三道湾水电站设计

'1．基本概况1.1自然状况三道湾水电站位于黑龙江省黑河市境内黑龙江右岸一级支流法别拉河中游，在黑河市爱辉区境内，距黑河市城区46km，距爱辉区上马乡三道湾村4.0km。黑河市位于黑龙江省北部，是我国东北部中俄边境上最大的口岸城市，与俄罗斯阿穆尔州首府远东地区第三大城市布拉格维申斯克市隔江相望，具有发展对独联体和东欧进出口贸易的优越条件，是沟通欧亚经济贸易、建立东北亚国际贸易的大通道。对岸的布拉格维申斯克市，通过西伯利亚和贝阿两条铁路可直通莫斯科和东欧各国，随着对俄罗斯及东欧贸易的不断扩大，黑河的战略地位将越来越突出。黑河市于一九九二年三月被国务院批准为首批沿边开放城市，使黑河市的开放、开发进入了新的发展阶段。黑河市地域辽阔，土地肥沃，矿产丰富，目前，正在开发利用的除黄金、煤炭、林业和水电外，石灰石、珍珠岩、铜、锌等矿藏正在加速开发和利用。农业经济也保持了持续稳定的发展，林牧渔业多种经营和乡镇企业发展速度也在加快。随着对外经济贸易合作范围的不断扩大和工农业生产的持续发展，黑河地区的供电能力难以满足国民经济发展的需要，根据电业部门提供的2000年至2005年的用电负荷和现有水、火电厂的实际运行情况，黑河电网存在着电力紧张调峰能力低的问题。三道湾水电站装机22MW，是一座调峰电站，该电站的建成投产对于减轻电网负担，缓解电网峰荷的矛盾具有较重要的意义和作用。三道湾水电站是一座以发电和防洪为主，兼顾水产养殖等综合利用的水利枢纽工283程。坝址以上控制面积为2412km，坝址处多年平均年径流量为4.41×10m，电站总4装机为22MW，保证出力为4.09MW，多年平均发电量为4736×10kW.h，装机年利用小时数为2153h。防洪保护耕地面积4.86万亩，保护人口788户2923人，养鱼年产450t。三道湾水电站总投资为28234.35万元。2 1.2水文1.2.1流域概况法别拉河为黑龙江右岸一级支流，发源于小兴安岭北麓，由西向东汇入黑龙江，2河流全长141.0km，流域面积2930km，河道平均坡降1.9‰，总落差342m。法别拉河主要支流包括阿尔滨河、剌尔滨河和古兰河，法别拉河全流域均位于黑河市爱辉区境内，地理座标为东经126°15′～127°19′，北纬50°13′～50°50′间。三湾电站位于法别拉河中下游黑河市爱辉区上马厂乡三道湾村上游4.0km处，距上游已建成的象山水电站约30km，形成连续梯级水库，上游的象山水电站为1997年83建成，总库容3.34×10m，是一座多年调节水库。1.2.2气象法别拉河流域无气象观测站，据黑河气象站资料统计，多年平均气温-0.3℃，夏季极端最高气温37.7℃，冬季极端最低气温为-44.5℃。日平均气温小于等于零度的日数为155天，多年平均蒸发量为1164mm（20cm蒸发皿），多年平均降水量为527.6mm。多年平均风速3.9m/s，最大风速26.7m/s，冬季多西北风，夏季多东南风和西南风。1.2.3径流采用公别拉河西沟水文站作为设计代表站，推求坝址处设计年径流。根据还原插补的西沟水文站1957年~2003年47年连续年径流深系列，按P—Ⅲ型理论频率曲线，矩法初估，适线确定西沟水文站年径流参数，西沟水文站多年平均径流深194mm，Cv=0.42。考虑公别拉河与法别拉河为乡邻流域，均位于黑龙江右岸，小兴安岭北坡，其河流与山脉走向一致，地形地貌及植被相似，产汇流条件相似，采用水文比拟法，按面雨量系列修正西沟水文站系列推求三道湾、象山及象山~三道湾区间设计年径流，象山水电站多年平均径流深184.1mm，三道湾水电站多年平均径流深182.3mm。坝址设计年径流成果见表1-1。3 表1-1设计年径流成果表2设计值P(%)坝址及区间F(km)单位均值75909583象山坝址197210m3.632.521.861.5483象山三道湾44010m0.770.530.390.3383三道湾坝址241210m4.403.052.251.871.2.4洪水采用西沟站设计洪水成果，按面积比指数关系推求象山坝址、象山—三道湾区间及三道湾坝址设计洪水。成果见表1-2。表1-2坝址设计洪水成果表面积设计频率P(%)名称2单位均值(km)0.0512510203Q(m/s)2633389179814511008688405m43W(10m)177116070926276905694421627991三道湾241243W(10m)42422632616485141961113788136445343W(10m)7709339165249612164317202138331035943(10m)3Q(m/s)229296115711268881601353m43W(10m)150313599783665064812356823671象山197243W(10m)3568221791388411958938374225435343W(10m)59533287520952181611443711604869273Q(m/s)841084575464322220129m43W(10m)432391422551875138210286831区间44043W(10m)1002619538793344261820741521343W(10m)161689165676492539143145235974 1.2.5沙情与冰情24坝址多年平均悬移质年输沙模数约为5.0t/km.a，多年平均悬移质输沙量1.21×10t，44推移质按悬移质的15%考虑，推移质输沙量为0.81×10t，年输沙总量为1.39×10t。法别拉河流域多年平均封冻期为160d，多年平均封河日期一般在11月5日~10日，最早在10月20日，坝址处多年平均封冻日期为11月7日，最早在10月25日，法别拉河流域多年平均开河日期在4月17日~20日，最晚在5月7日，坝址处多年平均开河日期在5月18日，最晚在5月26日。多年平均最大冰厚1.25m，最大冻土深2.57m。1.3地质本地区大地构造单元处于新华夏系构造体系第三隆起带北缘，区域地壳运动以缓慢上升为主，地震基本烈度小于Ⅵ度，区域稳定性好。水库库岸稳定性较好，无塌岸和渗漏问题，水库区周边无浸没问题，库区及附近无大的断裂构造通过，水库发生诱发地震的可能性较小。位于库区东部北侧的三道湾子岩金矿点（1号矿点）还未开采，建议水库蓄水前开采完毕，并采取相应措施，不会对水库淤积产生影响。水位淹没对此矿体已构成压覆，建议水电站建成以前，将水体能够压覆的矿点开采完毕。通过计算表明：在天然无防渗措施条件下，该坝年渗漏量占正常蓄水位以下库容的51.4%，渗漏量较大，但主要渗漏部位为第四系松散层，即河床段。建议应在此段进行截渗处理。对河谷段松散层进行渗透稳定性分析，判断变形类型为管涌型。建议允许水力比降取J允≤0.15为宜。通过物探资料，坝址区共发现二处断层破碎带（低速带），建议施工时采取适当的工程处理措施。隧洞沿线分布为黑云母花岗岩，洞长约862.43m，局部为蚀变闪长玢岩。进口处洞身围岩大部分为Ⅲ类，围岩局部稳定性差，围岩强度不足，局部会产生塑性变形，施工中需采取适当的工程措施；洞身围岩大部分为Ⅱ类，围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块。施工中可不支护或局部锚杆或喷薄层砼；在洞身中局部有6处波速低速带，推测为断层破碎带，在此位置洞身围岩分类为Ⅴ类，岩体极不稳定，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生，施工中应进行系统5 锚杆加钢筋网或浇筑混凝土衬砌。调压井处强风化岩体岩石完整性差，对成井不利，弱风化岩体岩石完整性一般，均需进行必要的工程处理。支洞分岔管处在微风化~新鲜岩体中，岩体较完整。但上覆岩体厚度一般为15m~20m，主洞与支洞相接处隧洞直径相对变大，成洞条件一般。在电站厂房区钻探揭露2处断层破碎带，施工时需采取适当的工程处理措施。升压站基础座于强风化、弱风化花岗斑岩中，工程地质条件较好。尾水渠渠道底处在强风化、弱风化与微风化岩体过渡带，岩体稳定性、抗冲性均较好。天然建筑材料储量丰富，砼骨料中粗骨料质量基本满足规程质量指标要求，细骨料多项指标不能满足质量指标要求，质量较差；沥青心墙保护层用砂砾料较丰富；块石料各项质量指标均可以满足块石料质量指标的技术要求。表1-3三道湾水电站选定方案电能调节成果表项目单位电能指标正常蓄水位m228死水位m212保证出力Mw4.094多年平均发电量10kw·h47364保证电量10kw·h3511装机利用小时h2153最大净水头m51.93最小净水头m35.79加权平均水头m49.793最大发电流量m/s52.253最小发电流量m/s9.153加权平均流量m/s9.773平均发电流量m/s12.69多年平均水位m225.726 1.4工程规模1.4.1水库规模83经技术经济综合比较初步选定三道湾水电站规模：总库容4.54×10m；正常蓄水位8383228.00m，相应库容3.60×10m；兴利库容2.51×10m，占总库容的55%，死水位212.00m，8383相应库容1.09×10m，占总库容的24%；设计洪水位230.88m，相应库容4.19×10m；校83核洪水位232.47m，相应库容4.54×10m。1.4.2电站规模表1-4三道湾水电站工程建设规模汇总表项目单位指标正常蓄水位m228.00死水位m212.00特征水位防洪高水位m230.28设计洪水位m230.88校核洪水位m232.4783正常蓄水位相应库容10m3.6083兴利库容10m2.5183死库容10m1.09特征库容83防洪库容10m0.4683设计库容10m4.1983校核库容10m4.54装机容量MW22保证出力MW4.09电能指标4多年平均发电量10kW·h4736装机年利用小时数h21531.5工程布置及主要建筑物依据国家《防洪标准》（GB50201—94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及黑龙江省发展和改革委员会黑发改农经[2004]832号文批复意见，三道湾水电站“工程为大（2）型Ⅱ等工程，挡水、泄水、引水建筑物设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇；水电站为小Ⅰ型Ⅳ等工程，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为100年一遇；发电设计保证率为90%。7 三道湾水电站枢纽工程由拦河坝、溢洪道、输水洞及电站厂房组成。1.6隧洞地质概况隧洞沿线分布为黑云母花岗岩，局部为蚀变闪长玢岩。据钻探资料，在调压井（SD2号孔）上部发现1处断层（编号为f4），与物探解释低速带吻合，钻探揭露厚度3.50m（视厚度），深度为16.50m~20.00m，高程为219.96m~209.46m。据物探资料，隧洞沿线分布有6处波速低速带，推测为构造破碎带，每处宽度约20m~50m，总计宽度约150m。Vp=1800m/s~2600m/s。在引水隧洞进水口处节理裂隙较发育，走向多为北东向、北西向，倾角多为24°~70°。引水隧洞进口处岩石较完整，但节理裂隙较发育。隧洞进口段属于Ⅲ类围岩，围岩局部稳定性差，施工中需采取适当的工程措施。隧洞进口（桩号0+000）至桩号0+050段及0+680~0+781.5段洞身围岩大部分为Ⅲ类，围岩局部稳定性差，围岩强度不足，局部会产生塑性变形，施工中需采取适当的工程措施。洞身桩号0+050至桩号0+680段洞身围岩大部分为Ⅱ类，围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块。桩号0+781.5至出口（桩号0+862.43）段洞身围岩大部分为Ⅳ类，岩体不稳定，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生，施工中应进行系统锚杆加钢筋网，并浇筑混凝土衬砌。在洞身中局部有6处波速低速带，推测为推测为构造破碎带，每处宽度约20m~50m，总长约为150m，在此6处波速低速带位置洞身围岩分类为Ⅴ类，岩体极不稳定，围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生，施工中应进行系统锚杆加钢筋网或浇筑混凝土衬砌。调压井位于隧洞桩号0+731.5处。调压井处强风化岩体厚4.00m，下限高程为225.46m，岩石完整性差；弱风化岩体厚7.50m，下限高程为217.96m，岩石完整性一般，其中5.80m~9.50m为蚀变闪长玢岩岩脉；其下为微风化~新鲜岩石，岩石完整性好。8 强风化岩体岩石完整性差，对成井不利，弱风化岩体岩石完整性一般，均需进行必要的工程处理。11.50m以下为微风化~新鲜岩体，岩体较完整，但其上部岩体饱和单轴抗压强度较低（Rb=11.1MPa），属软质岩，成井条件一般。在调压井处钻探揭露1处断层破碎带，对成井不利，施工时需采取适当的工程处理措施。1.7电站厂房工程地质条件1.7.1地质概况电站厂房位于法别拉河右岸为低山丘陵区，据钻探资料，在电站厂房区发现2处断层，均为压扭性断层，断层内充填物为断层泥和断层角砾岩。地下水以基岩裂隙水为主，地下水化学类型为HCO3-Ca，pH=7.32，总矿化度为0.085g/l，总硬度2.44德国度，总碱度2.30德国度。地下水和地表水对砼都具有分解类溶出型弱腐蚀性。1.7.2岩体特征电站厂房区地层发育有第四系，岩性为碎石混合土、级配良好细砾，最大厚度9.80m；基底为华力西晚期侵入岩花岗斑岩，岩性为花岗斑岩，新鲜面为肉红色，岩石致密坚硬，块状构造。局部为蚀变闪长玢岩岩脉（δμ）：土灰色，岩石致密坚硬，块状构造。电站厂房区岩体可划分为强风化岩体、弱风化岩体。表1-5三道湾水电站毕业设计水位与流量基本资料表序号项目名称单位数量备注一水文流域面积2全流域km29302坝址以上km2412利用的水文系列年限年4783多年平均年径流量10m4.40二工程规模水库9 校核洪水位m232.47设计洪水位m230.88正常蓄水位m228.00防洪高水位m230.28汛期限制水位m228.00死水位m212.00水库容积83总库容（校核洪水位以下库容）10m4.5483正常蓄水位以下库容10m3.6083调洪库容(校核洪水位至汛限水位)10m0.9483防洪库容(防洪高水位至汛限水位)10m0.4683调节库容（正常蓄水位至死水位）10m2.5183死库容（死水位以下）10m1.09调节特性多年调节下泄流量及相应下游水位3设计洪水位时最大泄量m/s1176相应下游水位m181.35尾水断面3校核洪水位时最大泄量m/s1443相应下游水位m181.65尾水断面3调节流量m/s51.8相应下游水位m176.75尾水断面3单机额定流量50%（发电）m/s13.3相应下游水位m176.15需要的电站尾水断面三引水建筑物设计水头m47.83最大引用流量m/s53.2隧洞的经济流速m/s2.5～4.5压力管道的经济流速m/s4～610 2．水轮机选型设计2.1机组台数与单机容量的选择2.1.1机组台数选择三道湾水电站电站总装机容量22MW，属于中型水电站，因此选用2台机组。2.1.2机组单机容量选择单机容量N22MW211MW(满足保证出力4.09MW)水轮机额定出力NN96%11000kW96%11458kWr2.2水轮机型号及装置方式的选择2.2.1水轮机型号选择水轮机型号的选择中起主要作用的是水头,本电站工作水头范围为35.79m～51.93m，因此采用哈大集团开发研制的HLA551型号的水轮机。2.2.2装置方式的选择在大中型水电站中，其水轮机发电机组尺寸一般较大，安装高程也较低，因此其装置方式多采用立轴式。它可使发电机的安装高程较高不易受潮，机组的传动效率较高而且水电站厂房的面积较小，因此本设计采用立轴式装置。2.3水轮机参数计算1）转轮直径D的计算1由HLA551型水轮机特性曲线图可知，该水轮机在限制工况下的单位流量"3Q=1.326m/s，效率=89.6%，由此可以初步假定原水轮机的单位流量1mM11 ""3Q=Q=1.326m/s，效率=93%。11MMNrD1"3/29.81QH1r式中D——水轮机标称直径；1""3Q——水轮机单位流量，查得Q=1326L/s=1.326m/s；11H——设计水头，H47.8m；rrN——水轮机额定出力。r11458代入式中得D1.70m13/29.811.32647.80.93采用与其相近的标准转轮直径D=1.80m。12）效率及单位参数修正由特性曲线可得HLA551型水轮机在最优工况下的模型最高效率93.0%，模型转轮直径D0.352m，由公式：Mmax1MD0.3521M5=1-(1-)5=1-(1-0.92)×=94.8%maxMmaxD1.81则=-=94.8%-93%=1.8%maxMmax考虑模型与原型水轮机的质量差异，常在减去一个修正=1.0%，则=0.8%则水轮机在最优和限制工况下的效率分别为：=+=93%+0.8%=93.8%maxMmax=+=89.6%+0.8%=90.4%(与假设基本相同)M3）转速计算"n10H82.347.8n=316.11r/minD1.81""式中n1——单位转速采用最优单位转速，n1082.3r/min；H——采用设计水头，取47.8m；12 D——采用选用的标准直径，D1=1.8m。1"n0.9381因为(1)=10.48%3%"maxMmaxn0.9310M所以，不需要修正。选定D=1.8m，n=316.11r/min。14）运行范围校核""在选定D1.8m，n316.11r/min后，水轮机的Q及特征水头相对应的n可11max1以计算出来："Nr1145833Q1max1.205m/s1.326m/s2239.81DHH9.811.847.820.9041rr则水轮机最大引用流量："223QQDH1.2051.847.826.99m/smaxmax1r各个特征水头相应的单位转速："nD1316.111.8n78.96r/min1minH51.93max"nD1316.111.8n95.11r/min1maxH35.79min"nD1316.111.8n82.30r/min1rH47.8r由下表2-1绘制运行范围，从模型综合特性曲线上看出基本包括了高效率区。表2-1运行范围表项目HmaxHrHmin水头51.9347.835.79"单位转速n78.9682.3095.111"单位流量Q1.0661.2051.86215）吸出高程的计算HH10.3()1sr90013 式中——当地高程为176.15m；——气蚀系数(0.14)；——气蚀修正系数（0.025）；H——设计水头。r176.15带入数值H10.3(0.140.025)47.811.22ms9005）安装高程的计算水轮机的安装高程的计算b0.321.80ZH176.151.22177.66msws22b式中导叶相对高度00.32；D1——设计尾水位176.15m；wHs——吸出高度，Hs=1.22m。14 3．蜗壳设计座环固定导叶外径DD1.62.88m，内径DD1.352.43m，a1b1DDabr1.44m，r1.215m，平均流速V5.6m/s。abc22QQimaxi断面半径i3.14VV3.14360cc断面外半径Rr2iai表3-1蜗壳尺寸表Riii3451.4704.383001.2783.9962551.0863.6122100.8953.2301650.7032.8461200.5112.462750.4202.260300.1281.696图3-1蜗壳单线图（m）15 4．尾水管设计1)进口直锥段是一段垂直的圆锥形扩散管，对混流式水轮机，单边的扩散角的最优值为7～9，本设计选用8。2）中间弯肘段肘管是一段90转角的边截面弯管，其进口断面为圆形，出口断面为矩形，由于肘管形状太复杂，所以肘管内一般不设金属里衬，但当流速很大特别含沙时应设里衬，由于该电站水头小150m，所以不设金属内衬。3）出口扩散段是一段水平放置，两侧平行，顶板上翘的矩形扩散管，一般取10～13，本设计取12，当出口断面宽度过大时，可按水工结构要求加设中间设墩，它的厚度取(0.10～0.15)B，并考虑尾水门槽布置的需要，出口扩散段内通常5不加金属里衬。表4-1弯管段尺寸计算表D4h4B6L1h6aR6a1R7a2R8112.0151.350.50.360.861.100.60.080.582.432.434.903.281.220.872.092.671.460.190.25表4-2扩散段尺寸计算表D1hLB5D4h4h6L1h512.64.52.721.351.350.6751.821.221.84.688.104.902.432.431.223.282.2016 图4-1尾水管单线图（单位cm）17 5．发电机的选择5.1发电机型式的选择水轮发电机的结构型式主要取决于水轮机的型式和转速，同时要兼顾厂房的布置要求，本设计水轮机的额定转速n=316.11r/min，故采用悬式水轮发电机。5.2水轮发电机的结构尺寸本设计中水轮发电机的型号采用推荐型号为SF11-18/417，即立式空冷水轮发电机，额定容量为11MW，磁极个数为18个，定子铁芯外径417mm，SF11-18/417型水轮发电机相关计算资料如下：1）主要尺寸估算：A）极距：K4Sf841100033.45cmj2P218式中Sf——发电机额定容量；P——磁极对数；Kj——系数，一般为8~10，容量大、线速度高的取上限。B）定子内径2P218D33.45383.47cmi3.14C）定子铁芯外径当n166.7rmin时，DD383.4733.45416.9cma1D）定子铁芯长度S11000fl39.44cm1262CDn610383.47316.111e式中Sf——发电机额定容量（kVA）；ne——额定转速（r/min）；D1——定子内径（cm）；C——系数，参见《水电站机电设计手册》。2)发电机水平向尺寸的确定A）定子机座外径18 当300n500rmin时，DD1.251.254.175.21m1aB）风罩内径当S20000kva时，DD25.212.07.21mf21C）转子内径DD2，DD3.83m313i式中ζ——单边空气间隙初步计算，ζ可忽略不计。D）下机架最大跨度DD0.62.80.63.4m45式中D5——水轮机机坑宽度。E）推力轴承外径和励磁机外径DD2m，1.4m673）发电机轴向尺寸计算A）定子机座高度当n214rmin时，hl20.394420.33451.0634m11式中Sf——发电机额定容量（kVA）；ne——额定转速（r/min）；D1——定子内径（cm）。B）上机架高度悬式承载机架hD0.250.253.830.96m21C）推力轴承高度、励磁机高度和永磁机高度根据规范发电机额定容量小于20000KW时，推力轴承h1m，励磁机高度h1.5m，h0.6m，永磁机高度h0.5m。3456D）下机架高度悬式非承载机架hD0.120.123.8350.46m71E）定子支座支撑面至下机架支撑面或下挡风板间的距离19 hD0.150.153.8350.575m81F）下机架支承面至主轴法兰底面之间的距离h一般取700—1500mm，h取1000mm99G）转子磁轭轴向高度有风扇时hL(7001000)mm0.3940.80.474m—101H）发电机主轴高度h(0.7—0.9)H11式中H——发电机总高度，即由主轴法兰盘底至发电机顶部的高度。H=h1+h2+h4+h5+h6+h8+h9=1.0634+0.96+1.5+0.6+0.5+0.575+1=6.198mh0.96.1984.598m1120 6．进水口的设计与计算6.1确定进水口的类型进水口分为有压和无压两种，本电站采用有压进水口。在进水口的布置及结构上可分为：竖井式、塔式、岸塔式及斜坡式。竖井式：结构简单，不受风浪和冰的影响，抗震和稳定性好，但是开挖比较困难，竖井前的隧洞段检修不便，适合于地质比较好、岩体比较完整的情况。塔式：常用于岸坡岩石较差，覆盖层较厚，不宜采用靠岸进水口的情况，而且受风、浪、冰、地震影响较大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥与库岸或坝顶相连接，工程中采用较少。岸塔式：其稳定性比塔式好，甚至可以对岩坡起一定的支撑作用，施工、安装工作也比较方便，无需接岸桥。适用于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。斜坡式：结构简单，施工、安装方便，稳定性好，工程量小，但是如进口不太高，则闸门面积将加大。由于闸槽倾斜，闸门不易靠自重下降。综上所诉，三道湾水电站进口处洞身围岩大部分为三类，局部稳定性差，强度不够等，因此此进水口采用岸塔式进水口。6.2确定隧洞的圆形断面尺寸3已知隧洞的最大引用流量为Q53.2m/s，该引水隧洞采用有压隧洞，因为圆max形断面的水流条件和受力条件较为有利，过流能力强，所以采用圆形断面。初设隧洞的断面直径为D，查资料可知，隧洞的经济流速一般为2.5-4.5m/s12由公式QSVDVmax经济经济4Qmax可知V经济20.25D由于经济流速在2.5—4.5m/s之间波动，所以断面直径D3.95.2m，因此此隧21 洞断面直径取4.5m。6.3进水口的细部布置6.3.1栏污栅的布置进水口前设置栏污栅，主要作用是拦截漂浮物，有利保护压力管道和水轮机。栏污栅通常布置为垂直和倾斜两种，本设计中采用倾斜布置，倾角为70°。每块栅片包括边框和栅条，由型钢焊成，每片栅片的厚度不超过2.5m，高度不超过4m，栅条的厚度及宽度由强度计算取得，通常厚8-12mm，宽100-200mm，栅D1条的净距由水轮机型号来确定，本电站水轮机型号为HLA551-LJ-180，净距b(—30D1)之间，即可取b=1800/30=60mm，考虑到水头损失对发电设备的影响，过栅流速20不宜太高，因为流速过高，局部水头损失就大，同时清污也比较困难，所以V1m/s。栅6.3.2喇叭入口的布置隧洞的进水口常采用顶板和边墙顺水流方向三面收缩的平底矩形断面，其体形应符合孔口泄流的形态，避免产生不利的负压和空蚀破坏，喇叭口的顶板和边墙常采用22xy椭圆曲线，其方程为122ab式中a——椭圆长半轴，通常取aD(11.5)—；洞b——椭圆短半轴，通常取b=(1/3—1/2)D。洞取a1.5D1.54.56.75m，bD0.50.54.52.25m，则进口顶板的椭洞洞22xy圆曲线方程为1226.752.25在喇叭口进口的端部，栏污栅的垂直高度h4.52.256.75m，SVQ栅栅max22 3其中V1m/s，SBh/sin70,Q53.2m/s栅栅栅maxQmax因此得10B*h/sin70栅53.2即10B6.75/sin70栅所以B7.41m可以取宽度B8m栅栅53.2V0.93m/s栅086.75/sin70Lh/sin707.18m栅6.3.3启闭架及操作平台设计取设计洪水位230.88m作为进口处的设计水位，即H230.88m，进水口的闸设结构主要由上部启闭架与下部闸门井组成，操作平台是工作人员检修闸门与栏污栅的基础平台，应在设计水位之上，即H230.88m，取操作平台的高度操作平台H231m，操作平台以上是启闭结构，L7.18m，加上栏污栅上下结合处的操作平台栅余幅0.220.4m，则栏污栅的总长度L7.180.47.58m，启闭平台主要是防止栅栏污栅启闭机与闸门启闭机动力设备的平台，LL，取L9m,则启闭平台的净高栅净高高度H2319240m，启闭架屋顶的高度H23195245m(5m为启启闭平台屋闭架以上房屋的高度)。6.3.4闸门尺寸的布置此处设置一道工作闸门，闸门的孔口常采用矩形或正方形，其宽度一般等于隧洞的直径D，高度一般也等于隧洞的直径D，所以此工作闸门的尺寸为洞洞bh4.5m4.5m，工作闸门以后设渐变段，以连接圆形隧洞。23 6.3.5闸门井的布置闸门位置的闸底板厚度常取0.8m至1.5m，此处取厚度d=1m,最薄不小于0.6m。闸门井是由前胸墙、后胸墙以及两侧边墩组成，另外与岸坡连接的竖向面设置垂直挡墙，在后胸墙与挡墙之间设置通气孔。平面闸门的闸墩的厚度一般不小于1—1.5m，胸腔最小厚度不小于1m，所以d1.5m，前胸墙厚度d1.5m，后胸墙厚度d1m，挡墙厚度d1.5m，边墩前胸后胸挡墙闸门的厚度d1.2m，两侧门槽与腹部槽深取为0.3m。闸6.3.6通气孔的布置选择在通气孔的面积布置选择，一般通气孔也作通人孔，通常通气孔面积是引水管道的5%—7%，宽度不小于80cm，为方便进人需要，长度根据实际情况设定，三道湾水电站进水口的通气孔宽度80cm，长度21.5m，设置两孔，中间上部设置隔板。6.4进水口处的底板高程以及进口桩号的布置6.4.1进水口地板高程的设计已知死水位为212m，有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位，并且要有一定的淹没深度，以避免进水口前出现漏斗状吸气旋窝，并防止有压引水道中出现负压。在淹没深度上，我国通常采用戈登公式来计算淹没深度淹没水深Scvdcr式中S——进水口处低于死水位一下并且在闸门上端以上的临界淹没水深；crd——闸门的孔口净高度，（d4.5m）；c——经验系数，（c0.55—0.73,取c0.6）；v——闸门断面的水流速度，v53.22.63m/s。4.54.5则有S0.62.634.53.35mcrmin24 若考虑到进水处的波浪与冰冻厚度等因素，取安全淹没深度：SSh6.0m（h2.65m）cr安全crmin安全安全进水口处的底板高程：SHhS2124.56201.5m底板死水位闸cr安全已知底板的厚度为1.0m，即可知进水口处的底板基础面的高度：H201.51200.5m底板基面6.4.2隧洞进口处的进口桩号位置选择地质洞线中测量的0+000桩号是实估地图中的桩号，但是进口洞线的桩号不一定与地质图符合，因为在设计中要满足成洞的条件及出去进口处的闸室的长度，对于有压隧洞，当考虑到围岩的弹性抗力时，隧洞上覆岩体的厚度应不小于3倍的洞径，并且有压隧洞的最小围堰强度不小于0.4倍的H，所以隧洞线的进口处0+000桩号的max上覆厚度H0.4H，H3D，其中HHH53m，D4.5m，覆max覆洞max校核水位下游水位洞即HH0.45321.2m，34.513.5m，所以H21.2m。覆覆覆在地质图上可以粗侧上覆厚度，初步估值隧洞0+000桩号在地质图上的0+050桩号上，所以，隧洞组成的实际长度L86250812m。实际25 7．压力水道的设计与计算7.1判断是不是设置调压井利用压力水道的惯性时间常数T值来判断是否设置调压井，T的允许值为wwLV2—4s，常取3s。TTwgHw设式中L——压力管道的长度之和，初步取为L—812m；QmaxV——压力管道中的流速，V3.45m/s；20.25DH设——水电站的设计水头，取47.8m。T8123.455.98sw9.847.8根据我国现行规范，TT，初步判定需要设置调压井。ww7.2对压力水道进行细部布置7.2.1隧洞进口渐变段的布置引水口的进入闸门后的尺寸为正方形尺寸，即高、宽均为4.5m，从隧洞的进口桩号0+000开始由方形变成圆形D4.5m，渐变段可采用在正方形的四个角加圆弧的办法进行逐渐过渡，有压隧洞过渡段的单边收缩角不大于10，以6—10为宜，边壁的收缩率控制在1518：—：之间，渐变段施工复杂，所以不宜太长，但为了水流平顺，也不宜太短，一般渐变段长度采用洞径的1.5—2.0倍。混凝土及钢筋混凝土衬砌是分段浇筑而成的，浇筑长度一般采用6—12m。对于渐变段长度LD1.51.54.56.75m，取L10m。渐渐其布置型式如下：26 图7-1隧洞进口渐变段（mm）7.2.2隧洞的坡降设计已知隧洞0+000桩号出底板进口高程为H=200.5m；底板进口处底板中心处的高程为H=200.5+2.25=202.75m；进口中心支管出口连接厂房处的安装高程HZ177.6m。安s隧洞的纵坡应根据运用要求，上下游衔接、施工和检修等因素综合分析比较以后确定，因其不利于排水，有压隧洞不宜采用平坡或反坡。有轨运输的底坡一般为3‰—5‰，但是不大于10‰；无轨运输的底坡一般为3‰—15‰，最大不超过20‰。初步估算在隧洞纵坡采用10‰，由此产生的高度差h812108.12m。10007.2.3竖向转弯段的设计HHH=202.75-177.66=25.09m进口中心安因此要在洞线上设置竖向转弯段。"HHh=25.09-8.12=16.97m弯对于隧洞的竖向转弯段，转角一般不宜大于60，转弯半径不宜小于5倍洞径，在竖向转弯段上，考虑到水流衔接流畅，要求上弯段与下弯段的进口及出口位置都要27 相切连接。如下图：图7-1压力管道竖向转弯段（m）"(1cos)2HD，，560弯洞则有(1cos)216.97，，22.560取30代入方程可得：63.33m22.5m，满足要求。取25m计算。7.2.4压力管道断面尺寸的设计查《水工设计手册第七章》可知，压力管道的经济流速为4—6m/s，此处V5m/s。经2已知QSV53.2m/s，断面面积SDmax经压4由此可得，压力管道的直径D3.68m。压28 7.2.5岔管的设计三道湾水电站的岔管采用对称的肘肋型岔管，肘肋型岔管由主管扩大段和支管收缩段组成，三者之间有一个公切球，使相贯线称为平面曲线。岔管进口处的管道直径等于压力管道直径D3.68m，即DD3.68m。压岔进口压因为安装了两台机组，所以岔管后用两个支管连接，该支管的直径D可用流量计算支管出来。3Q2Q53.2m/smax支管253.23QSVDVm/s支管支管支管支管支管42V5m/s支管经计算可得D2.6m支管D岔进口3.68三管连接处公切球的半径R1.21.22.21m。公22通常岔管处的岔角考虑到肋宽比等因素影响，选择岔角为70。29 8．水头损失计算与调压室计算水头损失包括局部水头损失和沿程水头损失，其中局部水头损失包括：栏污栅处的水头损失，喇叭口处的水头损失，闸门处的水头损失，渐变段的水头损失，调压井进出口处的水头损失，竖向转弯段的水头损失，渐缩段的水头损失，岔管处的水头损失，支管弯管处的水头损失及导叶位置处的水头损失。2v局部水头损失公式h局部2g式中——局部水头损失系数；v——发生局部水头损失处断面的平均流速；2g——9.8m/s。2lv沿程水头损失可用公式h沿程2dg8g11式中——沿程阻力系数，，cR6；2cnn——糙率，钢管材料取0.12，混凝土材料取0.14；R——水力半径，R=d/4，d为管道直径，l为管道长度，v为水流流速。8.1局部水头损失计算8.1.1栏污栅处水头损失53.2由计算可知：栅片倾角70，净宽B8m，V0.93m/s。栅栅086.75/sin704t局部水头损失系数sin()3b式中t——栅条厚度，t=（8~12）mm，此处取t=10mm；b——栅条净距，b=60mm；β——与栅条的形状有关，矩形栅条取2.34。410所以2.34sin70()30.2026030 22v0.93则局部水头损失h0.2020.0089m栅2g29.88.1.2喇叭口处水头损失已知SBh/sin706.75857.47m2栅栅sin702S4.54.520.25m闸门57.4720.252则s38.86m平均253.253.2v1.37m/ss38.86平均查表得：局部水头损失系数0.121.37则喇叭口处的局部水头损失h0.10.0096m。喇叭29.88.1.3闸门槽处局部水头损失53.2查表得：平板闸门0.3，v2.63m/s，闸4.54.522.63则闸门槽处局部水头损失h0.30.1056m。闸门29.88.1.4从闸门处由方变圆到隧洞渐变段水头损失2已知S4.54.520.25m闸门22S3.142.2515.90m隧洞进口20.2515.902则s18.07m平均253.2v2.94m/s平均18.07查资料得0.0531 22.94所以闸门处由方变圆到隧洞渐变段水头损失为h0.050.0221m渐变段29.88.1.5调压室位置侧进水口处的局部水头损失22已知SS3.142.2515.90m侧隧洞53.2v3.35m/s侧进15.90查资料0.123.35所以调压室侧进口处局部水头损失h0.10.0571m调压室29.88.1.6渐缩段的局部水头损失从调压室中心线以后为压力管道，以前为有压引水道。22已知S3.142.2515.90m引水道3.682S3.14（）10.63m压力管道215.9010.632S13.265m253.23v4.01m/s13.265取水头损失系数0.124.01所以渐缩段局部水头损失h0.10.0820m渐缩段29.88.1.7竖向转弯段的局部水头损失由上面计算结果可知：转弯段的转弯半径28.97m，转角45，R3.681.84m压力管道232 71D22其局部水头损失系数0.1310.163290713.682452即0.1310.16320.09328.9790Qmax53.2v5.00m/s压力管道S10.63压力管道25所以竖向转弯处的局部水头损失h0.0930.1186m。竖向转弯29.88.1.8岔管处的局部水头损失已知DD3.68m，D2.6m岔进口压支管223.68222.6则SS3.1410.63m，3.145.31m岔进口支管2253.253.2/2v10.635.315.01m/s查资料得0.5225.01所以岔管处的局部水头损失h0.50.64m。岔管处29.88.1.9岔管出口处支管段转弯处的局部水头损失查资料可知0.131，通过以上计算可得：22.62S3.145.31m支管253.22则v5m/s支管5.3133 25所以此处局部水头损失为h0.1310.167m。支管转弯29.88.1.10水电站关闭阀门导叶位置处水头损失查资料可得此处局部水头损失系数0.2，同时v5m/s支管25所以导叶位置处的局部水头损失为h0.20.255m。导叶29.88.2沿程水头损失计算初步计算洞线长度为L812m，53.2在引水道中：v3.35m/s引22.253.1453.2在压力管道中：v5m/s压23.141.8453.22在支管中：v5m/s支23.141.3v引v压v支3.3555则平均流速v4.45m/s33由于糙率n0.014，n0.012，则n0.013大小平水力半径：RRR引压支4.53.682.6RRR123444444R0.898m3331111谢齐系数CR60.898675.56n0.013平8g89.8沿程阻力系数0.013722C75.5622Lv8124.45则沿程水头损失h0.01373.129m。沿2dg240.8989.834 9．调压室的计算调压室位置的选择：要是调压室尽可能的靠近厂房，以减小压力管道长度与水轮机的水锤压力，同时考虑到自身稳定的因素，宜设置在地下，避开不利的地质条件，初步把调压室中心线处于680m处位置，目的是为了减少调压室的开挖深度，并尽可能将调压室处于地面一下。因此可知：LD680m，洞径4.5m，压力引水道L812680132m，洞径分别为3.68m2.6m和。压力管道此调压室选用阻抗式调压室，主要原因是该类型的调压室有阻抗孔，而且能最大限度的减少调压室容积和减小调压室水位升高与降低值，使用于中型水电站，故选用该类型调压室。9.1托马稳定断面的计算Lf调压室水位波动的稳定条件是：FTh2gH(h3h)0w0wT02式中f——压力引水道的断面面积，f=15.90m；L——压力引水道的长度，L=680m；hw0α——从水库到调压室处水头损失系数，；2vH0——最小发电水头，H0=35.79m；hw0——压力引水道中的水头总损失，包括局部和沿程水头损失（m）；hwT0——压力管道的水头总损失，包括局部和沿程水头损失（m）。压力引水道中：hhhw0w0局部w0沿程hhhhhhw0局部栅喇叭闸门渐变段调压室0.00890.0960.10560.02210.05710.2033m压力引水道的长度L680m，压力水道总长度L812m，沿程总水头损压力引水道失h3.129m。沿35 680680则hh3.1292.62mw0沿程沿812812所以hhh0.20332.622.8233mw0w0局部w0沿程压力管道中：hhhw0Tw0T局部wT0沿程hhhhhhwT0局部渐缩段竖向转弯岔管处支管转弯导叶0.0820.11860.640.1670.2551.2626m132h3.1290.5086mwT0沿程812所以hhh1.26260.50861.7712mwT0wT0局部wT0沿程h2.8233w00.25222v3.35以上可得知：Lf68015.902F79.16mTh2gH(0hw03hwT0)29.80.25235.792.823331.7712由于调压室为圆形断面，设调压室的直径为D调12122因为SD3.14D79.16m调调调44所以D10.042m，考虑到安全系数，取k1.1调则D10.0421.111.046m，因此可取D12m调调12122可知SD3.1412113.04m。调调449.2全增负荷时，调压室最低涌波水位计算当水电站的流量由mQ增加到Q时，则按下面的公式求解最低涌波水位：00Zmin0.621(0.50.275m0.1/0.9)(1m)[(1m)/(0.5)]hw02LfV0式中ε——无因次系数，；2gFhw0L——压力引水道长度，L=680m；2f——压力引水道面积，f=15.90m；36 V0——压力引水道流速，V0=3.35m/s；2F——调压室的实际所取面积，F=113.04m；hw0——压力引水道的水头总损失，hw0=2.8233m。22LfV68015.903.350无因次系数13.7422gFh9.8113.042.8233w0Zmin0.62则1(0.50.275m0.1/0.9)(1m)[(1m)/(0.5)]=1.129hw0Zmin2.82331.129=3.188mZmin2m2h1.1290.5w0阻抗孔处的阻抗系数3.51622(1m)(10.5)所以最低涌波水位HminHZmin2123.188208.812m。死水位9.3丢弃负荷时最高涌波水位计算在水位达到最高时，可得：1XX0m11Xm011Xe2LfV0式中λ——因次系数，19.398。2gFhw0h2.8233w0X0.146019.398将以上数代入公式得：13.5160.146Xm113.516Xm113.5163.5160.1462.71814.516X1.3182.7184.516Xm0.659m对X的值进行试算：m1）当X=-0.1时m左边=1-4.5160.1=0.551.1106右边=-1.3182.718=-0.432）当X=-0.2时m37 左边=1-4.5160.2=0.0971.6522右边=-1.3182.718=-0.2763）当X=-0.25时m左边=1-4.5160.25=-0.1291.788右边=-1.3182.718=-0.2214）当X=-0.26时m左边=1-4.5160.26=-0.17421.8332右边=-1.3182.718=-0.2115）当X=-0.265时m左边=1-4.5160.265=-0.201.8557右边=-1.3182.718=-0.20所以当X0.265时，满足公式要求m则最高涌波水位相对高度值ZX0.26519.3985.14mmaxm所以最高涌波水位HHZ230.885.14236.02mmax设计max9.4阻抗孔处尺寸计算从以上计算可知：阻抗孔处的水头损失系数3.516阻抗孔处的水头损失hh2.82333.5169.926m阻抗w021Qmaxh阻抗2gCS阻抗式中C——阻抗室的流量系数，C=0.6~0.8，此处取C=0.7；22S——阻抗室的面积，SR（m）。阻抗阻抗阻抗38 2153.2将数值代入公式得：9.92629.80.73.14R2阻抗则R=1.317m，取R=1.32m。阻抗阻抗所以阻抗孔处的孔口尺寸的半径R=1.32m。阻抗9.5调节保证计算调节保证计算的目的是：通过调节保证计算与分析，正确合理的解决导叶关闭时间T，水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系，选择适当的导叶启闭时间和方式，s使水锤压力和转速上升值均在经济合理的允许范围内。三道湾水电站的设计水头是H=47.8m，最大净水头H51.93m，压力管道末rmax端的允许相对升高50%，丢弃负荷时，转速变化的允许相对升高值55%。由上计算可知，水轮机的直径D1.8m，则机组在运行时飞轮转速惯性力矩122GD238tm，每台机组的出力N11458kw，水轮机的同步转速n316.11r/min。009.5.1机组转速变化最大相对升高值βmax当水电站突然丢弃负荷后，由于调速系统惯性的影响，导叶经过一小段时间T以c后才开始关闭，机组转速变化升高值与水锤波压力最大升高值是相互矛盾的，因为，如果关闭时间T过长，水锤压力升高值较小，而转速的升高值要偏大，如果关闭时间s果断，水锤压力升高值偏大，而转速的升高值要偏小。机组转速变化最大值通常用下面的公式计算：max365N0max1222TcTfn1nGD0式中Tc——调节迟滞时间，TT0.5T0.10.50.045.920.218s；cAaTA——导叶动作迟滞时间，取为0.1s；——调速器的残留不均衡度，一般为0.02~0.06，取=0.04；39 222n0GD316.11238Ta——机组的时间常数，T5.92s；a365N3651100004Tn——升速时间，T0.96.310nT0.73T；nsssnN316.1111000n00s——比转速，n263.78kW；sH1.251.2547.81.41f——水锤影响系数，f11；TsL压V压1325.001.41ζ——管道特性系数，。gHT9.847.8TT设sss365N0将以上数值代入公式12TTf1中可得：max22cnnGD01.250.124T1maxs当T6s时，0.412smaxT7s时，0.455smaxT8s时，0.497smaxT9s时，0.538smaxT10s时，0.578smax综合比较，选T8s，则0.497。smax机组转速最高值：nn1316.110.4971473.22r/min。max09.5.2水锤压强与调节保证计算（1）在设计水头下用全荷载2l21320.292T，所以，发生间接水锤。sc120053.2vv5m/smax压23.141.84CV12005max特性常数6.3982gH29.8147.8r丢弃全荷载时：01，06.3981，所以发生末相水锤。40 LV1325max0.176gHT9.847.88rs式中σ——阀门开度变化时管道中水流流量的相对变化率。220.176(4)(0.17640.176)0.192m22水锤压强:HH0.19247.89.2mmr总压力值：HH47.89.257mr尾水管进口处的水锤压力：Lbvb10.85y0.1920.0133b(LLL)v13212.9710.85Tcbm2vb25HHyH1.220.013347.83.13m8mbsbr2g29.8（2）最大水头下用全负荷：2l21320.292T8s，间接水击sc1200V5m/s（前面已知）maxCV12005max5.8892gH29.8151.93r丢弃全负荷时01，05.8891发生末相水锤LV1325max0.162gHT9.8151.9380s220.162(4)(0.16240.162)0.176m22水锤压力：HH0.17651.939.1mmmax总压力值：HH51.939.161.03mr尾水管进口处的水锤压力：Lbvb10.85y0.1760.0122b(LLL)v13212.9710.85Tcbm2vb25HHyH1.220.012251.933.13m8mbsbr2g29.841 综上所述，水锤压力的计算标准如下：压力升高：当H40100m—时，0.30—0.50rmax本设计中：0.192，0.176,所以满足要求。max负水击时，压力管道顶部任何一点不出现负压并有2mH2O以上余压为限，尾水管进口的允许最大真空度为8mH2O。42 10．主厂房尺寸的确定10.1主厂房长度的确定主厂房的平面布置时要将厂房的上部结构和下部结构结合考虑，主厂房的长度和宽度尺寸要取决于水轮机发电定子及风罩墙、水轮机蜗壳、尾水管、调速设备系统的布置，以及主要设备的装卸方法和安装、检修、运行管理的要求，同时考虑结构布置和立面的艺术处理。主厂房长度包括有机组段长度、端机组长度和装配场长度。其长度值L取决于机组段长度、机组台数和装配场长度，并由下列公式计算：L(n1)LLLc1A式中L——机组间距；cL——安装间长度；L——端机组长度；1n——机组台数。10.1.1机组间距机组间距即机组中心距离，它随水电站类型和机型而不同，主要由蜗壳、尾水管、发电机风罩在x方向（厂房纵向）的尺寸来定，并考虑机组附属设备及主要交通道、吊运通道、阀孔的布置等所需的尺寸，其计算公式：LLLcxxL—机组段x方向最大长度；xL—机组段x方向最大长度。x机组间距主要发电机层、由蜗壳层、尾水管层、三者比较确定，取三者长度最大值。以下，根据前文所得相关数据分层进行计算。43 10.1.2发电机层LLX/2b/27.2/23.5/20.45.75mxx11LLL25.7511.5mcxx取L12mc式中b——两台机组之间风罩外壁净距，此处取b=3.5m，初步设计取1.0~1.2m，若两台机组之间设楼梯取3~4m；δ1——发电机风罩壁厚，此处取δ1=0.4m，一般可取0.3~0.4m；X1——发电机风罩内径，X1=7.2m。10.1.3蜗壳层LR4.381.55.88mx12LR2.8461.54.35mx22LLL5.884.3510.23m，取L11m。cxxc式中D——座环直径，D2.88m；aaR1——蜗壳+x方向的最大平面尺寸，R1ra2345=4.38m；R2——蜗壳-x方向的最大平面尺寸，R2ra2165=2.846m；δ2——蜗壳外部混凝土厚度，取δ2=1.5（初步设计时取1.2~1.5m）。10.1.4尾水管层LLB/24.9/224.45mxx3LLL4.4529mcx-x式中δ3——尾水管边墩厚度，取δ3=2m，初步设计时取1.5~2.0m；B——尾水管宽度，取B=4.9m。经比较可知，机组间距取三者中最大值，即L12m。c44 10.1.5端机组长度L1——与安装间相邻一侧的端机组长度，取L1=12mL2——与安装间不同侧的端机组附加长度，L2=L1+△L=12+1×1.8=13.8m10.1.6安装间长度当机组台数小于4—6时，取LL(1.0~1.5)Ac电站配n=2台机组，所以取LL1.315.6mAc将以上数据带入公式有：厂房总长度LLLL1213.815.641.4m12A10.2主厂房的宽度确定以机组中心线为界，厂房宽度B为上游侧宽度B与下游侧宽度B两部分之和，sx即：BBBsx10.2.1主厂房上游侧的宽度BX/2A=7.2/2+0.4+2.5=6.5ms11式中——发电机风罩壁厚。此处取0.4m；（一般可取0.3—0.4m）；11X1——发电机风罩内径，X17.2m；A——风罩外壁至上游墙内侧的净距A=（2—3m），取A=2.5m。10.2.2主厂房下游侧的宽度主厂房下游侧的宽度B除需满足(X/2A)外，还需满足蜗壳在y方向的x11尺寸和蜗壳外混凝土厚度（不小于0.8—1.0m）的要求。则计算公式：B7.20.42.517.5mx245 将以上数据带入公式有：B=BB=6.5+7.5=14m净宽sx所以，主厂房的宽度为：B=B=14m。净宽附：主厂房发电机层平面图10.3主厂房各控制高程的确定主厂房各控制高程的确定即主厂房的剖面设计，又称竖向设计，主要解决垂直方向空间处理上的有关问题。其具体内容主要时设计竖向各个部分高程，以下分别对各个部分进行计算。10.3.1机组安装高程即水轮机安装高程，它是其他各部位高程计算的基础。由前文计算已经得出：机组安装高程=177.66m。T10.3.2尾水管底部高程hh177.662.342.2173.12m底T01式中h0——水管出口顶面到安装高程的位置距离hD1.3=1.31.8=2.34m；0轮h1——尾水管高度，取h1=h5=2.2m。10.3.3厂房基础开挖高程h173.121172.12mF底2式中h2——尾水管底板厚度，取h2=1m。10.3.4水轮机层地面高程水轮机层设计的原则是要保证蜗壳顶部混凝土的强度，因此要求蜗壳顶部混凝土要有足够的厚度，一般不低于1.0m，水轮机层地面高程一般取100mm的整数倍。相46 关数据：h177.661.471180.14m水T3式中ρ——金属蜗壳进口段半径，取ρ=1.47m；h3——蜗壳上部混凝土厚度，金属蜗壳取h3=1m。10.3.5发电机层相关高程1）发电机装置高程：hh180.1421183.14mG水45式中h4——水轮机机坑进人门高度，取h4=2m，一般取1.8~2.0m；h5——机坑进人门上部应留尺寸，取h5=1m。2）发电机楼板高程一般情况下应满足下列两个条件：（1）为保证以下各层高度和设备布置及运行上需求，水轮机层的净高度不少于3.5—4.0m，取水轮机净高度4.0m。（2）为保证下游最高水位不淹没厂房，一般情况下发电机层的楼板面与安装间楼面板高程齐平，并且设在下游最高洪水位以上0.5—1.0m取为1m。计算公式：0.5m,4m182.15m,184.14m184.14m发下max水式中——下游河床最大水位，取=181.65m；下max下max——水轮机地面高程，取=180.14m。水水考虑到将发电机定子机座全部埋入地下，则取184.2m。发安装间楼面板高程为184.2m安发尾水平台高程：尾水平台是布置尾水闸门及启闭机的地方，也是主厂房的外部通道，在施工期还可能是重要的运输道路，其高程与安装间地面高程相同，即184.2m尾发47 10.3.6吊车轨顶高程hhhhh184.21.00.551.01.0192.7mc发7891011式中——发电机层楼板高程，184.2m；发发h7——上机架高度，根据发电机结构计算可确定取h1m；7h8——吊运部件与固定的机组间的垂直净距，取h=0.5m；8h9——最大吊运部件的高度，根据材料可知，h5m；9h10——吊运部件与吊钩的垂直净距，h=1m；10h11——钩最高位置到轨顶面距离，h1m。1110.3.7厂房屋顶高程厂房顶高程hh192.720.8195.5mRc1213式中h12——小车高度加预留检修高度，h12=2m；h13——房梁及房盖高度，h13=0.8m。48 11．主、副厂房的布置11.1主厂房各层布置1、发电机层：发电机采用上机架埋入式布置，需布置有发电机、调速设备（油压装置、电气柜、机械柜）、机旁盘、楼梯、吊物孔、吊阀孔、交通道等。2、水轮机层：水轮机层布置机墩、接力器、阀门操作设备、油、气、水管路、出线、电气设备、吊阀孔等，机墩采用圆筒式。3、蜗壳层：布置蝶阀、蜗壳、水泵渗漏及检修集水井，并设有通向水轮机的楼梯。11.2副厂房的布置水电站厂房除了装设运行必需的水轮机、调速设备和厂房外，还需要设置电机设备运行、控制、实验、管理和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。副厂房由辅助生产车间、某些辅助设备的房间和必要的技术室所组成。副厂房设在主厂房的上游侧，可以使布置紧凑，电缆线短，监视机组方便，主厂房下游侧采光通风良好。副厂房总共布置三层，最底层与发电机层地面高程同高程184.2m，布置油库、油处理室、压缩空气机室、开关室、厂用变压器室、母线廊道、事故油池，油化实验室、蓄电池室、储酸室、通风机室、充电机室、电工实验室、高压实验室及卫生间等。第二层高程187.55m，，全部用于铺设各种电缆，通往上层的各种表盘。第三层高程189.90m，布置有中央控制室、继电保护盘室、通讯室、电子计算机室、值班室、调度室等。49 结论三道湾水电站进水口采用岸塔式进水口，进水口位于右坝肩上游约1.0km处，进水口设拦污栅和一孔工作闸门，清污及检修工作平台与对外交通相连，进口桩号0+000坐标为x=5580537.058，y=42574373.108，底板高程200.5m。引水隧洞位于坝址右岸山体内，进口位于右坝肩上游约1.0km处，洞轴线走向北偏东45°，洞长约862m，有压隧洞全长680m，纵坡i=1/100，全断面采用砼衬砌。在桩号0+680处设置调压室，选用阻抗式调压室，它能最大限度的减少调压室容积和减小调压室水位升高与降低值，阻抗孔的半径为1.1m，最高涌波水位为233.88m，最低涌波水位为205.64m。压力管道全长132m，包括竖向转弯段，压力管道直径为3.68m，岔管直径2.6m。三道湾水电站为混合式电站，机组的安装高程是177.66m，厂房地面高程为184.20m，电站厂房位于坝下3.25km，法别拉河右岸。厂房内安装二台水轮机，其中水轮机的型号采用哈大集团开发研制的HLA551—LJ—180，以及二台与其配套的发电机，其中水轮发电机的型号为SF11—18/417，两台发电机单机容量为11MW，总装3机容量22MW，单机设计引用流量26.6m/s。厂房建筑物等级为4级，设计洪水标准50年，校核洪水标准100年。发电厂主要由主厂房，安装间，副厂房，升压站，回车场、检修间、尾水渠等组成。50'