引水式水电站水力学计算设计大纲范本概要

FJD34260 FJD

水利水电工程技术设计阶段

引水式水电站水道水利学

计算大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1998年1月

1

水电站技术设计阶段

引水式水电站水道水力学计算大纲

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勘测设计研究院

年月

2

目次

1. 引言 (4)

2. 设计依据文件和规范 (4)

3.基本资料 (4)

4.计算原则与假定 (6)

5.计算内容与方法 (6)

6.观测设计 (15)

7.专题研究 (16)

8.应提供的设计成果 (16)

3

4

1 引言

工程位于 ,是以 为主, 等综合利用的水利水电枢纽工程。水库最高洪水位 m,正常蓄水位 m,死水位 m ，最大坝高 m 。电站总装机容量 MW,单机容量 MW,共 台,保证出力

MW

电站设计水头 m,最大水头 m,最小水头 m 。电站最大引用流量 m 3

/s

本工程初步设计于 年 月审查通过。

2 设计依据文件和规范

2.1

(1) 工程可行性研究报告

;

(2) 工程可行性研究报告审批文件

; (3) 工程初步设计报告;

(4) 工程初步设计报告审批文件; (5) 2.2 主要设计规范

(1)SDJ 12—78 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分) (试行)及补充规定; (2)SD 134—84 水工隧洞设计规范;

(3)SD 303—88 水电站进水口设计规范(试行); (4)SD 144—85 水电站压力钢管设计规范(试行); (5)DL/T 5058-1996 水电站调压室设计规范;

(6)DL/T 5079-1997 水电站引水渠道及前池设计规范 (7)SL 74—95 水利水电工程钢闸门设计规范； (8)SDL 173—85 水力发电厂机电设计技术规范。

3 基本资料

3.1 工程等级及建筑物级别

(1)根据SDJ 12—78规范表1确定本工程为

(2)根据引水系统工程在水电站枢纽中所处的位置及其重要性,按SDJ 12—78确定建筑物级别为

3.2

(1)各种频率下的洪水流量,和经水库调节后相应的下泄流量; (2)多年平均流量; (3) 3.4

设计计算中常用的各种水位流量资料如表1。

5

表1 水位流量表

3.5

(1)最大坝高、坝型;

(2)进水口主要高程及尺寸:

进口底板高程及喇叭口尺寸、进口曲线型式

;

进口工作闸门中心线桩号、及其底版高程及孔口尺寸; 渐变段长度及尺寸;

(3)引水隧洞直径、长度，渐变段末端桩号,隧洞起点底板或中心线高程,调压室与隧洞中心线交点处桩号及高程

; (4)调压室的体型、尺寸

,

(5)压力管道主管直径、长度、坡度、弯段转弯半径，支管直径、长度、分岔型式,水轮

3.6 机电设备及其主要参数 (1)机组额定转速 r/min; (2)机组飞逸转速 r/min; (3)机组轴向总推力 t; (4)机组旋转方向 ;

(5)机组飞轮力矩GD 2 t/m 2

; 3.6.1

(1)水轮机型号为 ,转轮直径D 1= m; (2)水轮机的特性曲线;

(3)水轮机调速时间 s,及其行程曲线图;

(4)涡壳进口尺寸,涡壳设计最大水头H= m, 涡壳长度为 m,平均流速为 m/s; (5)尾水管型式 ,中心线长度 m,平均流速 m/s; (6)水轮机安装高程 m,水轮机吸出高度H s = m 3.6.2

(1)额定容量 MVA; (2)额定电压 V; (3)额定电流 A; (4)额定功率 ;

(5)额定频率 s -1

; (6)相 数 3.7 运行方式

根据水电站的运行方式,决定引水道的水力计算条件,

6

(1)丢弃负荷时,考虑瞬时全部关机，负荷从100 ％→0;相应的流量由Q max →

0; (2)加负荷时，考虑其他机组正常运行时，瞬时开最后一台机组,管道内流量由Q p →(Q

p ＋q)

4 计算原则与假定

4.1

(1)引水系统的水力计算,除执行本《大纲》外

,还应符合有关规程、规范、标准的规定

(2)设计前应认真收集和分析有关水力计算的原始资料,落实电站的运行方式,并了解有

(3)

有关抽水蓄能电站水道水力设计，参见“抽水蓄能电站水道水力过渡过程计算大纲

4.2 设计假定

(1)根据建筑物的等级,确定洪水位的高程、下泄流量和相应的下游尾水位,作为设计的

(2)按照电站在电网系统中的位置和运行的条件,

(3)在计算调压室的最高和最低涌波以及进行压力管道内的水锤计算时,要计算电站的

1)

(4)引水系统水力计算选用糙率系数时,计算调压室内最高涌波时取小值,计算最低涌波取大值。

5 计算内容与方法

5.1

7

在设计水头时损失应分段计算

:

(1)自进水口至调压室与隧洞交叉处;

(2)自调压室与隧洞交叉处到水轮机进口(即蜗壳进口);

(3)蜗壳尾水管至尾水出口(如有尾水洞及尾水调压室的电站也应计算在内)。 计算情况又分为:

(1)关机情况—采用小的糙率系数计算沿程损失; (2)开机情况— 5.3.1

水流通过的管道自进水口到尾水出口均应包括在内, (1)谢才公式(Chezy)(1775)

v ＝C(RJ)1/2

(1) 沿程损失：

式中：v 为断面平均流速; C 谢才系数;

R 断面的水力半径,即R ＝A/P ； J 为水力坡度; Δh f 沿程水头损失; L 隧洞或管道长度; A 断面积； P

(2)曼宁公式(Manning)(1890年)

C=(1/n)R

1/6

(3)

沿程损失：

n 为糙率系数;

A 过水面积; Q 过流量;

R

水力半径,园形断面 R ＝D/4; L 隧洞或管道长度； D 5.3.2

局部水头损失,可参照有关规范进行计算(如进水口部分可参照SD 303—88附录四……等)。其计算公式如下：

()

22

2R

c L v h f =∆()

43

4222L R A Q n h f ⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡=∆