沙溪口水电站设计及厂房整体稳定性分析计算书毕业设计

'水利水电工程专业毕业设计目录摘要-3-中文摘要-3-关键字-3-ABSTRACT-4-KEYWORDS-5-1枢纽布置-5-2重力坝挡水坝段设计-5-2.1剖面设计-5-2.1.1坝顶高程-5-2.1.2坝顶宽度-6-2.1.3上游折坡的起坡点位置-7-2.1.4上下游边坡n、m-7-2.2荷载的计算-7-2.2.1自重-8-2.2.2上下游水压力-8-2.2.3扬压力-9-2.2.4浪压力-11-2.2.5地震荷载和冰压力-11-2.3挡水重力坝的稳定分析-12-2.3.1设计水位情况下荷载计算-12-2.3.2校核水位下的荷载计算-14-2.3.3正常蓄水位下的荷载计算-15-3重力坝溢流坝段设计-17-3.1溢流坝段剖面设计-17-3.1.1堰顶高程-18-3.1.2堰面曲线-19-3.1.3消能方式-20-3.2荷载的计算-21-3.2.1自重-21-3.2.2上下游水压力-22-3.2.3扬压力-22-3.3稳定与应力分析-24-3.3.1设计水位下的荷载计算-24-3.3.2校核水位下的荷载计算-26-4水电站机电设备选择-29-4.1特征水头的选择-29-4.1.1Hmax的选择-29--57- 水利水电工程专业毕业设计4.1.2Hmin的选择-30-4.2水电站水轮机组的选型-30-4.2.1ZZ460水轮机方案的主要参数选择-31-4.2.2ZZ560水轮机方案的主要参数选择-31-4.3发电机的选择与尺寸估算-34-4．4调速器与油压装置的选择-35-4.4.1调速功计算-35-4.4.2接力器的选择-35-4.4.3调速器的选择-36-4.4.4油压装置-36-4.5厂房桥吊设备的选择-36-5水电站厂房-38-5.1蜗壳和尾水管的计算-38-5.2主厂房各层高程及长宽尺寸的确定-41-5.2.1主厂房各层高程-41-5.2.2主厂房平面尺寸-43-5.3厂房进水段-44-6水电站厂房的稳定计算-45-6.1荷载的计算-45-6.1.1浪压力P3，（H1>L1）深水波-45-6.1.2泥沙压力-45-6.1.3水压力-46-6.1.4自重W1-46-6.1.5机电设备重G-47-6.1.6基础扬压力-47-6.2厂房抗滑稳定计算-49-6.2.1正常运行（考虑两种水位组合）-49-6.2.2非常运行情况-50-6.2.3机组大修情况-50-6.2.4施工情况(二期混凝土未浇注)-50-毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明-57- 水利水电工程专业毕业设计本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　-57- 水利水电工程专业毕业设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-57- 水利水电工程专业毕业设计摘要中文摘要沙溪口水电站是福建省闽江流域的一个梯级电站，位于闽江支流西溪上，距离平市14km，距福州市135km，三明市95km。该电站以发电为主，兼有航运过木等综合效益，电站总装机容量4x6.75万千瓦。水库正常蓄水位87.80m高程，电站保证出力50万千瓦。300t级船闸航运外，兼有过木过竹作用。该电站为低水头径流式电站，库容1.54亿立方米，没有防洪效益。该工程为二等工程，枢纽主要建筑物按二级建筑物，次要建筑物级别三级，临时建筑物四级设计。电站水利枢纽由重力挡水坝、溢流坝、河床式厂房、开关站和通航建筑物组成。沙溪口水利枢纽工程采用重力坝挡水，坝顶高程94.00m，坝轴线总长610.0m。溢流坝位于左岸主河槽中，为16孔单宽17.00m开敞式表孔泄流，总长304m，堰顶高程78.5m，溢流坝下游采用底流消能。发电厂厂房位于河道右岸，厂房尺寸128m*68m*50.75m（长*宽*高）；四台机组发电，单机装机67.5MW,110KV和220KV输电，开关站位于右岸装配厂下游。船闸设于左岸主河槽中，采用一级船闸。详见枢纽布置图。关键字沙溪口、河床式厂房、重力坝、溢流坝、水轮机、发电机、高程、稳定、应力、扬压力-57- 水利水电工程专业毕业设计ABSTRACTShaxikouHydropowerStationisoneofthecascadedevelopmentintheMinjiangriverbasininFujianProvince.ItislocatedonXixiRiver,atributaryintheupperreachofMinjiangRiver,14kmupstreamofNanpingCity，135kmupstreamofFuzhouCity，95kmupstreamofSanmingCity.ThemainfunctionofShaxikouprojectistogenerateelectricityfortheFujianProvincialPowerSystem.AftertheprojectbeingcompletedthenavigabilityoftheShaxiRiverandFutunxiRiverabovethedamsitewillbeimproved.Theprojecthasatotalinstalledcapacityof300t,afirmcapacityof50MW.Thereservoirwithatotalstoragecapacityof143*106m3isofdailypondagetype.ThemainstructuresoftheShaxikouprojectconsistofoverflowspillwaydam,non-overflowdam,powerhouseincorporatedintothedam,switchyardsandnavigationlock.DCL.damcrestleveris94.00m.Crestlengthis618.50m.Thedamisofconcretegravitytype.Thespillwayisarrangedontheleftportionoftheriverbed.Thespillwaywith16openingseachof17mwidehasatotallengthof304m,crestleverwith78.5m,dischargingmostfloodflowstillalongthemainriverchannel.Thepowerhousewithdimensionof128*68*50.75m(L*W*H)islocatedattherightsideofthespillwayandincorporatedintothedam.Ithouses4axial-flowturbinescoupledwithgenerators67.5MWeach.Both110KVand220KVswitchyardsarearrangedontheplatformattheleftportionofdownstreamtailrace.Theshiplockwiththedimensionof100*30*5m(L*W*Min.Waterdepth)islocatedontherightsideofthespillway.Thelockchamberofmonolithicstructuresisfilledandemptiedwithlonggalleryconduitsatbottominspreadingform.KEYWORDS-57- 水利水电工程专业毕业设计Shaxikoublockpowerplantconcretegravitydamoverflowdamcombinatoryhydro-generatoraltitudestablestressupliftpressure1枢纽布置坝址位置设计洪水位87.8m，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水位关系曲线查得80m,水头为7.8m。校核洪水位89m,同理可查得下游水位83m，水头为6m，初步设计选择采用河床式厂房发电。经综合分析，主河槽位于左河床靠近左岸30~50m之间，开挖至弱风化岩层需至48.00m高程左右，初步设计布置船闸易于通航需求；沿坝轴线自此至右岸500~600m之间，开挖至弱风化岩层需至58.00m高程左右，初步设计选择布置溢流坝和河床式厂房。综上，初步设计采用重力坝挡水，溢流坝泄洪，底流消能，河床式厂房发电。工程等别二等，主要建筑物级别二级，次要建筑物级别三级，临时建筑物四级。2重力坝挡水坝段设计上游设计洪水位87.8m；校核洪水位：89m；正常蓄水位86.2m；下游设计洪水位80m；校核洪水位83m；正常蓄水位：65.9m（四台机组发电）。坝底高程取未风化岩石边界开挖线51.00m。γ=24.0KN/,γ=9.81KN/，云母长英片岩与混凝土边界f=0.5,K=1.05，c`=0.6kg/c㎡,K`=3.0。2.1剖面设计2.1.1坝顶高程坝顶高程由静水位+相应情况下的风浪涌高和安全超高。即：▽=静水位+Δh式中：Δh=2hl+h0+hc2hl=0.0166Vf5/4D1/3为浪高；Vf为计算风速；D为吹程；D=10kmh0为波浪中心线高出静水位高度；hc为超高，由规范查得。-57- 水利水电工程专业毕业设计计算风速为30m/s；设计洪水位下：2hl=0.0166Vf5/4D1/3=2.51m；2LL=10.4（2hl）0.8=21.72m；h0==0.92m；hc=0.5mΔh=2hl+h0+hc=2.51+0.92+0.5=3.93m坝顶高程=87.8+3.93=91.73m取93m校核洪水位下：2hl=0.0166Vf5/4D1/3=2.51m；2LL=10.4（2hl）0.8=21.72m；h0==0.92m；hc=0.4mΔh=2hl+h0+hc=2.51+0.92+0.4=3.83m坝高=89+3.83=92.33m取94m考虑其他因素，该重力坝坝顶高程取94m2.1.2坝顶宽度坝底高程取未风化岩石边界开挖钱58.00，由于58m做坝基时，大坝抗剪强度无法满足要求，故向下开挖7m，取51m高程开挖，则坝高为坝高为95-51=44m,坝顶宽度一般为坝高的8%-10%，并不得小于2.0m。考虑交通等综合条件，及根据坝顶双线公路要求，坝顶宽度取为10m。2.1.3上游折坡的起坡点位置上游折坡的起坡点位置应结合应力控制条件和引水、泄水建筑物的进口高程来选定。一般在坝高的1/3~2/3的范围内。为尽量利用水重，在满足应力要求前提下，上游坡应尽可能缓。为尽量利用水重，在满足应力要求的前提下，折坡点高程定在67.00m处。-57- 水利水电工程专业毕业设计2.1.4上下游边坡n、m由稳定和应力要求确定。n=0.2,m=0.802.2荷载的计算参考《水工建筑物》荷载的分布如图所示。图2—1非溢流坝剖面图2.2.1自重-57- 水利水电工程专业毕业设计2.2.2上下游水压力（1）设计情况上游水压力Px=↓PY1=3×28×9.81=824PY2=3×15×9.81×0.5=221下游水压力Px=PY=0.5×27.5×0.8×9.81=2968kN/m（2）校核情况上游水压力Px=↓PY1=3×28.5×9.81=839kN/mPY2=3×15×9.81×0.5=221kN/m下游水压力Px=PY=0.5×28.5×0.8×9.81=3187kN/m（3）正常情况上游水压力Px=↓-57- 水利水电工程专业毕业设计PY1=3×20×9.81=589kN/mPY2=3×15×9.81×0.5=221kN/m下游水压力Px=PY=0.5×13.34×0.8×9.81=698kN/m2.2.3扬压力由于扬压力较大，坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范DL5077-1997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为：α=0.25α=0.20α=0.50扬压力的求法便是根据上下游的水位来确定整个图形的面积,（1）设计情况U1=43×7.6×9.81=3206kN/mU2=0.5×9×30.4×9.81=1342kN/mU3=0.5×8×6.15×9.81=241kN/mU4=26×6.15×9.81=1569kN/m-57- 水利水电工程专业毕业设计U5=0.5×13.75×8×9.81=540kN/mU=U1+U2+U3+U4+U5=6898kN/m（2）校核情况U1=43×7.7×9.81=3248kN/mU2=0.5×9×30.8×9.81=1360kN/mU3=0.5×8×6.55×9.812=257kN/mU4=26×6.55×9.81=1671kN/mU5=0.5×14.25×8×9.81=560kN/mU=U1+U2+U3+U4+U5=7096kN/m（3）正常情况-57- 水利水电工程专业毕业设计U1=43×6.67×9.81=2814kN/mU2=0.5×8×6.67×9.81=262kN/mU3=9×0.33×9.81=29kN/mU4=0.5×8×0.33×9.81=13kN/mU5=0.5×9×28×9.81=1236kN/mU=U1+U2+U3+U4+U5=4354kN/m2.2.4浪压力坝前水深H>LLPL=r0(LL+2hL+h0)LL/2-r0L2L/2=9.81x(10.86+1.26+0.93)x10.86/2-9.81x10.86x10.86/2=183kN/m→2.2.5地震荷载和冰压力本工程基本列度6级,主要建筑物为二级,所以设计烈度为基本烈度,对于小于7级烈度的工程可不考虑地震荷载,本工程在闽江西溪流域属亚热带季风气候,年平易气温为19.3摄氏度,全年最低气温小于零度的天数平均为7天,所以不考虑冰压力,不考虑其对工程的影响.2.3挡水重力坝的稳定分析2.3.1设计水位情况下荷载计算-57- 水利水电工程专业毕业设计序号作用类别作用力作用力引起的弯矩作用方向计算结果单位作用方向力作用点计算结果单位1自重1↓540KN+19.510530KN.m2↓10320KN+13.51393203↓13500KN-1.5202502上游侧静水压力水平向→7083KN-12.789718KN.m竖直向1↓221KN+20.54531KN.m竖直向2↓824KN+20164813下游侧静水压力水平向←3710KN+9.133756KN.m坚直向↓2968KN-14415524扬压力1↑3206KN00KN.m2↑1342KN-18.5248273↑241KN-7.217354↑1569KN+8.5133365↑540KN+18.8101447浪压力1→761KN-29.922777KN.m浪压力2←578KN+28.816649表2—1设计水位(90.0m)情况下坝基面上的荷载计算如表坝基面抗滑稳定-57- 水利水电工程专业毕业设计显然满足稳定要求坝址处抗压强度M=(10530+139320-20250)×1.0-(89718-33756)×1.0+(4531+16481-41552)×1.0-(24827+1735.2-13336-10144)×1.2-(22777-16649)×1.2=39646KN.MR(*)=14300/1.3=9533显然满足要求坝踵处抗拉强度=572kN/㎡>0显然满足要求边缘应力的计算：参考《水工建筑物》按要求应考虑坝基面和折坡面的边缘应力，此处只进行了坝基面的相关计算。2.3.2校核水位下的荷载计算表2—2校核水位（89m）情况下坝基面上的荷载计算如表-57- 水利水电工程专业毕业设计序号作用类别作用力作用力引起的弯矩作用方向计算结果单位作用方向力作用点计算结果单位1自重1↓540KN+19.510530KN.m2↓10320KN+13.51393203↓13500KN-1.5202502上游侧静水压力水平向→7271KN-12.893311KN.m竖直向1↓221KN+20.54531KN.m竖直向2↓839KN+20167753下游侧静水压力水平向←3984KN+9.537849KN.m坚直向↓3187KN-13．9442994扬压力1↑3248KN00KN.m2↑1360KN-18.5251543↑257KN-7.218514↑1671KN+8.5142015↑560KN+18.8105137浪压力1→761KN-29.922777KN.m浪压力2←578KN+28.816649坝基面抗滑稳定-57- 水利水电工程专业毕业设计显然满足稳定要求坝址处抗压强度M=(10530+139320-20250)×1.0-(93311-37849)×1.0+(4531+16775-44299)×1.0-(25154+1851-14201-10513)×1.2-(22777-16649)×1.2=41042knmR(*)=14300/1.3=9533显然满足要求坝踵处抗拉强度=615kN/㎡>0显然满足要求2.3.3正常蓄水位下的荷载计算表2—3正常蓄水位情况下坝基面上的荷载计算如表-57- 水利水电工程专业毕业设计序号作用类别作用力作用力引起的弯矩作用方向计算结果单位作用方向力作用点计算结果单位1自重1↓540KN+19.510530KN.m2↓10320KN+13.51393203↓13500KN-1.5202502上游侧静水压力水平向→6009KN-11.770301KN.m竖直向1↓221KN+20.54531KN.m竖直向2↓589KN+20117723下游侧静水压力水平向←873KN+4.53882KN.m坚直向↓698KN-18125644扬压力1↑2814KN00KN.m2↑262KN+18.849263↑29KN-174934↑13KN-9.81275↑1236KN-18.5228677浪压力1→761KN-29.922777KN.m浪压力2←578KN+28.816649坝基面抗滑稳定-57- 水利水电工程专业毕业设计显然满足稳定要求坝址处抗压强度M=(10530+139320-20250)×1.0-(70301-3882)×1.0+(4531+11772-12564)×1.0-(4926+493+127+22867)×1.2-(22777-16649)×1.2=25470knmR(*)=14300/1.3=9533显然满足要求坝踵处抗拉强度=583kN/㎡>0显然满足要求3重力坝溢流坝段设计3.1溢流坝段剖面设计-57- 水利水电工程专业毕业设计溢流坝剖面，除应满足强度、稳定和经济条件外，其外形尚需考虑水流运动要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成。溢流面由顶部溢流段、中部直线段和反弧段组成，上游面为直线或折线。初步设计采用16孔开敞式溢流堰，孔宽17.0m，溢流前沿总净宽L=272m，闸埻厚2.0m，单宽流量q=70㎡/s.Q=qL=70x272=19040m/sQ=Q+αQ设计工况α=0.9Q=21500m/sQ=（Q-Q）/α=（21500-19040）/0.9=342m/s校核工况α=1.0Q=27500m/sQ=（Q-Q）/α=（27500-19040）/1.0=1692m/s由于发电用水，过船泄水，排沙泄水等影响，此多余泄量Q应能完全下泄，不再设其他泄水设施。则溢流段总长为304m。3.1.1堰顶高程m=0.502=0.90设计87.8m时堰上水深为-57- 水利水电工程专业毕业设计则堰顶高程=设计洪水位-H=87.8-9.3=78.5闸门宽高比为1.5~2，所以取闸门高为11.5m,78.5+11.5=90m>89m3.1.2堰面曲线我国现行采用的为WES曲线，其曲线方程为：y=Hd为定型设计水头。因为设计洪水位90.0m，堰顶高程为80.5m，所以，Hd=(0.75~0.95)H=9m；k、n为上游堰面坡度有关的系数。k=2.0，n=1.85。得：Y=x/(2×9)堰顶点下游曲线坐标：表3-1最终定出坐标关系曲线y00.281.002.133.625.477.66x024681012堰顶点上游曲线坐标：=0.175H=1.575mR=0.5H=4.5m=0.276H=2.484mR=0.2H=1.8m=0.282H=2.538mR=0.04H=0.36m-57- 水利水电工程专业毕业设计溢流坝段底宽=27.872+2.538+3=33.43.1.3消能方式采用底流消能X=1.59R=12米单宽流量q=70㎡/s堰上水头9.5mT=35.2m由《水力学》附录查得发生淹没水跃。可以不做消力池，做护袒即可护袒厚度度计算：-57- 水利水电工程专业毕业设计=2m护坦长度:取3.2荷载的计算3.2.1自重图3—1溢流坝段剖面图-57- 水利水电工程专业毕业设计3.2.2上下游水压力（1）设计情况上游水压力Px=↓PY1=3×21.8×9.81=642kN/mPY2=3×15×9.81×0.5=221kN/m下游水压力Px=PY=0.5×29×0.8×9.81=3304kN/m（2）校核情况上游水压力Px=↓PY1=3×23×9.81=677kN/mPY2=3×15×9.81×0.5=221kN/m下游水压力Px=PY=0.5×32×0.8×9.81=4018kN/m3.2.3扬压力坝体设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范DL5077-1997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为：α=0.25α=0.20α=0.50-57- 水利水电工程专业毕业设计扬压力的求法便是根据上下游的水位来确定整个图形的面积,（1）设计情况U1=35×7.6×9.81=2535kN/mU2=0.5×9×30.4×9.81=1342kN/mU3=0.5×8×6.15×9.81=241kN/mU4=17×6.15×9.81=1026kN/mU5=0.5×13.75×8×9.81=540kN/mU=U1+U2+U3+U4+U5=5684kN/m（2）校核情况U1=35×7.7×9.81=2569kN/m-57- 水利水电工程专业毕业设计U2=0.5×9×30.8×9.81=1360kN/mU3=0.5×8×6.55×9.812=257kN/mU4=18×6.55×9.81=1092kN/mU5=0.5×14.25×8×9.81=560kN/mU=U1+U2+U3+U4+U5=5838kN/m3.3稳定与应力分析3.3.1设计水位下的荷载计算表3—1在设计水位(87.8m)下各荷载对坝体基面作用如下表-57- 水利水电工程专业毕业设计序号作用类别作用力作用力引起的弯矩作用方向计算结果单位作用方向力作用点计算结果单位1自重1↓540KN+158100KN.m2↓6720KN+9604803↓7056KN-3211682上游侧静水压力水平向→7083KN-12.789718KN.m竖直向1↓221KN+163536KN.m竖直向2↓824KN+15.5127723下游侧静水压力水平向←3710KN+9.133756KN.m坚直向↓2968KN-9.5281964动水压力水平向←250KN+61500KN.m竖直向↓716KN-642964扬压力1↑3206KN00KN.m2↑1342KN-14187883↑241KN-2.76514↑1026KN+8.587215↑540KN+14.377227浪压力1→761KN-29.922777KN.m浪压力2←578KN+28.816649坝基面抗滑稳定-57- 水利水电工程专业毕业设计显然满足稳定要求坝址处抗压强度M=(8100+60480-21168)×1.0-(89718-33756)×1.0+(3536+12722-28196)×1.0-(8721+7722-18788-651)×1.2-(22777-16649)×1.2=-24033KN.mR(*)=14300/1.3=9533显然满足要求坝踵处抗拉强度=217kN/㎡>0显然满足要求3.3.2校核水位下的荷载计算表3—2在校核水位下各荷载对坝体基面作用如下表-57- 水利水电工程专业毕业设计序号作用类别作用力作用力引起的弯矩作用方向计算结果单位作用方向力作用点计算结果单位1自重1↓540KN+158100KN.m2↓6720KN+9604803↓7056KN-3211682上游侧静水压力水平向→7271KN-12.893311KN.m竖直向1↓221KN+163536KN.m竖直向2↓839KN+15.5130053下游侧静水压力水平向←3984KN+9.537849KN.m坚直向↓3187KN-9.4299584动水压力水平向←250KN+61500KN.m坚直向↓716KN-642964扬压力1↑2569KN00KN.m2↑1360KN-14190403↑257KN-2.76944↑1092KN+8.592855↑560KN+14.380087浪压力1→761KN-29.922777KN.m浪压力2←578KN+28.816649坝基面抗滑稳定-57- 水利水电工程专业毕业设计显然满足稳定要求坝址处抗压强度M=(8100+60480-21168)×1.0-(93311-37849)×1.0+(3536+13005-19958)×1.0-(9285+8008-19040-694)×1.2-(22777-16649)×1.2=-24396KN.mR(*)=14300/1.3=9533显然满足要求坝踵处抗拉强度=259kN/㎡>0显然满足要求-57- 水利水电工程专业毕业设计4水电站机电设备选择4.1特征水头的选择装机容量：N=27万kw，单机容量（机组台数4台）6.75万kw。1）设计洪水位87.8m，对应下游水位可由下泄流量在流量与下游水位关系曲线查得80m,水头为7.8m。2）校核洪水位89m,同理可查得下游水位83m，水头为6m。3）汛期限制水位时，一台机组发电，下泄流量分别假设三个值，由N=AQH可得Q～N关系曲线，从而由单机装机6.75万kw,可得Q值。A=8.34.1.1Hmax的选择1）校核水位四台机组发电。Hmax=89-83=6m2)设计水位四台机组发电Hmax=7.8m3）正常蓄水位一台机组发电2%水头损失假定NQ做关系曲线如下-57- 水利水电工程专业毕业设计图4-1下游水位为64.4mHmax=22.2m4.1.1Hmin的选择设计低水位四台机组发电（83m）将N及Q带入公式试算得到H=17.1m加权平均水头为H=19.7m设计水头H=0.9H=17.7m4.2水电站水轮机组的选型根据该水电站的水头变化范围17.7m~22.2m-57- 水利水电工程专业毕业设计在水轮机型普表查得可选水轮机有：ZZ560，ZZ460下面进行选型比较计算。4.2.1ZZ460水轮机方案的主要参数选择1）转轮直径D1D1=式中：Nr——水轮发电机额定出力（kW）Hr——设计水头（m），取17.7m。——设计流量（m³/s），它是限制工况下的Q1p值，查表3-7得1.75。η——原型水轮机的效率（%），由限制工况下的模型水轮机的效率修正可得，由于转轮直径未知，△η为知，可先估算效率修正值，限制工况下的模型水轮机的效率为η=85.9%。D1==12m直径偏大4.2.2ZZ560水轮机方案的主要参数选择1）转轮直径D1D1=式中：Nr——水轮发电机额定出力（kW）Nr=6.96万kw-57- 水利水电工程专业毕业设计Hr——设计水头（m），取17.7m。——设计流量（m³/s），它是限制工况下的Q1p值，查表3-7得2.0m³/sη——原型水轮机的效率（%），由限制工况下的模型水轮机的效率修正可得，由于转轮直径未知，△η为知，可先估算效率修正值，限制工况下的模型水轮机的效率为η=81.0%。D1==7.4m根据水轮机转轮直径模型水轮机尺寸系列的规定，由上述计算出的转轮直径，选用比计算值稍大的转轮直径值。D1=7.5m2）选择水轮机的转速n=76.9r/min水轮机的转速一般采用发电机的标准转速，选择与上述计算值相近的发电机标准转速n=79r/min，P=383）效率及单位参数的修正=0.46m,=3m,=7.5m,H=17.7m,=89%考虑制造工艺，=1，将不同角度时的效率及修正计算如下表表4-1水轮机效率的修正-57- 水利水电工程专业毕业设计叶片转角-10-5051015202387.888.488.988.487.385.983.580.292.392.693.092.691.991.189.587.4-4.54.24.14.24.65.26.07.23.53.23.13.23.64.256.2ZZ4460水轮机最优工况的模型效率为=89.0，由于最优工况接近于等转角线，故采用=3.1作为修正值，从而原型最高效率为η=89+3.1=92.1限制工况的=81.0，则=22~22，由内插得=5.6，从而该工况下原型水轮机效率η=81+5.6=86.6与假定值接近。4）水轮机的流量水轮机在Hr，Nr下工作时，：==1.95m³/s水轮机最大引用流量=D12=461.47m³/s电站机组台数为4台，所以，电站最大引用流量为-57- 水利水电工程专业毕业设计4=4×461.47=1845.88m³/s5）工作范围检验与特征水头Hmin、Hmax、Hmin、Hr对应的单位转速为：n’1max=nD1/=143r/minn’1min=nD1/=126r/minn’1r=nD1/=140.8r/min6）吸出高度HsHs=10–▽/900–(σ+△σ)H式中：▽－－水轮机安装高程（m），取65.9m。σ－－气蚀系数，由水轮机的设计工况参数=137r/min，=1.79m³/s查ZZ560水轮机模型综合特性曲线可得，σ取0.73。△σ——气蚀系数修正值，△σ取0.05Hs=10–▽/900–(σ+△σ)H=-3.88m>-4.0m4.3发电机的选择与尺寸估算由发电机转速n=79r/min上下各差百分之十(67.5-82.5)出力Nr=6.75x104,上下差百分之二十(5.44x104–8.16x104)套用SF-96/1350型全伞式发电机-57- 水利水电工程专业毕业设计图4-1发电机尺寸示意图4．4调速器与油压装置的选择4.4.1调速功计算A=（200~250）Q=(1.136~1.42)x10N.m>30000N.m—最高水头（属大型调速器）D1——水轮机直径4.4.2接力器的选择a接力器直径=0.4=0.03直径=λD1选择与之相近且偏大的=700mm的标准接力器-57- 水利水电工程专业毕业设计b最大行程=(1.4~1.8)——水轮机导叶最大开度,其中D1>5m时选用1.5则=1.5×720=1296mmc、接力器容积计算4.4.3调速器的选择选用Ts=4SVm=4.5m/s故选用DST-300型电气液压型调速器4.4.4油压装置VK=（18~20）VS=18~20m3选用分离式油压装置YZ-204.5厂房桥吊设备的选择设备型号台数选择：最大起重量382t，机组台数4台，选用一台双小车桥式起重机，额定起重量200t，跨度25m（根据厂房净宽确定）。-57- 水利水电工程专业毕业设计表4-2工作参数表名义起重量t单台小车起重（t）跨度lkm大车轨道主钩副钩2*2002004025QU120表4-3吊车梁主要尺寸表主要尺寸小车轨距LT小车轮距KT大车轮距K大梁底面至轨道距F起重机最大宽度B轨道中心距起重机外端距离B1轨道面至起重机顶端距离H580027005800250106804605000轨道面至缓冲器距离H1车轨中心至缓冲器外端距离操作室底面至轨道面h3两小车吊钩距离L极限位置平衡吊点至大车轨顶极限吊钩至轨道吊钩至轨道hh1中心距离120092025003600主钩副钩L1L2109130069016001800吊具：双小车平衡梁-57- 水利水电工程专业毕业设计图4-2吊钩5水电站厂房5.1蜗壳和尾水管的计算水头范围H<40m，故采用混凝土蜗壳取=180，Qmax=461.5m3/S，Hr=17.7m，由《水电站》查得Vc=3.6m/s-57- 水利水电工程专业毕业设计。断面形状Vc—蜗壳断面流速座环外径Da=11400mm，内径Db=10000mm　绘制曲线表5-1蜗壳渐变段内径数据表66364.6180552.544.8512544228.780331.516.146452217.17620110.51.7945-57- 水利水电工程专业毕业设计做出曲线，在曲线上R=8.2R=9.2R=9.9R=10.5R=11.2R=11.7B=R+D=11.7+7.5=19.2尾水管尺寸（标准砼肘管）（见附图）-57- 水利水电工程专业毕业设计图5—2尾水管尺寸图h=2.3D1=17.25mL=4.5D1=33.75m，B5=2.42D1=18.15mD4=h4=1.20D1=9m,h6=0.600D1=4.5mL1=1.62D1=12.15mh5=1.27D1=9.525m5.2主厂房各层高程及长宽尺寸的确定5.2.1主厂房各层高程-57- 水利水电工程专业毕业设计水轮机组安装高程对于轴流转浆式水轮机，其安装高程为：安装高程==65.7-3.88+0.4085x7.5=65m式中：——下游尾水位（m），Hs——吸出高度（m），D1——水轮机转轮直径（m），尾水管地板高程和厂房基础开挖高程导叶高度b0/D1=0.4b0=3厂房基础开挖高程：46.25+1=47.25水轮机层地面高程水轮机层地面高程=水轮机安装高程+蜗壳进口断面+蜗壳上部砼厚=65+4.5+1.5=71m发电机地板高程和定子安装场高程发电机定子高程=水轮机地面高程+进人孔+1=71+2+1=74m发电机楼板安装高程=定子安装高程+定子高度+上机架高度-57- 水利水电工程专业毕业设计=2.665+1.485=78.15m（选用78米）发电机转子主轴长度9m，吊车轨道面高程=78+9+1+2=90m屋顶面高程厂房屋顶高程=D桥机＋h桥机＋h安全＋h主梁＋&=93.95＋5＋0.5＋1＋0.5=97m厂房总高97-47.25=49.75m5.2.2主厂房平面尺寸1）机组段长度的确定机组段长度由发电机、水轮机、蜗壳、及相应保护层厚度确定。发电机层：18.2+2（楼梯）=20.2m尾水管层：18.25+2m=20.25蜗壳层：11.7+7.5+1x2=21.2m所以取1个机组段长度为23m2）装配间的尺寸装配间的尺寸在保证摆放上机架、发电机转子、下机架、水轮机顶盖等设备的同时，考虑吊车梁的等跨布置选择1.5倍机组段长度34m3）主厂房净长度的确定-57- 水利水电工程专业毕业设计24＋23×3＋34=107m4）主厂房的宽度的确定上游侧宽度Bs=风罩半径一半+混凝土厚度+A=18.1/2+0.5+1.5+1=12.5m下游侧宽度Bx=风罩半径一半+混凝土厚度+A=18.1/2+0.5+1.5+1=12.5B=Bx+Bs=12.5+12.5=25m取净宽为25m5.3厂房进水段孔口宽度：b=23-3*2=17mQ=461C=0.55~0.73取c=0.6取=5m进口渐变段：椭圆方程：x00.511.522.53y5.004.934.714.333.732.760.00-57- 水利水电工程专业毕业设计6水电站厂房的稳定计算6.1荷载的计算表6-1荷载及其组合序号力的方向及组合情况荷载说明及其组合1垂直力（1）自重W1，（2）机电设备重G（3）基础杨压力U2垂直力总和=W1+G-U3水平力（1）上游水压力P1（2）下游水压力P2（3）浪压力P3（4）泥沙压力P44水平力总和=P1-P2+P3+P45正常运行情况一正常运行情况二=W1+G-U=P1-P2+P3+P4，正常水位同上，水位为设计水位。6特殊组合同上，水位为校核水位。7后期施工1期混凝土重，上下游水压力，浪压力，泥沙压力7机组大修G=0，W2减小，正常水位6.1.1浪压力P3，（H1>L1）深水波=1836.1.2泥沙压力厂房处的泥沙深度取6.63MP4==103.46，P4=103.46×23=1701-57- 水利水电工程专业毕业设计6.1.3水压力(1)设计情况时，上游水位87.8米，下游水位80米，上游水压力P11=，P1=5737×23=131952下游水压力P21=，P2=5587×23=128503(2)校核情况时，上游水位89米，下游水位83米上游水压力P11=，P1=6147×23=141375下游水压力P21=，P2=5587×23=128503(3)正常情况时，上游水位86.2米，下游水位65.9米上游水压力P11=，P1=5213×23=119895下游水压力P21=，P2=1799×23=413716.1.4自重W1-57- 水利水电工程专业毕业设计=[11×(83-46.25)+10×20+33×28-(12+15)×7]×23=8400006.1.5机电设备重G发电机907.5×1000×9.81=8903KN6.1.6基础扬压力由于扬压力较大，厂房基础设有防渗帷幕和上下游主副排水系统，由规范DL5077-1997，坝基面渗透压力扬压力强度系数为：α=0.5α=0.20(1)设计情况时，上游水位87.8米，下游水位80米=6.84×68=465.16=(58+43)×(16.9-6.84)×0.5=5081=10×(34.2-16.9)×0.5=87=0.5×18×(33.75-16.9)=153.7(2)校核情况时，上游水位89米，下游水位8米-57- 水利水电工程专业毕业设计=68×7.08=481=(58+43)×(18.38-7.08)×0.5=571=10×(35.4-7.08)×0.5=142=18×(36.75-18.38)×0.5=16531257(5)正常情况时，上游水位86.2米，下游水位65.9米=68×6.52=443-57- 水利水电工程专业毕业设计=（58+43）×3.31×0.5=167=10×26.08×0.5=1409.11=88190446.2厂房抗滑稳定计算K=阻滑力/滑动力=6.2.1正常运行（考虑两种水位组合）(1)上游正常蓄水位和下游最底水位的运行情况抗滑稳定计算=5.96>3.0满足要求(2)上游设计洪水位和下游相应水位的运行情况-57- 水利水电工程专业毕业设计抗滑稳定计算满足要求6.2.2非常运行情况取上游校核水位，下游最不利的运行情况抗滑稳定计算>2.5满足要求6.2.3机组大修情况取上游正常蓄水位和下游检修水位，闸门关闭及不考虑机组设备重抗滑稳定计算=5.99>2.5满足要求6.2.4施工情况(二期混凝土未浇注)取上游正常蓄水位和下游最不利水位，闸门关闭及不考虑机组设备重，并进行抗滑抗浮校核-57- 水利水电工程专业毕业设计抗滑稳定计算>2.5满足要求抗浮稳定计算满足要求-57- 水利水电工程专业毕业设计参考文献[1]沈长松刘晓青等,水工建筑物.北京:中国水利水电出版社[2]刘启钊,水电站.北京:中国水利水电出版社[3]水利水电建设总局.水电站机电设计手册——水力机械.北京:水利水电出版社.1982.9[4]赵振兴.水力学.南京:河海大学出版社.1996[5]河海大学主编.水工建筑物（上）.南京:河海大学出版社1995.1[6]索丽生、胡明、任旭华.水利水电工程专业毕业设计指南.北京:中国水利水电出版社.2002.12[7]合著，水电站机电手册之水利机械分册.北京:中国水利水电出版社[8]刘天雄主编.水电站建筑物图例.北京:清华大学出版社.1984.9[9]L.Muller，TheUseofShotcreteforUnder-groundSupportPrincipleofTheNATM.WaterPower&DamConstructon[10]L.Muller,RemovingMisconceptiononTheNATM.Tunnels&Tunnelling[11]L.P.Mikhai-lov,TechniquesforSovietPumpedStoragePlantConstruction.WaterPower&DamConstructon[12]macginleyTJ.ReinforcedConcreteStructures.MewYork:John&.Whiley09/2011:46102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计09/0820:023kN微型装载机设计09/2015:0945T旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/3015:325吨卷扬机设计10/3017:12C620轴拨杆的工艺规程及钻2-Φ16孔的钻床夹具设计09/2113:39CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计83100308/3015:37CPU风扇后盖的注塑模具设计09/2016:19GDC956160工业对辊成型机设计08/3015:45LS型螺旋输送机的设计10/0723:43LS型螺旋输送机设计-57- 水利水电工程专业毕业设计09/2016:23P-90B型耙斗式装载机设计09/0820:17PE10自行车无级变速器设计10/0709:23话机机座下壳模具的设计与制造09/0820:20T108吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化设计09/2113:39X-Y型数控铣床工作台的设计09/0820:25YD5141SYZ后压缩式垃圾车的上装箱体设计10/0709:20ZH1115W柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计09/2115:34ZXT-06型多臂机凸轮轴加工工艺及工装设计10/3016:04三孔连杆零件的工艺规程及钻Φ35H6孔的夹具设计08/3017:57三层货运电梯曳引机及传动系统设计10/2914:08上盖的工工艺规程及钻6-Ф4.5孔的夹具设计10/0413:45五吨单头液压放料机的设计10/0413:44五吨单头液压放料机设计09/0923:40仪表外壳塑料模设计09/0820:57传动盖冲压工艺制定及冲孔模具设计09/0821:00传动系统测绘与分析设计10/0723:46保护罩模具结构设计09/2015:30保鲜膜机设计10/0414:35减速箱体数控加工工艺设计10/0413:20凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索设计09/0821:33分离爪工艺规程和工艺装备设计10/3015:26制定左摆动杠杆的工工艺规程及钻Ф12孔的夹具设计10/2914:03前盖板零件的工艺规程及钻8-M16深29孔的工装夹具设计10/0708:44加油机油枪手柄护套模具设计09/2015:17加热缸体注塑模设计10/0709:17动模底板零件的工艺规程及钻Φ52孔的工装夹具设计10/0820:23包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计09/2115:19升板机前后辅机的设计09/0922:17升降式止回阀的设计09/2218:52升降杆轴承座的夹具工艺规程及夹具设计09/0916:41升降杠杆轴承座零件的工艺规程及夹具设计08/3015:59半自动锁盖机的设计（包装机机械设计）08/3015:57半轴零件的机械加工工艺及夹具设计10/2913:31半轴零件钻6-Φ14孔的工装夹具设计图纸09/2613:53单吊杆式镀板系统设计08/3016:20单级齿轮减速器模型优化设计08/3016:24单绳缠绕式提升机的设计09/0923:08卧式加工中心自动换刀机械手设计09/0822:10厚板扎机轴承系统设计09/1820:56叉杆零件的加工工艺规程及加工孔Φ20的专用夹具设计08/3019:32双卧轴混凝土搅拌机机械部分设计09/0922:33双模轮胎硫化机机械手控制系统设计09/0922:32双辊驱动五辊冷轧机设计-57- 水利水电工程专业毕业设计09/0820:36变位器工装设计--0.1t普通座式焊接变位机学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级：□公开□保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：_______导师签名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日-57- 水利水电工程专业毕业设计独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名:二〇一〇年九月二十日-57- 水利水电工程专业毕业设计致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。-57-'