关门梁引水电站压力管道设计毕业设计(编辑修改稿)

关门梁引水电站压力管道设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

至电站坝址。 关门梁水电站上、下坝址距离仅 ，径流成果相近。 关门梁水电站下坝址径流成果见表 11。 表 11 关门梁水电站坝址径流成果表 位 置 集雨面积 （ km2） 项 目 均值 （ m3/s） 各频率设计值（ m3/s） P=5% P=50% P=95% 关门梁水电站坝址 5921 年（ 6～翌年 5 月） 枯期（ 12～翌年 4 月） 洪水 关门梁水电站坝、厂址设计洪峰流量计算采用朱巴站设计洪峰流量成果用面积比指数 n=2/3 次方搬移至坝、厂址处，关门梁水电站坝、厂址设计洪量计算采用朱巴站的设计洪量成果用面积比指数 n=1 搬移至关门梁水电站华北水利水电大学 3 坝、厂址处，得到关门梁水电站坝、厂址设计洪水成果。 由于本阶段泥曲河段无历史洪水资料，因此在关门 梁水电站坝、厂址校核洪水基础上增加 15%作为安全修正值。 关门梁水电站坝、厂址设计洪水成果分别见表 1表 13。 表 12 关门梁水电站坝址 设计洪水成果表 流量： m3/s 洪量：亿 m3 项目 设 计 值 P=% （加 15%安全修正值） P=% P=% P=% P=% P=1% P=2% P=5% P=10% P=20% Qm 828 720 677 635 577 532 487 424 375 324 W1d W3d W7d 表 1 3 关门梁水电站厂址 设计洪水成果表 流量： m3/s 洪量：亿 m3 项目 设 计 值 P=% （加 15%安 全修正值） P=% P=1% P=2% P=5% P=10% P=20% Qm 686 597 551 504 439 388 335 河流泥沙 鲜水河干流泥沙含量不大，悬移质泥沙侵蚀模数较小，据道孚水文站泥沙资料统计，多年平均含沙量 315g/m3，多年平均输沙模数 (km2a)。 地形地质条件 水库正常蓄水位 3385m，库区回水至尽达下游，库长约 ，河道弯曲，日结力背斜以上河段河流总体流向 SE，日 结力背斜～下坝址河流流向为 WE。 库岸多呈 “V”型谷，河谷较狭窄，两岸山体雄厚，岸坡坡度一般为 35176。 ～ 45176。 ，左岸以基岩为主，右岸植被发育，以浅表层覆盖层为主。 局部段分布第四系松散堆积体。 库区阶地不太发育，仅见三处 Ⅰ 级阶地，拔河高约为 4～ 10m，台面宽华北水利水电大学 4 缓平坦，为基座阶地。 库区两岸冲沟较发育，规模较大的有布维柯、甲柯沟等 9条较大支沟，其中甲柯及其上游侧右岸一条小沟、指日沟和日则沟常年水系发育，沟谷深切，沟床纵坡降缓，沟岸岩体较破碎，分布较多坡、残积覆盖层。 沟口未见规模较大的新泥石流堆积，主要为堆积的洪积扇。 关 门梁水库为峡谷型水库，两岸山体雄厚，基岩大部分裸露，虽然工程区地震烈度较高，为 Ⅷ 度地震区，水库蓄水后，库水抬升较大，最大壅水高 78m，但库内无区域性断层发育，且为变质砂板岩，水库蓄水后变质砂板岩蓄能条件差，渗透性总体较弱，水库蓄水后诱发地震的可能性小。 坝址为砂板岩地层，区内水文地质条件简单，根据坝区地下水的赋存条件，可分为第四系松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水两种类型。 第四系孔隙水主要分布于河谷地带的松散堆积物中，受大气降水、冰雪融水及两岸地下水补给，向河谷排泄。 电站基本参数 电站动能参数 装机容量 102MW 枯水年枯水期平均出力 年利用小时数 3961h 多年平均年发电量 亿 hkw 水库特性 正常蓄水位 3385m 死水位 3360m 调节库容 万 m3 调节性能 季调节 校核洪水尾水位 设计洪水尾水位 正常尾水位 (机组满发 ) 最低尾水位 (一台机 ) 华北水利水电大学 5 泥沙特性 多年平均含沙量 汛期（ 6～ 9 月）多年平均含沙量 年平均过机含沙量 华北水利水电大学 6 第 2 章 水轮机组的选择 水轮机选择的主要内容包括：选择机组台数和机组型号，水轮机的标称直径和额定转速等主要参数；选择蜗壳和尾水管的型式并进行水力计算，确定其轮廓尺寸；确定发电机 的型式和尺寸，调速器油压装置的型式合尺寸。 根据工程原始资料，计算确定本设计关门梁水电站各特征水头如下： 最大工作水头 最小工作水头 平均 工作 水头 设计 工作 水头 机组台数的确定 根据基本资料可知关门梁水电站的总装机容量为 102MW，查《水电站》 ]16[确定关门梁水电站属于中型水电站，中型水电站一般设 24 台机组，机组台数多用偶数。 由于机组台数增多，单机容量会减少，运行方式灵活，单台事故所产生的影响小，机组轮换检修容易安排，难度也小，此外单机容量大可能会在制造、安装和运输方面增加一定难度，但机组台数过多，发生事故的几率也随之增高，同时管理人员多，维护耗材多，运行费用也相应提高，且对于中小型水电站，为保证运行的可靠性和灵活性，机组台数一般不少于 2 台，综合考虑水电 站设计保证率、保证出力、备用容量、多年平均发电量、水电站年利用小时数等动能参数，初步确定水电站的机组台数为 3 台，单机容量为 343102 MW。 水轮机型号的确定 除有特殊要求或在小型水电站中受来流条件限制才考虑安装不同型号和不同容量的机组外，一般情况下，同一水电站中希望安装同一型号和相同容量的水轮机，由基本资料可知关门梁水电站属于中型水电站且无特殊要求，故采用 同一型号和相同容量的水轮机。 根据给出的电站特征水头，同时考虑适度合理的 经济节省原则，由《水电站》 ]16[ 水轮机的系列型谱查得型号为 HL160 的水轮华北水利水电大学 7 机的适用水头范围是 110150m满足关门梁水电站的特征水头，故选择水轮机的型号为 HL 水轮机主要参数的确定 根据 计算得到的水电站个特征水头 ， 水电站总装机容量， 水电站坝址区海拔高程为 m3250 ，根据选定的水轮机机组台数和水轮机型号确定水轮机的主要参数。 确定水轮机的转轮直径 由 QHN  和rHD 21139。  可得： 2311 39。 rHQND  （ 21） 其中 ：ddNN  ， d 为发电机的效率， 对大中型水轮发电机 ， %99%96 d。 对中小型水轮发电机 %96%90 d。 dN 为发电机的额定出力，即单机容量。 根据关门梁水电站的基本资料可知水电站的总装机容量为 102WM，由选定的机组台数为 3 台可得 343102 dNMW,取水轮发电机的效率 %93d ,则 3 5 6 5 34  MWNN ddKW 查《水电站》 ]16[ 可供选用的大中型混流式水轮机转轮参数可得水轮机 HL160的最优单位转速 min/r6739。 10 n ，限制工况时的单位流量 s/39。 31 Q ，效率%m ，初步假定原型水轮机在限制工况点的效率为 % ，则水轮机的转轮直径为： 3656039。 23231 rHQND 选用与之相近而偏大的标称直径 D。 华北水利水电大学 8 效率修正值的计算 查《水电站机电设计手册（水力机械）》 ]22[ 可得 HL160 在最优工况的最高效率 %91max M ，模型水轮机的转轮直径为 D ，则原型水轮机的最 高效率： % )(1)1(1 55 11m a xm a x  DD MM 考虑到制造水平的差异，根据水轮机的标称直径，查《水电站》 ]16[ 可得通常对于转轮直径 m11D 的原型水轮机，取 %2%1  ，则取 %1 ，同时认为原型水轮机所采用的蜗壳和尾水管与模型水轮机的相似，故取 039。  ，则效率修正值由下式计算 ： 0 1 3 39。 m a xm a x   M 水轮机在限制工况（即设计工况）点的效率为 ： += 与原来的假定值相符。 确定水轮机的转速 根据《水电站》 ]16[ 式（ 419）可得出计算原型水轮机转速的公式 : H取设计水头 1139。 DHnn r （ 22） 其中， 原型水轮机的单位转速应取最优单位转速，即 ： 39。 39。 39。 11010 nnn m  （ 23） 查《水电站》 ]16[ 可得 HL160 模型水轮机的最优单位转速 min/r6739。 10 n ， 同时由于 ： 39。 39。 m a xm a x10 1  Mmn n  华北水利水电大学 9 可不予修正，因此取原型水轮机的最优单位转速和模型的最优单位转 速相同，即取 min/r6739。 39。 1010  mnn ，由 rH ， D 可计算得水 轮机的转速为 m i n/ 50 16739。 110  D Hnn r 发电机转速越高，磁极对数就越少，选用偏大级别的标准同步转速，目的是在相同容量下是发电机具有较小的尺寸和重量，有可能降低设备 造价和减小水电站厂房的平面尺寸。 查《水电站》 ]16[ 选用与之接近而偏大的发电机标准同步转速，取 min/n。 确定水轮机的吸出高度 和 水轮机安装高程 由水轮机的设计工况，可在《水电站机电设计手册（水力机械）》 ]22[ 图 133上查出相应的空蚀系数从而得出水轮机吸出高度的计算值。 根据选定的水轮机标称直径 D 、 min/n 和水轮机的设计水头 rH 可得在设计工况点水轮机的最大单位流量 39。 max1Q 和相应的单位转速 39。 1n。 得 s/m6 0 9 0 0 2 3 6 5 6 039。 32322321m a x1  rHDNQ s/m9 2 0 2 0 39。 3221m a x1m a x  rHD mi n/r03 1 339。 11  rr HnDn 由 39。 max1Q 和 39。 1rn 可在《水电站机电设计手册（水力机械 ）》 ]22[ 中 查得对应的空蚀系数  ，从《水电站》 ]16[ 中可查的空蚀系数的修正值  ，由此可求得水轮机的吸出高度为 rS HH )(9 0 010   （ 24） )(900325010  确定了吸出高 sH 以后，可由下式计算水轮机的安装高程 aZ : 华北水利水电大学 10 20bHZswa  （ 25） 式中： w ——水电站下游水位， m； 0b ——水轮机导叶高度， m。 查《水电站》 ]16[ 可知水轮机 HL160 的导叶相对高度为 100_  Dbb ， 由已 选 定 的 D 及 已 确 定 的 吸 出 高 度 sH ， 可得m5 0 2 2 10  Db ， 又由基本资料可知 w ，则： m7 3 2 4 025 0 1 2 4 22 0  bHZ swa 检验计算 1. 水轮机出力检验计算 当 min/r6839。 1 rn ， s/39。 3m ax1 Q 时，对应 对应的模型机效率 %m ,原型机效率为 %90 ，水轮机出力为： 6 9 5 6 5 5 89 0 2 0 2  KWN KW 水轮机在限制工况下的出力要大于水轮机的额定出力，这是由于选定的水轮。