水电站枢纽布置---岔管设计计算书毕业论文

'目录目录-1-第一章基本资料-4-第二章水轮机-4-2.1水电站水头的确定-4-2.2水轮机型号选择-4-2.2.1HL200型水轮机方案的主要参数选择-4-2.2.2HL180型水轮机方案的主要参数选择-6-2.3调速设备及油压装置选择-7-2.3.1调速功计算-7-2.3.2接力器的选择-7-2.3.3调速器的选择-8-2.3.4油压装置的选择-9-2.4水轮机安装高程-9-2.5蜗壳及尾水管-9-2.5.1蜗壳断面型式-9-2.5.2蜗壳水力计算-9-2.5.3尾水管尺寸的确定-10-2.6水轮机进水阀和起重设备-10-第三章发电机-12-3.1主要尺寸-12-3.2水轮发电机重量-12-第四章混凝土重力坝-13-4.1坝顶高程-13-4.1.1设计洪水位情况-13-4.1.2校核洪水位情况-13-4.2坝顶宽度-14-4.3重力坝基本剖面-14-4.4重力坝实用剖面-14-4.5稳定和应力校核-15-4.5.1设计洪水情况-15-4.5.2校核洪水位情况-19-第五章溢流坝-24-5.1溢流坝孔口尺寸的确定-24-5.1.1溢流坝下泄流量的确定-24-5.1.2孔口净宽溢流坝段总长度-24- 5.1.3堰顶高程的确定-24-5.1.4闸门高度-25-5.1.5定型设计水头-25-5.2溢流坝的剖面设计-25-5.2.1溢流面曲线-25-5.2.2消能防冲设计-25-5.3溢流坝稳定验算-27-5.3.1设计洪水位-27-5.3.2校核洪水位-29-第六章引水建筑物-31-6.1有压进水口-31-6.1.1有压进水口高程-31-6.1.2进口段-31-6.1.3闸门段和渐变段-31-6.1.4拦污栅断面-31-6.2压力管道及分岔管-31-6.3调压室-32-6.3.1设置调压室条件-32-6.3.2托马断面-32-6.3.3调压室设计比较-36-第七章厂房-47-7.1主厂房长度确定-47-7.1.1机组间距-47-7.1.2端机组段长度-47-7.1.3安装间长度-47-7.2主厂房宽度确定-47-7.3主厂房主要高程确定-48-7.3.1尾水管底板高程-48-7.3.2基岩开挖高程-48-7.3.3水轮机层地面高程-48-7.3.4主阀廊道地面高程-48-7.3.5发电机层地面高程和安装间地面高程-48-7.3.6尾水平台高程-48-7.3.7吊车轨顶高程-48-7.3.8厂房天花板高程和厂房顶部高程-49-第八章岔管-50-8.1岔管布置及结构分析-50-8.1.1布置形式-50-8.1.2几何尺寸-50-8.2水力计算及壁厚计算-73- 8.2.1正常运行情况最高压力及壁厚计算-73-8.2.2特殊运行情况最高压力及壁厚计算-75-8.3抗外压稳定校核-77- 第一章基本资料第二章水轮机2.1水电站水头的确定根据N=8.3QH绘N～H曲线图。设计蓄水位下四台机组满发查N～H曲线图得H=109.97m设计低水位下四台机组满发查N～H曲线图得H=71.5m设计洪水位下最大下泄流量5400,查获青水位流量关系得下游水位124.915m,净水头H=96％×（237.5-124.915）=108.1m校核洪水位下最大下泄流量9700，查获青水位流量关系曲线得下游水位129.5m,净水头H=96％×（239-129.5）=105.12m故最大水头=109.97m，最小水头=71.5m,平均水头=0.6×109.97+0.4×71.5=94.6m2.2水轮机型号选择根据该水电站的水头工作范围71.5～109.97m，查《水电站》教材型谱表选择合适的水轮机型有HL200、HL180两种。现将这两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。本电站4台机组，装机容量N=170000kW，发电机效率=97％，则水轮机单机出力N===43814.43kW2.2.1HL200型水轮机方案的主要参数选择2.2.1.1转轮直径(假定=90%)==2.39m取 标称直径=2.5m2．2.1.2转速n取n=300r/min2.2.1.3效率及单位参数修正=1.5%（与上述假定相同）＜3%单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。2.2.1.4工作范围的检验=0.863=52.46在HL200型水轮机模型综合特性曲线图上画出工作范围。2.2.1.5水轮机吸出高度Hs计算 ,0.863,在该型号水轮机模型综合特性曲线中查得模型气蚀系数=0.105.根据设计水头Hr=94.6m查《水电站》图2-26得气蚀系数修正值=0.018，下游平均水位查获青水位流量关系曲线得▽=115.74m，故水轮机吸出高度Hs=10--（）H=10--（0.105+0.018）×94.6=-1.764m2.2.2HL180型水轮机方案的主要参数选择2.2.2.1转轮直径(假定=90%)==2.5m取标称直径=2.5m2．2.2.2转速n取n=250r/min2.2.2.3效率及单位参数修正（与上述假定相同）＜3%单位转速可不加修正，同时，单位流量也可不加修正。2.2.2.4工作范围的检验 =0.863=52.46在HL180型水轮机模型综合特性曲线图上绘出工作范围。2.2.2.5水轮机吸出高度Hs,0.863,在该型号水轮机模型综合特性曲线中查得模型气蚀系数=0.086.根据设计水头Hr=94.6m查《水电站》图2-26得气蚀系数修正值=0.018，下游平均水位查获青水位流量关系曲线得▽=115.74m，故水轮机吸出高度Hs=10--（）H=10--（0.086+0.018）×94.6=0.033m根据水轮机方案参数对照表可看出，两种不同机型方案在同样水头下满足额定出力情况下，HL180型具有工作范围好，气蚀系数小，安装高程高等优点，故选择HL180型水轮机。　　2.3调速设备及油压装置选择2.3.1调速功计算属大型调速器，接力器、调速柜和油压装置应分别进行计算和选择。2.3.2接力器的选择 2.3.2.1接力器直径的计算采用两个接力器来操作水轮机的导水机构，选用额定油压为2.5MPa，，则每个接力器的直径为：由此，在《水电站机电设备》表4-4中选择与之接近而偏大的的标准接力器。2.3.2.2接力器最大行程的计算导叶最大开度可由模型的求得：在模型综合特性曲线上查得a=32.5mm,D=534mm,Z=24当选用计算系数为1.8时，则2.3.2.3接力器容积的计算两个接力器的总容积2.3.3调速器的选择大型调速器的型号是以主配压阀的直径来表征的，主配压阀的直径 (选用)由此在《水电站机电设备》表4-1中选择与之相邻而偏大的DT-80型电气液压型调速器。2.3.4油压装置的选择此处油压装置不考虑空放阀和进水阀的用油，则压力油罐的容积由此，在《水电站机电设备》表4-2种选则与之相邻而偏大的YZ-1.6分离式油压装置。2.4水轮机安装高程一台水轮机额定流量Q===52.46m/s,查获青水位流量关系曲线得设计尾水位▽=115.5m水轮机安装高程Zs=▽+Hs+b/2=115.5+0.033+0.25=115.783m,取为115.8m。2.5蜗壳及尾水管2.5.1蜗壳断面型式金属蜗壳，断面为圆形，座环蝶形边切线与水平中心线夹角=55，蜗壳包角=3452.5.2蜗壳水力计算通过任一断面i的流量Q=Q/360，断面半径=，断面中心距a=r+,断面外半径R=r+2。蜗壳进口断面平均流速v 根据水轮机设计水头查《水电站》图2-8得v=7.5m/s，r=D/2=4.1/2=2.05m，r=D/2=3.4/2=1.7m表2-1涡壳计算表格从蜗壳鼻端至断面i的包角（°）断面半径（m）断面中心距(m)断面外半径(m)3451.463.514.973001.363.414.772551.263.314.572101.143.194.331651.013.064.071200.862.913.77750.682.733.41300.432.482.912.5.3尾水管尺寸的确定采用弯肘形尾水管2.5.3.1进口直锥段单边扩散角=82.5.3.2中间弯肘段h=1.35D=3.375m,D=1.35D=1.35×2.5=3.375m,h=0.675D=1.6875m,L=1.82D=4.55m2.5.3.3出口扩散段尾水管水平长度L=4.5D=11.25m，尾水管高度h=2.6D=6.5m，h=1.22D=3.05m，顶板仰角=15，B=2.72D=6.8m。由于下游布置副厂房，尾水管加长至15.55m。2.6水轮机进水阀和起重设备 采用蝴蝶阀，直径D，，进口断面直径D=3.5m，D=，选用蝴蝶阀直径D。最重吊运部件重量162t，机组台数4台，选用一台双小车桥式起重机，名义起重量2×100t，跨度L。 第三章发电机由N=42500kW和250r/min，套用《水电站机电设备》附表8，选SF42.5-24/520型发电机。3.1主要尺寸定子内径=4600mm，定子铁芯长度=1820mm，定子铁芯外径=5200mm，定子机座外径，风罩内径D2=8800mm，转子外径=4572mm，下机架最大跨度，定子机座高度=2980mm，上机架高度=1250mm，永磁机高度=600mm，定子支座支承面至下机架支承面或下挡风板之间的距离=540mm，下机架支承面主主轴法兰底面距离=1105mm，转子磁轭轴向高度=2550mm，发电机主轴高度=6968mm，定子铁芯水平中心线至法兰盘底面距=3180mm3.2水轮发电机重量水轮发电机的总重量G=318t，发电机转子重量G=162t 第四章混凝土重力坝4.1坝顶高程4.1.1设计洪水位情况山区峡谷受台风影响，取计算风速V=14m/s,有效吹程2000m。故h=0.0284故L=0.3313由于，h相当于累积频率5%的波高。查《水工建筑物》表2-12得h=0.71m。波浪中心线高出计算静水位h。安全超高查《水工建筑物》表4-5得h=0.7m，故坝顶上游防浪墙顶应超出水库静水位高度。坝顶上游防浪墙顶高程=设计洪水位+4.1.2校核洪水位情况h=0.71m，h,安全超高查得h,故坝顶上游防浪墙顶应超出水库静水位高度 。坝顶上游防浪墙顶高程=校核洪水位+比较上述两种情况得坝顶防浪强顶高程为240.5m，防浪墙高度取1m，最后确定坝顶高程为239.5m，查坝轴线工程地质剖面图得可利用基岩最低点高程115m，故最大坝高=239.5-115=124.5m4.2坝顶宽度坝顶宽度b=（8%～10%）H，且不宜小于3m，取10m。4.3重力坝基本剖面按在主要荷载作用下剖面满足坝基面稳定和应力控制条件确定坝底最小宽度。联立求解B/H=，B=。其中H=239-115=124m，坝体材料容重r=24kN/m，水容重r=10kN/m，坝基摩擦系数f=0.68，扬压力折减系数=0.25，基本组合安全系数k=1.0.解得，B=84.66m4.4重力坝实用剖面上游坡n=0.1,下游坡m=0.8，折坡点高程175m，此时坝底宽度B=105.2m。 图4-1非溢流坝剖面图4.5稳定和应力校核4.5.1设计洪水情况4.5.1.1坝基面坝体自重：静水压力： 扬压力：浪压力：坝前水深H=122.5m＞L/2=3.31m，为深水波。P=表4-1非溢流坝坝基面荷载计算表格荷载垂直向下的力（kN）垂直向上的力（kN）水平向右的力（kN）水平向左的力（kN）对截面形心力臂（m）弯矩（顺时针）（kN·m）弯矩（逆时针）（kN·m）W432048.6209952W2988041.61243008W119349.66.87819931.752 73605.6640.833005319.11594.536.019583.13P3678.7549.6182466P1765.850.689349.48P1275.6247.79260964.4318607.18002305.9148.1110914.27112323.8311.53142093.76U3458.8849.6171560.44815.43121.641876.92总计123573.9772026.56938438.567坝基面抗滑稳定分析：不计凝聚力，抗滑稳定安全系数k=＞1.10。抗滑稳定满足要求。坝基面应力分析：坝踵处垂直应力坝趾处垂直应力应力满足要求。4.5.1.2折坡面： 坝体自重：静水压力：扬压力：浪压力：表4-2非溢流坝折坡面荷载计算表格荷载垂直向下的力（kN）垂直向上的力（kN）水平向右的力（kN）水平向左的力（kN）对截面形心力臂（m）弯矩（顺时针）（kN·m）弯矩（逆时针）（kN·m）W1548020.6318888W25461.61.8747613.219160.1620.84399297.741103.62521.123286.49 2587.392.536546.12207.2522.649883.8515.4361.64951.11总计35043.33519175.59113464.09折坡面应力分析：坝体上游面垂直应力坝体下游面垂直应力应力满足要求。4.5.2校核洪水位情况4.5.2.1坝基面：坝体自重：静水压力： 扬压力：浪压力：坝前水深H=124m＞L/2=3.31m，为深水波。P=表4-3非溢流坝坝基面荷载计算表格荷载垂直向下的力（kN）垂直向上的力（kN）水平向右的力（kN）水平向左的力（kN）对截面形心力臂（m）弯矩（顺时针）（kN·m）弯矩（逆时针）（kN·m）W432048.6209952W2988041.61243008W119349.66.87819931.75275419.2841.343117833.0352443.597.4418180.31P3767.0449.6186845.184 P1765.850.689349.48P1954.8746.64891190.7823034.51002244.3348.1107952.27311994.7111.53138299U3366.5149.6166978.89615.43123.141900.05总计120397.2572991.121056887.308坝基面抗滑稳定分析：不计凝聚力，抗滑稳定安全系数k=＞1.05。抗滑稳定满足要求。坝基面应力分析：坝踵处垂直应力坝趾处垂直应力应力满足要求。4.5.2.2折坡面：坝体自重： 静水压力：扬压力：浪压力：表4-2非溢流坝折坡面荷载计算表格荷载垂直向下的力（kN）垂直向上的力（kN）水平向右的力（kN）水平向左的力（kN）对截面形心力臂（m）弯矩（顺时针）（kN·m）弯矩（逆时针）（kN·m）W1548020.6318888W25461.61.8747613.220090.8821.34430547.561130.11221.123845.362649.482.536703.182260.22422.651081.0615.4363.14974.25 总计34901.78420106.31146650.218折坡面应力分析：坝体上游面垂直应力坝体下游面垂直应力应力满足要求。 第五章溢流坝5.1溢流坝孔口尺寸的确定5.1.1溢流坝下泄流量的确定设计洪水下最大下泄流量5400m，查获青水位流量关系曲线得下游水位124.915m，由N=8.3QH即170000=8.3Q×0.96×（237.5-124.915）得Q=189.5m，此时通过溢流坝的下泄流量Q=Q5400-0.8×189.5=5248.4m校核洪水下最大下泄流量9700m，查获青水位流量关系曲线得下游水位129.5m，由N=8.3QH即170000=8.3Q×0.96×（239-129.5）得Q=194.84m，此时通过溢流坝的下泄流量Q=Q9700-1×194.84=9505.16m5.1.2孔口净宽溢流坝段总长度单宽流量50～100m，分别计算设计和校核情况下孔口宽度。表5-1孔口净宽计算计算情况流量Q（m）单宽流量q（m）孔口净宽B（m）设计情况5248.450～100104.968～52.484校核情况9505.1650～100190.1～95.05溢流坝孔口宽度取60m，每孔宽度10m，孔数n=6，初拟闸墩厚度为3m，则溢流坝总长度L=nb+（n-1）d=60+15=75m5.1.3堰顶高程的确定由q=m计算堰顶水头，计算水位减去相应堰上水头即为堰顶高程。表5-2堰顶高程计算 计算情况流量（m）流量系数孔口净宽（m）堰顶水头（m）堰顶高程（m）设计情况5248.40.5026011.57225.93校核情况9505.160.5026017.19221.81取堰顶高程221.81m。5.1.4闸门高度闸门高度=正常蓄水位-堰顶高程+安全超高=231-221.81+0.1=9.29m取门高10m。5.1.5定型设计水头堰上水头H=校核洪水位-堰顶高程=239-221.81=17.19m定型设计水头H=（75%～95%）H=12.89～16.33m，取H=15m，则15/17.19=0.873，查《水利水电工程专业毕业设计指南》表2-8知堰面可能出现最大负压0.28H=4.2m，小于规定允许值（最大不超过3～6m水柱）5.2溢流坝的剖面设计5.2.1溢流面曲线采用WES型堰，定型设计水头H=15m，堰面曲线方程，基本剖面下游面与幂曲线的切点坐标x=由，得y=14.5m表5-3WES曲线方程参数表上游面坡度knRaRb3：02.0001.8500.5H=7.5m0.175H=2.625m0.2H=3m0.282H=4.23m5.2.2消能防冲设计 采用挑流消能，挑射角，挑流鼻坎高出下游最高水位1～2m，鼻坎高程137.4+1=138.4m5.2.2.1反弧半径（1）设计情况流速系数，鼻坎出流断面平均流速V该断面水深h反弧半径R=（6～10）h=13.86～23.1m（2）校核情况流速系数，鼻坎出流断面平均流速V该断面水深h反弧半径R=（6～10）h=23.76～39.6m，比较选用反弧半径R=25m5.2.2.2挑射距离和冲刷坑深度的估算坎顶垂直向水深坎顶至河床面高差坎顶水面流速 挑流冲刷坑深度采用，k=0.9，鼻坎单宽流量决定的临界水深h=，上下游水位差Z=239-137.4=101.6m，代入得T=37.5m故＞4～5，泄水建筑物不受冲坑影响。图5-1溢流坝剖面示意图5.3溢流坝稳定验算5.3.1设计洪水位a自重GG=147535.10KN方向铅直向下力臂b=14.55m力矩M=2146664.81KN·m方向逆时针b扬压力UU1=17470.53KN方向铅直向上 力臂b1=0力矩M1=0U2=7993.60KN方向铅直向上力臂b2=9.72m力矩M2=77697.79KN·m方向顺时针U3=1925.11KN方向铅直向上力臂b3=45.68m力矩M3=87939.02KN·m方向顺时针U4=3850.23KN方向铅直向上力臂b4=47.51m力矩M4=182924.43KN·m方向顺时针c水平静水压力PP1=11529.15KN方向水平向右力臂b1=56.83m力矩M1=655201.59KN·m方向顺时针P2=63365.71KN方向水平向右力臂b2=37.89m力矩M2=2400926.75KN·m方向顺时针P3=14850.38KN方向水平向左力臂b3=5.8m力矩M3=86132.20KN·m方向逆时针d利用水重WW1=2890.42KN方向铅直向下力臂b1=49.18m力矩M1=142150.86KN·m方向逆时针W2=784.8KN方向铅直向下力臂b2=48.51m力矩M2=38070.65KN·m方向逆时针=-1026527.184KN·m=118595.956KN=60044.48KN ==507.77KN/m2==1859.956KN/m2满足应力要求K==1.34309＞1.1，满足抗滑稳定要求5.3.2校核洪水位a自重G同设计情况下）b扬压力UU1=21486.74KN方向铅直向上力臂b1=0力矩M1=0U2=7796.45KN方向铅直向上力臂b2=9.72m力矩M2=75781.49KN·m方向顺时针U3=1877.63KN方向铅直向上力臂b3=45.68m力矩M3=85770.14KN·m方向顺时针U4=3755.27KN方向铅直向上力臂b4=47.51m力矩M4=178412.88KN·m方向顺时针c水平静水压力PP1=13536.16KN方向水平向右力臂b1=56.83m力矩M1=769259..97KN·m方向顺时针P2=63365.71KN方向水平向右力臂b2=37.89m力矩M2=2400926.75KN·m方向顺时针P3=22462.94KN方向水平向左力臂b3=7.13m 力矩M3=160160.748KN·m方向逆时针d利用水重WW1=2890.42KN方向铅直向下力臂b1=49.18m力矩M1=142150.86KN·m方向逆时针W2=784.8KN方向铅直向下力臂b2=48.51m力矩M2=38070.65KN·m方向逆时针εM=-1057100.613KN·mεW-U=114989.295KNεP=54438.93KN=518.02KN/m2=1728.96KN/m2所以满足应力要求K==1.436338＞1.05所以满足抗滑稳定要求 第六章引水建筑物6.1有压进水口6.1.1有压进水口高程有压进水口应低于运行中可能出现的水位，不出现吸气漩涡的临界淹没深度按戈登经验公式估算，S=cv,经验系数c=0.55，隧洞采用圆形断面，设计低水位下机组满发时隧洞流量，实际取为d=D=8m。闸门断面水流速度v=Q=286.5/（7×8）=5.12m/s。故S=0.55×5.12×=7.97m，隧洞顶部高程为191.2-7.97=183.23m6.1.2进口段采用平底三向收缩，上唇收缩曲线为四分之一椭圆，椭圆曲线方程为，a=1.1D=8.8，b=0.5D=46.1.3闸门段和渐变段闸门孔口采用矩形，宽度b=7m，高度d=8m。渐变段断面由矩形变为圆形采用在四角加圆角过渡，渐变段长度为14m。6.1.4拦污栅断面拦污栅倾角为，实际取为60º，这样过水面积大，且易于清污。每块栅片宽度2m，高度3.5m，栅条厚度10mm，宽度150mm。6.2压力管道及分岔管压力管道经济直径，取D=8m。 压力管道分岔方式采用y形，管道直径D=8m，，取D=7m，取D=6m,取D=3.5m6.3调压室6.3.1设置调压室条件根据近似准则判别是否需要设置上游调压室，T=，进口段长度L=15.73m，平均流速V，渐变段长度L，平均流速V，引水隧洞及压力管道长度L，平均流速V，蜗壳长度L=11.41m，平均流速V=4.5m/s，尾水管长度L=11.25m，平均流速V=3.8m/s，压力水道不计分岔管道情况下估算压力水道惯性时间常数T=（15.73×3.2+14×5.4+1282.17×5.7+11.41×4.5+11.25×3.8）/9.81×71.5=10.72＞4s,需设上游调压室。不设尾水调压室的尾水道临界长度L，水轮机导叶关闭时间T，恒定运行时尾水道中流速V=3.8m/s，尾水管进口流速V，水轮机安装高程，水轮机吸出高度H，代入计算得L＞真实长度，故不设尾水调压室。6.3.2托马断面F=Lf/2，调压室稳定断面 采用正常运行时可能出现最低水头计算，此时4台机组满发对应隧洞流量Q=286.5m6.3.2．1引水隧洞的水头损失（1）沿程水头损失水力半径计算托马断面时混凝土衬砌，选用最小糙率n=0.012。平均流速谢才系数（2）局部水头损失拦污栅处：过栅平均流速喇叭口段：平均流速 闸门段：平均流速v闸门渐变段：平均流速v隧洞转弯处：局部水头损失h=引水隧洞水头损失6.3.2.2压力钢管的水头损失（1）沿程水头损失（糙率取最大值0.013） 平均流速压力管道长度L=173.1m（2）局部水头损失缓管段：分岔(共三处斜分岔和一个弯管段)：斜分岔处损失系数，(D=3.5m,R=9m,)蝶阀：损失系数，平均流速v局部水头损失h= 压力管道水头损失6.3.2.3断面计算H=H隧洞断面面积故==250.1m26.3.3调压室设计比较6.3.3.1阻抗式调压室最低涌波水位Z：上游取最低水位,引水隧洞糙率n取大值0.015，m=0.5（两台增加到四台) 阻抗孔面积：其中最高涌波水位Z计算：上游取正常高水位,引水隧洞糙率n取小值0.012（1）沿程水头损失h隧洞流量（2）局部水头损失拦污栅处： 过栅平均流速喇叭口段：平均流速闸门段：平均流速v闸门渐变段：平均流速v隧洞转弯处： 局部水头损失h=引水隧洞水头损失故不宜选用阻抗式。6.3.3.2差动式调压室最低涌波水位Z： 上游取最低水位死水位，m=0.5升管断面积F，大井断面积F250.1-50.24=199.86m,最高涌波水位Z计算：上游水位取正常高水位，隧洞流量Q=186.25m，水自升管流入大井时的孔口流量系数，水自升管流入大井时的孔口阻抗系数假定，相应大井体积为：升管溢流量：升管顶部溢流层厚度： 和3246.1相差太大.假定，相应大井体积为：升管溢流量：升管顶部溢流层厚度： 与3186.2m相差不大，故Z=-14.7m。校核洪水位下最高涌波水位Z计算：（1）沿程水头损失校核洪水位239m，隧洞流量194.84m,（2）局部水头损失拦污栅处： 过栅平均流速喇叭口段：平均流速闸门段：平均流速v闸门渐变段：平均流速v隧洞转弯处： 局部水头损失h=引水隧洞水头损失水自升管流入大井时的孔口流量系数，水自升管流入大井时的孔口阻抗系数假定，相应大井体积为：升管溢流量：升管顶部溢流层厚度： 和3469.17相差太大.假定，相应大井体积为：升管溢流量：升管顶部溢流层厚度： 与3349.25m相差不大，故Z=-15.4m。 第七章厂房7.1主厂房长度确定7.1.1机组间距由蜗壳尺寸决定的机组间距L=蜗壳最大宽度+蜗壳间最大混凝土厚度=4.97+2.5+2=9.47m由尾水管控制L=尾水管出口断面宽度+尾水闸墩厚=6.8+3=9.8m由发电机尺寸控制L=风道间过道宽+风罩内径=8.8+3=11.8m综上，机组间距选用较大值11.8m。7.1.2端机组段长度端机组段长度需满足设备布置要求，下部块体结构尺寸要求，并考虑蜗壳外围或尾水管边墙混凝土厚度在0.8m以上，取边机组段长度为L=7.9m7.1.3安装间长度按检修一台机组时能放置四大部件并留有足够的工作通道确定，安装间长度L=（1.0~1.5.）L=（11.8~17.7）m取17.4m故主厂房总长度L=（n-1）L+2L+L=3×11.8+15.8+17.4=68.8m7.2主厂房宽度确定主厂房下部结构上游侧宽度由上游侧蜗壳外缘尺寸加外包混凝土厚度，再加上蝴蝶阀室宽度，再加上外墙厚度确定，即主厂房下部结构上游侧宽度=3.41+1+5+2=11.41m。主厂房下游侧宽度由厂房纵轴线下游侧蜗壳宽度加上蜗壳外围混凝土厚度，再加上外墙厚度，即4.57+1+2=7.57m，或由发电机风罩内径加通道宽与排架截面尺寸确定，即4.4+0.05+2=6.45m，故主厂房下游侧宽度7.57m。主厂房宽度=厂房上游侧宽度+厂房下游侧宽度=11.41+7.57=18.98m 7.3主厂房主要高程确定7.3.1尾水管底板高程尾水管底板高程=Z=115.8-0.25-6.5=109.05m7.3.2基岩开挖高程=-s=109.05－1＝108.05m7.3.3水轮机层地面高程7.3.4主阀廊道地面高程7.3.5发电机层地面高程和安装间地面高程水轮机层净空高度=孔高+孔顶上机墩混凝土厚度=2+1=3m，定子支承面至发电机层地板高度h=3.655m，故发电机层地面高程=118.3+3+3.655=124.955m，安装间地面高程比发电机层地面高2.5m，高于下游设计洪水位124.915m7.3.6尾水平台高程尾水平台高程与安装间地面高程相同为127.455m7.3.7吊车轨顶高程安装间楼板至吊车轨顶高度=a+H=0.5+3.55+2.4+1.24=7.69m吊车轨顶高程=安装间地面高程+安装间楼板至吊车轨顶高程=129.455+5.69=135.145m 7.3.8厂房天花板高程和厂房顶部高程天花板高程=吊车轨顶高程+吊车在轨顶以上高度+安全高度=135.145+3.7+0.5+1.3=140.645m，在根据房顶结构形式和尺寸，最后定出厂房顶高程。 第八章岔管8.1岔管布置及结构分析8.1.1布置形式非对称y形，结构型式为月牙肋岔管。8.1.2几何尺寸8.1.2.1一号岔管(1).岔管壳体体形设计主锥管腰线转折角，主岔腰线转折角，支岔腰线转折角=18，分岔角，最大公切球半径R腰线转折角：，w,公切球半径R：4.5=4cos12+A4.5=3.5cos12+A4.5=1.75cos18+A本体三锥沿腰线节距：S： SSSSSS(2).肋板计算三锥两两交线与三锥轴线夹角tg：tgtgtgtgtgtg肋板顶点位置： 肋板顶点在支岔参考系x,y,z或x,y,z中的坐标系值为：由坐标变换式肋板中面与主岔，支岔中面相贯线的水平投影长度a，顶端与底端距离2b：a= b=肋板中面与主岔，支岔锥面相交曲线上各点坐标值：在主岔参考系中：，～在支岔参考系中：，～在肋板平面参考系中:主岔，支岔两锥对肋板中央截面作用力：主岔锥作用于肋板中央截面上的垂直分力：其中 P=1415.96kN/m主岔锥作用于肋板中央截面上的水平分力H其中 H=12810.88+876.1-7986.42=5700.56kN支锥岔作用于肋板中央截面上垂直分力：其中P=1415.96kN/m支岔锥作用于肋板中央截面上的水平分力H其中 H=10933.05+898.75-5742.18=6089.62kN作用于肋板中央截面作用力V=V+V=10307.62+4924.55=15232.17kN，H=H+H=5700.56+6089.62=11790.18kN肋板宽度B和厚度t：肋板中央截面宽度B按岔管分岔角查得B/a=0.26B=1.3754m，肋板厚度t=，取t=100mm肋板强度校核:主应力 支岔锥中面与肋表面交线上的各点坐标：（～）其中主岔锥中面与肋表面交线上的各点坐标：（～）其中当及或及时，可求得两交线边界值。8.1.2.2二号岔管(1).岔管壳体体形设计主锥管腰线转折角，主岔腰线转折角，支岔腰线转折角=18 ，分岔角，最大公切球半径R腰线转折角：，w,公切球半径R：4=3.5cos12+A4=3cos12+A4=1.75cos18+A本体三锥沿腰线节距：SSSSSSS (2).肋板计算三锥两两交线与三锥轴线夹角tg：tgtgtgtgtgtg肋板顶点位置：肋板顶点在支岔参考系x,y,z或x,y,z中的坐标系值为： 由坐标变换式肋板中面与主岔，支岔中面相贯线的水平投影长度a，顶端与底端距离2b：a=b=肋板中面与主岔，支岔锥面相交曲线上各点坐标值：在主岔参考系中：，～在支岔参考系中：，～ 在肋板平面参考系中:主岔，支岔两锥对肋板中央截面作用力：主岔锥作用于肋板中央截面上的垂直分力：其中P=1431.57kN/m主岔锥作用于肋板中央截面上的水平分力H其中 H=10260.83+701.71-6396.7=4565.84kN支锥岔作用于肋板中央截面上垂直分力：其中P=1431.57kN/m 支岔锥作用于肋板中央截面上的水平分力H其中H=10988.21+903.28-5771.15=6120.34kN作用于肋板中央截面作用力V=V+V=8255.85+4949.39=13205.24 kN，H=H+H=4565.84+6120.34=10686.18kN肋板宽度B和厚度t：肋板中央截面宽度B按岔管分岔角查得B/a=0.26B=1.222m，肋板厚度t=，取t=100mm肋板强度校核:主应力支岔锥中面与肋表面交线上的各点坐标：（～）其中主岔锥中面与肋表面交线上的各点坐标： （～）其中当及或及时，可求得两交线边界值。8.1.2.3三号岔管(1).岔管壳体体形设计主锥管腰线转折角，主岔腰线转折角，支岔腰线转折角=18，分岔角，最大公切球半径R腰线转折角：，w,公切球半径R3.5=3cos12+A3.5=1.75cos12+A 3.5=1.75cos18+A本体三锥沿腰线节距：SSSSSSS(2).肋板计算三锥两两交线与三锥轴线夹角tgtgtgtgtgtg tg肋板顶点位置：肋板顶点在支岔参考系x,y,z或x,y,z中的坐标系值为：由坐标变换式 肋板中面与主岔，支岔中面相贯线的水平投影长度a，顶端与底端距离2b：a=b=肋板中面与主岔，支岔锥面相交曲线上各点坐标值：在主岔参考系中：，～在支岔参考系中：，～在肋板平面参考系中:主岔，支岔两锥对肋板中央截面作用力：主岔锥作用于肋板中央截面上的垂直分力：其中 P=1447.18kN/m主岔锥作用于肋板中央截面上的水平分力H其中 H=7882.43+539.06-4913.99=3507.5kN支锥岔作用于肋板中央截面上垂直分力：其中P=1447.18kN/m支岔锥作用于肋板中央截面上的水平分力H 其中H=8480.54+697.14-4554.09=4623.59kN作用于肋板中央截面作用力V=V+V=6342.2+3819.87=10162.07kN，H=H+H=3507.5+4623.59=8131.09kN肋板宽度B和厚度t：肋板中央截面宽度B按岔管分岔角查得B/a=0.26B=1.0712m，肋板厚度t=，取t=100mm肋板强度校核: 主应力支岔锥中面与肋表面交线上的各点坐标：（～）其中主岔锥中面与肋表面交线上的各点坐标：（～）其中 当及或及时，可求得两交线边界值。8.2水力计算及壁厚计算8.2.1正常运行情况最高压力及壁厚计算正常蓄水位为231m，水头差H=109.97m，Q=186.25m，z=-14.7m，H，管道中最大流速V，水锤波传播速度c=1200m/s，导叶有效关闭时间T，水锤常数，压力管道长度L，阀门开度变化时管道中水流动量的相对变化率，丢弃满负荷情况起始开度，＞1，水锤为极限水锤。1号岔管：正常运行情况最高压力P=静水压力+水锤压力=按膜应力计算管壁厚度：k,r=4m,,焊缝系数，半锥顶角，，考虑到锈蚀及钢板厚度负偏差补给2mm， 按局部应力计算管壁厚度：，，管壁最小厚度t=D/800+4=14mm比较取较大值2号岔管:正常运行情况最高压力P=静水压力+水锤压力=按膜应力计算管壁厚度：k,r=3m,,焊缝系数，半锥顶角，，考虑到锈蚀及钢板厚度负偏差补给2mm，按局部应力计算管壁厚度：，，管壁最小厚度t=D/800+4=12.75mm比较取较大值3号岔管：正常运行情况最高压力P=静水压力+水锤压力= 按膜应力计算管壁厚度：k,r=3m,,焊缝系数，半锥顶角，，考虑到锈蚀及钢板厚度负偏差补给2mm，按局部应力计算管壁厚度：，，管壁最小厚度t=D/800+4=11.5mm比较取较大值8.2.2特殊运行情况最高压力及壁厚计算校核洪水位为239m，水头差H=105.12m，Q=194.84m，z=-15.4m，H，管道中最大流速V，水锤波传播速度c=1200m/s，导叶有效关闭时间T，水锤常数，压力管道长度L，阀门开度变化时管道中水流动量的相对变化率，丢弃满负荷情况起始开度，＞1，水锤为极限水锤。1号岔管：正常运行情况最高压力P=静水压力+水锤压力= 按膜应力计算管壁厚度：k,r=4m,,焊缝系数，半锥顶角，，考虑到锈蚀及钢板厚度负偏差补给2mm，按局部应力计算管壁厚度：，，<39mm，满足要求。2号岔管:正常运行情况最高压力P=静水压力+水锤压力=按膜应力计算管壁厚度：k,r=3m,,焊缝系数，半锥顶角，，考虑到锈蚀及钢板厚度负偏差补给2mm，按局部应力计算管壁厚度：，， <35mm,满足要求。3号岔管：正常运行情况最高压力P=静水压力+水锤压力=按膜应力计算管壁厚度：k,r=3m,,焊缝系数，半锥顶角，，考虑到锈蚀及钢板厚度负偏差补给2mm，按局部应力计算管壁厚度：，，<31mm，满足要求。8.3抗外压稳定校核临界外压采用经验公式计算1号岔管：管壁厚度t=39mm，半径r=4000mm，钢材屈服点，2号岔管：管壁厚度t=35mm，半径r=3500mm，钢材屈服点， 3号岔管：管壁厚度t=31mm，半径r=3000mm，钢材屈服点，抗外压稳定系数K，径向均布外压力标准值PK