奠定了良好的基础。设计过程中，胡明老师的细致指导，同学们的热情帮助，都对我的设计完成起到了很大的作用，在此，一并表示感谢。由于时间仓促，水平有限，设计中错误及不妥之处在所难免，望各位老师能予以包涵，不胜感激。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目目 录录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业摘摘 要要乌溪江水电站座落于浙江省乌溪江，湖南镇，属于梯级开发电站，根据地形要求，其开发方式为有压引水式。坝区地质条件较好，主要建筑物（砼非溢流坝） ，泄水建筑物（砼溢流坝） ，引水建筑物（有压引水遂洞，调压室） ，地面厂房。水库设计洪水位 238m（千年一遇） ，相应的下泄流量 6250m3/s；校核洪水位 240m（万年一遇） ，相应的下泄流量 8500m3/s；正常挡水位 232m.本设计确定坝址位于山前峦附近，非溢流坝坝顶高程 240.56m。坝底高程 113m。最大坝高 127.56m。上游折坡坡度 1：0.15，下游坝坡坡度 1：0.75，溢流坝堰顶高程 225.0m。引水遂洞进口位于坝址上游凹口处，遂洞全长 1038.5m。洞径7.86m，调压室位于厂房上游 239.25m 左右处，高程 265m 的山峦上，型式为差动式。厂房位于下游荻青位置。设计水头 102.431m，装机容量44.25=17 万 kw，主厂房净宽 15.1m，总长 76.8m。水轮机安装高程114.56m，发电机层高程 124.16m，安装场层高程 128.5m（高于下游校核洪水位 0.5 米） 。厂房附近布置开关站，主变等。受地形限制，尾水平台兼作公路用，坝址与厂区通过盘山公路连接，形成枢纽体系。由此可见，本设计是合理可行的。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业AbstractAbstract The Wuxijiang hydropower station is located in HuNan Town in ZheJiang province ,which belongs to a chain of exploitation .According to the demand of topographic form ,I choose diversion hydropower station . The geology condition is good .The main construction conclude the water retaining structure (the concrete non over-fall dam) ,the release works (the concrete over fall dam) ,the diversion structure (pressure seepage tunnel ,the surge-chamber ) ,and the surface power station .The design water level is 238 m ,its corresponding flow amount is 6250 m3/s .The check level is 240 m ,its corresponding flow is 8500 m3/s .The regular water retaining level is 232 m .The dam site is near the former saddle .The crest elevation of the non-over-fall dam is 240.56 m ,and the base elevation is 113m ,The max height of the dam is 127.56 m ,The upstream dam slope is 1:0.15 ,the downstream dam slop is 1:0.75 ,the spillway crest elevation is 225.0 m .The inducer of the seepage tunnel is located at the recess place ,The length of tunnel is 1038.5 m ,the diametric of which is 7.86 m .The surge-chamber is located at the mountain , which is 239.25 m from the work shop building and is type is differential motion.The workshop building is located at downstream ,the design level of the turbine is 102.431 m , the equipped capacitor is 17.0104kw ,the clean width is 15.1 m , its whole length is 76.8 m . The fix level of the turbine is 114.56 m , and the height lf dynamo is 124.16 m , the level of the adjustment bay is 128.5 m (higher of the downstream water level 0.5 m ) . Near the workshop building , there are switch station and the main transformer and so on .关键词关键词：水利枢纽；挡水建筑物；泄水建筑物；稳定；应力；水轮机；选型；引水隧洞；调压室；厂房；机墩。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第一章第一章设计基本资料设计基本资料1.1 地理位置 乌溪江属衢江支流，发源于闽、浙、赣三省交界的仙霞岭，于衢县樟树潭附近流入衢江，全长 170 公里，流域面积 2623 平方公里。 流域内除黄坛口以下属衢江平原外，其余均属山区、森林覆盖面积小，土层薄，地下渗流小，沿江两岸岩石露头，洪水集流迅速，从河源至黄坛口段，河床比降为 1/1000，水能蕴藏量丰富。1.2 水文与气象1.2.1 水文条件湖南镇坝址断面处多年平均径流量为 83.0m3/s。表 1-1 坝址断面处山前峦水位流量关系曲线水位（m）122.71123.15123.5124.04125.4126.6128.5流量（m3/s）105010020050010002000水位（m）130.1132.6135.3137.6139.8141.8流量（m3/s）300050007500100001250015000表 1-2 电站厂房处获青水位流量关系曲线水位（m）115115.17115.39115.57115.72115.87116流量（m3/s）1020406080100120水位（m）116.13116.25116.37116.47117.05117.9118.5流量（m3/s）1401601802004007001000水位（m）119.45120.3121.97123.2125.65127.8129.8流量（m3/s）150020003000400060008000100001.2.2 气象条件乌溪江流域属副热带季风气候，多年平均气温 10.4，月平均最低气温精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4.9，最高气温 28；7、8、9 月份会受台风过境影响，时有台风暴雨影响。1.3 工程地质本工程曾就获青、项家、山前峦三个坝址进行地质勘测工作，经分析比较，选用了山前峦坝址。山前峦坝址河谷狭窄，河床仅宽 110m 左右，两岸地形对称，覆盖层较薄，厚度一般在 0.5m 以下，或大片基岩出露，河床部分厚约 24m。岩石风化普遍不深，大部分为新鲜流纹斑岩分布，局部全风化岩层仅 1m 左右，半风化带厚约 212m，坝址地质构造条件一般较简单，经坝基开挖仅见数条挤压破碎带，产状以西北和北西为主，大都以高倾角发育，宽仅数厘米至数十厘米。坝址主要工程地质问题为左岸顺坡裂隙、发育，差不多普及整个山坡，其走向与地形地线一致，影响边坡岩体的稳定性。坝址地下水埋置不深，左岸为 1126m，右岸 1534m。岩石透水性小，相对抗水层（条件吸水量 0.01L/dm）埋深不大，一般在开挖深度范围内，故坝基和坝肩渗透极微，帷幕灌奖深度可在设计时根据扬压力对大坝的影响考虑选用。坝址的可利用基岩的埋置深度，在岸 1012m，右岸 69m，河中 68m，坝体与坝基岩石的摩擦系数采用 0.68。引水建筑物沿线为流纹斑岩分布。岩石新鲜完整，地质条件良好。有十余条挤压破碎带及大裂隙，但宽度不大，破碎程度不严重。厂房所在位置地形陡峻，覆盖极薄，基岩大片出露，岩石完整，风化浅，构造较单一。有两小断层，宽 0.50.8m，两岸岩石完好。本区地震烈度小于 6 度。1.4 交通状况坝址至衢县的交通依靠公路，衢县以远靠浙赣铁路。1.5 既给设计控制数据a .校核洪水位：240.00m，校核最大洪水下泄流量 8500m3/s，相应的水库库容2043.54108m3精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业b .设计洪水位：238.00m，设计洪水最大下泄流量 6250m3/sc .设计蓄水位：232.00md .设计低水位：192.00me .装机容量：442.50Mw，即 44.25 万 kw精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第二章第二章 枢纽布置、挡水及泄水建筑物枢纽布置、挡水及泄水建筑物2.1 枢纽布置2.1.1 枢纽布置形式因坝址附近河道蜿蜒曲折，多年平均径流量 83.0m3/s，较小；河床坡度比降1/1000，故根地形条件选用有压引水式地面厂房方案。上游山前峦断面布置挡水建筑物及泄水建筑物，大坝右岸上游约 150m 处有天然凹口，在此布置引水隧洞进水口。下游获青处布置地面厂房，开关站等建筑物，具体位置见枢纽布置图。2.1.2 坝轴线位置比较选择根据已知资料，山前峦坝址地形图，选择两条坝轴线。a 线沿东西向与河道垂直，纵坐标 76338，b 线也沿东西向，纵坐标 76370。a 线总长 427m，穿过左岸部分裂隙；b 线总长 470m，避开左岸裂隙。由于坝轴线较短，穿过裂隙不多可作地基处理故选择 a 线方案。2.2 挡水及泄水建筑物2.2.1 坝高确定根据水电站装机 17 万 kw，水库总库容 2043.54108m3，取工程规模为大（1）型，主要建筑物级别：1 级，次要建筑物：2 级，临时建筑物：4 级。2.2.1.1 坝顶超出静水位高度hh = 2h1+ho+hc2hl波浪涌高ho波浪中线高出静水位高度hc安全超高a. 2hl=0.166vf5/4D1/3 vf 风速精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业D 吹程b. ho=cthLLLh242LLH1c. hc-查水工建筑物 （上）河海大学出版社 P53表 2-8基本组合： hc=0.7m，特殊组合 hc=0.5m2.2.1.2 坝顶高程 设计洪水位+h 设=240.83m坝顶高程=max校核洪水位+h 校=241.76m 取坝顶防浪墙高为 1.2m，则坝顶高程为 241.76-1.2=240.56m2.2.1.3 最大坝高查坝轴线工程地质剖面图，得出可利用基岩最低点高程 113.0m，由此知大坝实际高度为 240.56-113.0=127.56m2.2.2 挡水建筑物砼重力坝2.2.2.1 基本剖面由于电站形式为引水式，在右岸设有压进水口，上游坝坡坡度不受限制，同时用应力条件和稳定条件公式确定坝底的最小宽度 B/H= （应力条件）10)2()1 (1c B= （稳定条件）)(10cfKHB坝底宽度H实际坝高（基本剖面 H=232-113=119m）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业坝体材料容重c水的容重扬压力折减系数1k基本组合安全系数图2-1 非溢流坝基本剖面示意图取=0 计算得 B=89.7m上游折坡系数 n=0 m=0.75HBHB)1 ( 根据工程经验，一般上游坡 n=00.2,下游坡 m=0.60.85,坝底宽约为坝高的0.70.9，故取 n=0，m=0.75 B/H 满足要求2.2.2.2 实用剖面坝顶宽度=8%10%H=12m考虑坝体的稳定在上游侧距坝底 60m 高处设一折坡，坡度为 1：0.15灌浆廊道距坝底 5m，距上游坝面 13m，廊道宽 3m，高 3.5m基础排水廊道高 2.5m，宽 2m2.2.2.3 坝基面稳定及应力计算精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图2-2 非溢流坝实用剖图表 2-1 坝基面设计状况下稳定应力计算：竖直力水平力力臂弯矩荷载名称自重 G.4836.58.71Pxu76640.62541.67.844Pyu8387.554.97.469Pxd2163.105715141.735水压力Pyd1622.3393.4571544.753扬压力18983.620.3.58浪压力94.97123.18611698.73 稳定计算承载能力极限状态设计表达式为：KmKdKKQKGfRQGS,1,0精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业结构重要性系数 级取 1.1，级取 1.0，级取 0.9；0设计状况系数 持久取 1.0，短暂取 0.95，偶然取 0.85；结构系数 基本组合取 1.2，偶然组合取 1.2。dK=PAcUWf)(作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和W作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和PV作用于滑动面上的扬压力F滑动面上的抗剪摩擦系数K按摩擦公式计算的抗滑稳定安全系数 计算得mkNQGSKKQKG/25.77928,0mkNfRKmKd/82.129870,1满足稳定要求应力计算（计入扬压力） =yBW26B W同上M所有弯矩总和求得=2439.54KPa or 203.12KPa 满足要求y表 2-2 坝基面校核状况下稳定应力计算精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业垂直力水平力力臂弯矩荷载名称自重 G.4836.58.71Pxu79112.74542.33.496Pyu8564.134.96.73Pxd2662.887.7720690.58水压力Pyd1997.1692.87586926.389扬压力19400.920.79.7浪压力37.35129.124822.632稳定计算 mkNQGSKKQKG/55.71515,0 满足要求mkNfRKmKd/93.129909,1坝踵坝址应力计算=203.12kpa or 2439.54kpa 满足要求26BBw2.2.2.4 折坡截面稳定及应力计算表 23 折坡面设计状况下稳定及应力计算垂直力水平力力臂弯距荷载名称自重 G36211.813.78.77水压力20723.62521.67.95扬压力4933.11611.55852611.01浪压力94.96863.1866000.648稳定计算mkNQGSKKQKG/43.21755,0精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 满足要求。mkNfRKmKd/66.38803,1 折坡截面应力计算 =91.79 kpa or 1314.94 kpa 满足要求。26BBw表 24 折坡面校核状况下稳定及应力计算垂直力水平力力臂弯距荷载名称自重 G36211.813.78.77水压力Pxu22018.54522.3.55扬压力 U5085.813411.5654291.06浪压力 PL37.3569.122581.632稳定计算mkNQGSKKQKG/26.20622,0 满足要求。mkNfRKmKd/59.38686,1应力计算=13.08 kpa or 1431.79 kpa 26BBw2.2.3 泄水建筑物砼溢流坝2.2.3.1 堰顶高程坝址岩基状况良好，故取设计状况下的单宽流量 q=86.64m3/s,则溢流坝前缘总净宽 L=6065/86.64=70m，设计状况下洪水下泄量来自溢流坝和电站厂房部分，估算厂房部分流量 185m3/s 左右。溢流堰取 5 孔 14m计算堰上水头 （设计状况下）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业Ho=（）2/3gmLQ2m流量系数 设计水头下取 0.5侧收缩系数 =0.90.95g重力加速度试算得 Ho=12.18m堰顶高程=设计洪水位-H 其中 H=gvH2200计算得 H=12.15 m故 =238-12.15=225.85 m堰校核状况下假定 L 不变 q=smLQ/83.1187083183取 =0.92 m=0.5 则得 Ho=15.04m ,H=15 m故 =240-15=225 m堰综上得溢流堰顶高程为 225m，正常挡水位 232m。取闸门高度 8m 2.2.3.2 溢流坝实用剖面设计设计堰上水头Hd=14ma . 溢流面曲线采用 WES 曲线 Xn=KHdn-1y Hd定型设计水头 Kn 与上游坝面坡度有关的系数和指数（查手册知 k=2.0, n=1.85） y=x1.85/(2140.85)堰顶点上游采用三段圆弧 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图2-3 溢流堰面曲线示意图反孤段设计 查水力学 （下） P53 取=0.908，q=118.83m3/s(校核状况下泄流量)22202cchgqhPHTHP/0155. 0195. 090. 0To- 总有效水头hc-临界水深（校核洪水位闸门全开时反弧处水深）试算得上 hc=2.798m则及孤段半径 R（610）hco=20m 鼻坎挑角25 度精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图2-4 溢流坝实用剖面示意图136.1225.02.2.3.3 溢流坝稳定计算坝基截面设计情况表 25 荷载计算垂直力 KN水平力 KN荷载名称自重 G.84Px175811.68Py18387.55Px21903.58Px1132.72水压力py4521.25扬压力U19097.03精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业稳定计算：mkNQGSKKQKG/26.76050,0mkNfRKmKd/12.138637,1满足要求。坝基截面校核情况表 26 荷载计算垂直力 KN水平力 KN荷载名称自重 G.84Px178009.12Py18564.13Px22617.357Px1553.574水压力py6201.067扬压力U19627.31稳定计算：mkNQGSKKQKG/71.69038,0mkNfRKmKd/51.139572,1满足要求。折坡截面设计状况表 27 荷载计算垂直力 KN水平力 KN荷载名称自重 G36380.784水压力 Px124868.35扬压力 U6703.93稳定计算：mkNQGSKKQKG/43.25987,0精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业mkNfRKmKd/25.37777,1满足要求。折坡截面校核状况表 28 荷载计算垂直力 KN水平力 KN荷载名称自重 G36380.784水压力 Px126948.07扬压力 U6910.21稳定计算：mkNQGSKKQKG/44.25196,0mkNfRKmKd/11.37619,1满足要求。2.3 坝内构造2.3.1 坝顶结构2.3.1.1 非溢流坝坝顶宽 12m，上游侧设 1.2 米高的防浪墙，下游侧设 1.05m 的栏杆，路面中间高，两边低，呈圆拱状，以便于排水，道路两旁设排水管，具体布置见大图。2.3.1.2 溢流坝溢流坝段坝顶较非溢流坝段向上游伸出 3.948m 的倒悬，坝上布置门机轨道，溢流堰上设置两个闸门，上游侧事故检修闸门，堰顶布置工作闸门。闸墩宽度4m，故溢流坝段总长 90m，闸门门槽深 0.8m 宽 1m。2.3.2 坝体分缝2.3.2.1 纵缝精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业溢流坝段和非溢流坝段纵缝间距均为 20m，具体位置见正图。2.3.4 坝内廊道沿灌浆廊道向上，间隔 25m 布置一层廊道，共分四层，每层纵向廊道布置向下游延伸的横向廊道，并在下游再布置一条纵向贯穿廊道作为连接。非溢流坝段除底层廊道横向不贯穿至下游外，其余横向廊道均贯穿，非溢流坝段横向廊道连接两排纵向廊道。除灌浆廊道外，其余廊道尺寸宽 2m，高 2.5m，由于上游坝面由上至下均倾斜，故第一层廊道上下并非垂直布置，而是向下游倾斜，这使得排水管亦倾斜布置，但角度不大，在允许的范围内。2.3.5 坝基地基处理由于坝址处岩基抗渗性较好，故防渗帷幕灌浆处理比较简单。左岸有断层破碎带贯穿整个山坡，故需进行灌桨加固处理，除适当国深表层砼塞外，仍需在较深的部位开挖若干斜并和平洞，然后用砼回填密实，形成由砼斜塞和水平塞所组成的刚性支架，用以封闭该范围内的破碎填充物，限制其挤压变形，减小地下水对破碎带的有害作用。河床段及右岸靠近河床段了裂隙，采用砼梁和砼拱进行加固，具体分法是将软弱带挖至一定深度后，回填砼以提高地基局部地区的承载力。2.4 溢流坝消能抗冲刷措施消能方式采用挑流消能挑距 )(2sincoscossin121221121hhgvgL式中L水舌距(m)，L 是鼻坎末端至冲坑最深点的水平距离；V1坎顶水面流速（m/s）可取坎顶平均流速 V 的 1.1 倍；鼻坎挑射角度；h1坎顶平均水深在铅直方向的投影；h2坎顶至河床表面高差（m） ；g重力加速度。计算得 L192.53m 冲坑深度 25. 05 . 0HqKtrk精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业tk冲刷坑深度(m)H上下游水位差(m)Kr冲刷坑系数，对于坚硬完整岩石取 Kr=0.91.2；坚硬但完整性较差的岩石 Kr=1.21.5；软弱破碎的岩石 Kr=1.52.0。计算得tk38.28m由于下游基岩质量较好，且水流沿河道较平顺，故抗冲刷措施比较简单。只需在溢流坝与非溢流坝交界处设 2m 宽的导水墙，下游岸坡做简单防浪措施即可。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第三章第三章 水能规划水能规划3.1 水头 Hmax、Hmin、H1、Hr 选择Nr=AQH Nr=grgrNH=5%( )21 Ngr发电机额定出力Nr水轮机额定出力发电机额定效率，取grA系数，取.H净水头位位位1厂房下游尾水位2 经过试算得：得出正常蓄水位下一台机满发 H110.76m 四台机满发 H109.77m死水位下四台机组满发 H71.59m设计洪水位四台机组满发 H115.53m校核洪水位四台机组满发 H=117.44m故H1=109.77 m Hmax=117.44 m Hmin=71.59 mHav=H150%+Hmax30%+Hmin20%=102.431 m对于引水式电站Hr=Hav=102.431 m3.2 水轮机选型比较根据该水电站的水头变化范围 71.597.44 m ,在 水轮机系列型谱表 3-3、3-4 中查出合适的机型有 HL220、HL180、HL220、HL160 四种。现将这四种水轮机作为初选方案，分别求出其有关参数，并进行比较分析。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3.2.1 HL200 型水轮机方案的主要参数选择1转轮直径 D1计算查表 3-6 可得 HL220 型水轮机在限制工况下的单位流量 Q1M=950 L/S=0.95m3/s ，效率M =89.4%,由可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量 Q1=Q1M=0.95m3/s,效率=90.9% 。将上述的 Q1 , ,Nr=44270 kw , Hr=102.431m,代入下式：=2.245 mrrrHHQND1181. 9选与之接近而偏大的标称直径 D1=225 cm =2.25 m2转速 n 计算查表 3-6 可得 HL200 型水轮机在最优工况下单位转速 n10M=68r/m ,初步假定 n10=n10M ,将已知的 n10和 Hav=102.431 m ,D1=2.25 m 代入下式： r/m87.305110DHnnav选用与之接近而偏小的同步转速 n=300 r/m3效率及单位参数修正查表 3-6 可得 HL200 型水轮机在最优工况下的模型最高效率为=90.7% max，模型转轮直径为 D1M=0.46m %2 .93932. 01)1 (151maxmaxDDMM则效率修正值为：=93.2%-90.7%=2.5%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的中再减去一个修正值。现取=1.0%，则可得效率修正值为=1.5%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为： %2 .92maxmaxM %9 .90M （与上述假定值=90.9%相同）单位转速的修正值按下式计算精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 )1(maxmax101MMnn则：%82. 0)1(maxmax101MMnn由于3.0%,按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量 Q1也可Mnn101不加修正。由上可见，原假定=90.9%，Q1=Q1M ， n10=n10M 是正确的，那么上述计算及选用的结果 D1=2.25 m ,n=300 r/m 也是正确的。4工作范围的检验在选定 D1=2.25 m ,n=300 r/m 后，水轮机的 Q1max 及各种特征水头相对应的 n1即可计算出来。水轮机在 Hr ,Nr下工作时，其 Q1即为 Q1max ，故smHHDNQrrr/95. 0946. 081. 9321max1 则水轮机的最大引用流量为： smHDQQr/47.48321max1max 与特征水头 Hmax ,Hmin ,Hr 相对应的单位转速为：min/29.62max1min1rHnDnmin/78.79min1max1rHnDnmin/69.6611rHrnDnr在 HL200 型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出 Q1max=946 L/s , 79.78 r/min ,和 62.29 r/min 的直线。由图可见，max1nmin1n由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以对于 HL200 型水轮机方案，所选定的参数 D1=2.25m 和n=300 r/min 是合理的。5吸出高度 Hs 计算 由水轮机的设计工况参数，=66.69 r/min ， Q1max=946 L/s ，在rn1图上查得相应的气蚀系数约为=0.092 ，气蚀系数的修正值约为精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业=0.017 ，由次可得水轮机的吸出高度为： HHs)(90010 mm0 . 429. 1 可见 HL200 型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.2.2HL180 型水轮机方案的主要参数选择1转轮直径 D1计算查表 3-6 可得 HL180 型水轮机在限制工况下的单位流量 Q1M=860 L/S=0.86m3/s ，效率M =89.5%,由可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量 Q1=Q1M=0.86m3/s,效率=90.8% 。将上述的 Q1 , ,Nr=44270 kw , Hr=102.431m,代入下式：=2.361 mrrrHHQND1181. 9选与之接近而偏大的标称直径 D1=250 cm =2.50 m2转速 n 计算查表 3-6 可得 HL180 型水轮机在最优工况下单位转速 n10M=67r/m ,初步假定n10=n10M ,将已知的 n10和 Hav=102.431 m ,D1=2.5 m 代入下式： r/m24.271110DHnnav选用与之接近而偏大的同步转速 n=300 r/m3效率及单位参数修正查表 3-6 可得 HL180 型水轮机在最优工况下的模型最高效率为=90.7% ，模型转轮直径为 D1M=0.46m maxM%3 .94943. 01)1 (151maxmaxDDMM则效率修正值为：=94.3%-92%=2.3%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的中再减去一个修正值。现取=1.0%，则可得效率修正值为=1.3%，由此可精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为： %3 .93maxmaxM %8 .90M （与上述假定值=90.8%相同）单位转速的修正值按下式计算 )1(maxmax101MMnn则：%7 . 0)1(maxmax101MMnn由于3.0%,按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量 Q1也可Mnn101不加修正。由上可见，原假定=90.8%，Q1=Q1M ， n10=n10M 是正确的，那么上述计算及选用的结果 D1=2.5 m ,n=300 r/m 也是正确的。4工作范围的检验在选定 D1=2.5 m ,n=300 r/m 后，水轮机的 Q1max 及各种特征水头相对应的 n1即可计算出来。水轮机在 Hr ,Nr下工作时，其 Q1即为 Q1max ，故smHHDNQrrr/86. 0767. 081. 9321max1 则水轮机的最大引用流量为： smHDQQr/52.48321max1max 与特征水头 Hmax ,Hmin ,Hr 相对应的单位转速为：min/21.69max1min1rHnDnmin/64.88min1max1rHnDn精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业min/10.7411rHrnDnr在 HL180 型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出 Q1max=767 L/s , 88.64 r/min ,和 69.21 r/min 的直线。由图可见，由这三max1nmin1n根直线所围成的水轮机工作范围包含了该特性曲线的高效率区的一部分。所以对于 HL180 型水轮机方案，所选定的参数 D1=2.5m 和n=300 r/min 是合理的。5吸出高度 Hs 计算 由水轮机的设计工况参数，=74.10 r/min ， Q1max=767 L/s ，在图rn1上查得相应的气蚀系数约为=0.078 ，气蚀系数的修正值约为=0.017 ，由次可得水轮机的吸出高度为： HHs)(90010 mm0 . 414. 0 可见 HL180 型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.2.3HL160 型水轮机方案的主要参数选择1转轮直径 D1计算查表 3-6 可得 HL160 型水轮机在限制工况下的单位流量 Q1M=670 L/S=0.67m3/s ，效率M =89.0%,由可初步假定原型水轮机在该工况下的单位流量 Q1=Q1M=0.67m3/s,效率=90.7% 。将上述的 Q1 , ,Nr=44270 kw , Hr=102.431m,代入下式：=2.676 mrrrHHQND1181. 9选与之接近而偏大的标称直径 D1=275 cm =2.75 m2转速 n 计算查表 3-6 可得 HL160 型水轮机在最优工况下单位转速 n10M=67r/m ,初步假定 n10=n10M ,将已知的 n10和 Hav=102.431 m ,D1=2.5 m 代入下式： r/m58.246110DHnnav选用与之接近而偏大的同步转速 n=250 r/m精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3效率及单位参数修正查表 3-6 可得 HL160 型水轮机在最优工况下的模型最高效率为=91.0% ，模型转轮直径为 D1M=0.46m maxM%7 .931)1 (151maxmaxDDMM则效率修正值为：=93.7%-91%=2.7%考虑到模型与原型水轮机在制造工艺质量上的差异，常在已求得的中再减去一个修正值。现取=1.0%，则可得效率修正值为=1.7%，由此可得原型水轮机在最优工况和限制工况下的效率为： %7 .92maxmaxM %7 .90M （与上述假定值=90.7%相同）单位转速的修正值按下式计算 )1(maxmax101MMnn则：%93. 0)1(maxmax101MMnn由于3.0%,按规定单位转速可不加修正，同时，单位流量 Q1也可Mnn101不加修正。由上可见，原假定=90.7%，Q1=Q1M ， n10=n10M 是正确的，那么上述计算及选用的结果 D1=2.75 m ,n=250 r/m 也是正确的。4工作范围的检验在选定 D1=2.75 m ,n=250 r/m 后，水轮机的 Q1max 及各种特征水头相对应的 n1即可计算出来。水轮机在 Hr ,Nr下工作时，其 Q1即为 Q1max ，故精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业smHHDNQrrr/67. 0635. 081. 9321max1 则水轮机的最大引用流量为： smHDQQr/6 .48321max1max 与特征水头 Hmax ,Hmin ,Hr 相对应的单位转速为：min/44.63max1min1rHnDnmin/25.81min1max1rHnDnmin/93.6711rHrnDnr在 HL160 型水轮机模型综合特性曲线图上分别绘出 Q1max=635 L/s , 81.25 r/min ,和 63.44 r/min 的直线。由图可见，max1nmin1n由这三根直线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区。所以对于 HL160 型水轮机方案，所选定的参数 D1=2.75m 和n=250 r/min 是合理的。5吸出高度 Hs 计算 由水轮机的设计工况参数，=67.93 r/min ， Q1max=635 L/s ，在rn1图上查得相应的气蚀系数约为=0.058 ，气蚀系数的修正值约为=0.017 ，由次可得水轮机的吸出高度为： HHs)(90010 mm0 . 419. 2 可见 HL160 型水轮机方案的吸出高度满足电站要求。3.2.4HL220 型水轮机方案的主要参数选择1转轮直径 D1计算查表 3-6 可得 HL220 型水轮机在限制工况下的单位流量 Q1M=1150 L/S=1.15m3/s ，效率M =89.0%,由可初步假定原型水轮机在该工况下的单精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业位流量 Q1=Q1M=1.15m3/s,效率=90.4% 。将上述的 Q1 , ,Nr=44270 kw , Hr=102.431m,代入下式：=2.05 mrrrHHQND1181. 9选与之接近而偏大的标称直径 D1=225 cm =2.25 m2转速 n 计算查表 3-6 可得 HL160 型水轮机在最优工况下单位转速 n10M=70.0r/m ,初步假定 n10=n10M ,将已知的 n10和 Hav=102.431 m ,D1=2.25 m 代入下式： r/m87.314110DHnnav选用与之接近而偏大的同步转速 n=333.3 r/m3效率及单位参数修正查表 3-6 可得 HL220 型水轮机在最优工况下的模型最高效率为=91.0% ，模型转轮直径为 D1M=0.46m maxM%4 .931)1 (