環(huán)境管理_引水式日調(diào)節(jié)電站畢業(yè)設(shè)計

目錄目錄 第第 1 章章 工程概況工程概況-1 1.1 工程概況-1 1.1.1 流域概況-1 1.1.2 流域開發(fā)概況-1 1.1.3 該樞紐的興建在國民經(jīng)濟中的意義-1 1.2 水庫及主要建筑物的特征-1 第第 2 章章 基本資料基本資料-3 2.1 水文特征-3 2.1.1 年徑流-3 2.1.2 設(shè)計洪水-3 2.1.3 年沙量及氣象-4 2.2 工程地質(zhì)-4 2.2.1 地質(zhì)概況-4 2.2.2 廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問題-4 2.2.3 對外交通-5 2.2.4 建筑材料-5 第第 3 章章 水輪機選型設(shè)計水輪機選型設(shè)計-6 3.1 機組臺數(shù)與單機容量的選擇-6 3.1.1 水輪機的選型原則和任務(wù)-6 3.1.2 機組臺數(shù)的選擇-6 3.1.3 單機容量的選擇-8 3.2 水輪機特征水頭的確定-8 3.2.1 最大水頭-8 max H 3.2.2 最小水頭-9 min H 3.2.3 設(shè)計水頭-10 r H 3.2.4 加權(quán)平均水頭-10 av H 3.3 水輪機型號及主要參數(shù)的選擇 -10 3.3.1 水輪機型號的選擇-10 3.3.2 HL220 型水輪機方案的主要參數(shù)選擇-10 3.3.3 HL230 型水輪機方案的主要參數(shù)選擇-14 3.3.4 兩種方案的比較分析-18 3.4 蝸殼的形式和尺寸的確定-18 3.4.1 蝸殼形式的選擇-18 3.4.2 蝸殼設(shè)計的基本要求-19 3.4.3 蝸殼主要參數(shù)的選擇-19 3.4.4 蝸殼的水力計算-20 3.5 尾水管形式和尺寸的確定-23 3.5.1 尾水管形式的選擇-23 3.5.2 尾水管尺寸的確定-24 3.5.3 尾水管的局部尺寸變動 -26 3.6 調(diào)速器的選擇-26 3.6.1 調(diào)速器形式的選擇-26 3.6.2 調(diào)速器工作容量的計算 -27 3.7 發(fā)電機的選擇-30 3.7.1 發(fā)電機的形式-30 3.7.2 水輪發(fā)電機的尺寸和重量 -31 第第 4 章章 壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計 -32 4.1 壓力管道的類型的選擇-32 4.2 壓力管道供水方式及分岔管類型的選擇-32 4.2.1 供水方式-32 4.2.2 分岔管-33 4.3 壓力管道的引近方式和進水方式的選擇-34 4.3.1 引進方式-34 4.3.2 進水方式-35 4.4 壓力管道尺寸-36 4.4.1 壓力管道直徑-36 4.5 調(diào)壓室的初步設(shè)計-36 4.5.1 調(diào)壓室的類型和布置方式 -36 4.5.2 調(diào)壓室的水位波動計算 -38 第第 5 章章 樞紐總體布置樞紐總體布置-40 5.1 廠房建筑物的組成-40 5.1.1 水電站廠房建筑物的組成 -40 5.1.2 水電站廠房的基本類型 -40 5.2 廠區(qū)布置的原則-41 5.3 廠房樞紐布置-41 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） III 5.3.1 主廠房-41 5.3.2 副廠房-42 5.3.3 變電站-42 第第 6 章章 水電站廠房設(shè)計水電站廠房設(shè)計-43 6.1 概述-43 6.1.1 水電站廠房的作用-43 6.1.2 水電站廠房的基本要求： -43 6.1.3 水電站廠房的基本類型 -43 6.1.4 水電站廠房的組成-44 6.2 廠房內(nèi)部布置-45 6.2.1 下部塊體結(jié)構(gòu)的布置-45 6.2.2 水輪機層布置-46 6.2.3 發(fā)電機層布置-49 6.2.4 尾水平臺布置-52 6.2.5 廠房的交通、采光、通風(fēng)、防潮、采暖、保安防火 -52 6.3 廠房輪廓尺寸的確定-53 6.3.1 主廠房長度-53 6.3.2 主廠房的寬度-54 6.3.3 主廠房的高度-55 6.4 廠房結(jié)構(gòu)布置-57 6.4.1 概述-57 6.4.2 主廠房的分縫與止水-58 6.4.3 主廠房結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的傳力過程 -58 6.4.4 主廠房結(jié)構(gòu)組成及作用 -58 結(jié)束語結(jié)束語-60 謝辭謝辭-61 參考文獻參考文獻-62 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第第 1 章章 工程概況工程概況 1.11.1 工程概況工程概況 1.1.11.1.1 流域概況流域概況 永定河為河海流域五大水系之一。上游分為兩大水系，北支為洋河，南支為桑干 河，在官廳以上 30km 處的朱關(guān)屯匯合，永定河在官廳以上流域面積為 47000km2,永定 河自官廳至三家店河道 110km，落差 330m,平均坡降 1/300，區(qū)間流域面積 1600km2， 河道穿行于軍都山峽谷之中，統(tǒng)稱為官廳山峽。官廳水庫于 1955 年建成，運用以來對 防洪起了巨大作用，經(jīng)水庫調(diào)蓄上游來水，均勻下泄，以滿足下游工農(nóng)用水的需要。 1.1.21.1.2 流域開發(fā)概況流域開發(fā)概況 官廳山峽流域具有豐富的水資源，目前已經(jīng)開發(fā)的有：官廳水電站，下馬嶺水電 站，下葦?shù)晁娬荆约跋掠蔚娜业晁l等，同時在官廳山峽的下游，又建造了梯 級開發(fā)電站，即安家莊 I、II 級電站。 1.1.31.1.3 該樞紐的興建在國民經(jīng)濟中的意義該樞紐的興建在國民經(jīng)濟中的意義 該電站為引水式日調(diào)節(jié)電站，在華北電網(wǎng)上擔(dān)任峰荷與調(diào)相任務(wù)，對改變?nèi)A北地 區(qū)用電緊張狀態(tài)，充分合理利用水能資源，緩解電力系統(tǒng)高峰供電的緊張狀態(tài)起積極 作用，向陽口 II 級電站的興建，對提高京津唐電力系統(tǒng)的靈活性，充分利用水能，具 有十分重要的意義。 1.21.2 水庫及主要建筑物的特征水庫及主要建筑物的特征 該電站在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰與調(diào)相的任務(wù)，其日調(diào)節(jié)水庫為大青巖水庫，入庫徑流 由官廳水庫控制，所以用官廳水庫下泄流量作為本電站的發(fā)電水量，而官廳水庫的出 庫年徑流系列及均值為 14.04 億立米（19551972 年）作為大青巖水庫入庫系列的均 值。 電站首部為攔河壩，位于豐沙線沿河城車站和幽州車站之間的大青巖壩址上游距 幽州車站 2.8km，下有距沿河城車站 3.2km，攔河壩采用重力壩，其主要數(shù)據(jù)如下： 最大壩高 27.5m 壩頂高 5.0m 壩長 112.5m 正常高水位 409.0m 最高洪水位 409.0m 死水位 405.0m 總庫容 645 萬 3 m 調(diào)節(jié)庫容 245 萬 3 m 壩頂高程 411.0m 最大泄流量 2200 sm3 溢流壩段長 27.5m 非溢流段長 27.5m 最大單寬流量 32.7 sm3 發(fā)電引水隧洞全長 4876.6m，進口底高程 395.0m，縱坡 2.3%，圓形斷面，洞徑 7.5m，沿洞線主要穿過中厚層硅質(zhì)灰?guī)r，走向與洞線近正交，中段穿過霏細(xì)巖石。沖 沙導(dǎo)流隧洞位于攔河壩左岸，施工期間可作導(dǎo)流用，建成后用以沖砂，放空水庫及分 泄部分洪水用，洞長 219.8m，直徑 5.0m，進口底高程 388.0m，縱坡 6.6%，出口底高 程 388.5m，其最大最小流量分別為 156和 126。為了利于沖砂以保護發(fā)電洞，sm3sm3 沖砂洞進口在壩上有 30m 處，位于發(fā)電洞下部，形成雙層進水口。高壓管道穿過薄層， 厚層和中層硅質(zhì)灰?guī)r，穿過 F5 斷層。主管直徑 3.4m，高壓管道全部采用鋼板襯砌。 電站廠房在向陽口村上游 300m 處，靠永定河左岸，該處河岸為 70m 高的陡壁，廠 址放在斷層下盤緊靠陡壁的基巖上，考慮到沿河城大斷層為活動性斷面，因此，將變 電站與廠房按“一”字型布置在斷層底基巖上。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第第 2 章章 基本資料基本資料 2.12.1 水文特征水文特征 2.1.12.1.1 年徑流年徑流 向陽口級水電站的日調(diào)節(jié)水庫為大青巖水庫，入庫徑流由上游的官廳水庫控制， 故官廳水庫的下泄水量作為本電站的發(fā)電水量，區(qū)間來水很少，考慮該部分水量可與 水庫蒸發(fā)及水流下泄的沿程損失互為補償，所以不另行計算。 官廳水庫出庫年水量采用官廳建庫運行以來（1955-1972）的 17 年出庫年徑流系 列及均值 14.04 億立米作為大青巖水庫的入庫系列和均值。 表 2.1 17 年的出庫年徑流系列（流量單位：億） 3 m 時段55-5656-5757-5858-5959-6060-6161-6262-6363-64 流量 23.686.26418.814.4127.7413.3813.8215.627.3 時段 64-6565-6666-6767-6868-6969-7070-7171-72 流量 17.82 10.517.5718.1711.4811.9112.637.54 2.1.22.1.2 設(shè)計洪水設(shè)計洪水 壩址，廠址的洪水由兩部分組成，其一為官廳大青巖，官廳向陽口的區(qū) 間洪水，其二為官廳水庫下泄洪水。 廠址的設(shè)計洪水按官廳向陽口間 50 年一遇洪水加官廳水庫下泄 600計算，sm3 校核洪水按區(qū)間 50 年一遇洪水加官廳下泄 600計算。sm3 表 2.2 洪峰流量（）sm3 斷面設(shè)計校核 大青巖壩址910+600=15101600+600=2200 向陽口廠址1800+600=24003000+600=3600 表 2.3 向陽口 II 級電站尾水位與流量關(guān)系如下表 水位（m）348.6349.5350351352 流量（）sm3058106265480 水位（m）353354355356357 流量（）sm37601150175025703540 2.1.32.1.3 年沙量及氣象年沙量及氣象 大青巖入庫沙量，主要由官廳水庫下泄沙量決定，自 1955-1972 年資料，官廳水 庫下泄沙量的均值為 163 萬噸，可作為大青巖水庫年均入庫泥沙量。本流域處于山區(qū)， 夏季炎熱多雨，冬季寒冷少雨，年平均降雨量 536mm，主要集中在 7，8 月份。各年平 均氣溫變化不大，均值約為 11.7,年內(nèi)氣溫變化大，六月份最高氣溫 40.2，二月 份最低氣溫-22.9。 2.22.2 工程地質(zhì)工程地質(zhì) 2.2.12.2.1 地質(zhì)概況地質(zhì)概況 永定河由官廳流入官廳山峽，出三家店流向華北平原，河道寬約 50150m，河床 是不對稱得階梯狀，河流兩岸山澗溝谷發(fā)育與河床呈羽毛狀排列，切割較深，河床坡 底較陡，呈“V”字型。 工作區(qū)出露的巖石，主要為遠古界震旦系薊縣統(tǒng)，霧逆山咀硅質(zhì)灰?guī)r，含礫石英 砂巖，還有少量零分布的火層巖和變質(zhì)巖，第四系松散堆積物主要是河床沖積層和山 坡上的堆積物及崩積物 。向陽口區(qū)以沿河城大斷裂為代表的祁呂賀蘭山字型起控制作 用。 本區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要由三組，一組走向 NM320340；一組走向為 NE2040;一 組走向為 NE5070，另外層間錯動為較發(fā)育，基本順層，局部均層斷裂互相交錯，構(gòu) 成棋盤格式，但由于主要應(yīng)力的不均衡性，北東向一組數(shù)量少。 本地區(qū)地震烈度，根據(jù)地震地質(zhì)大隊建議，基本烈度為 7 度。本區(qū)河水，地下水 對混凝土無侵蝕性。 2.2.22.2.2 廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問題廠區(qū)工程地質(zhì)條件和問題 廠區(qū)位于向陽口村的西南側(cè)，永定河左岸，岸坡陡立，成 6576 度角與河床沙礫 石層相接，山坡局部為坡積物所覆蓋，陡崖巖體為震旦紀(jì)霧迷山咀硅質(zhì)條帶灰?guī)r，陡 坡頂以上緩坡部分為順層侵入的霏細(xì)石。 廠區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造主要受沿河大斷層的控制，該斷層沿左岸坡角切過，走向 NE60,傾 向 SE,傾角 70，斷層在平面上呈舒緩坡狀，破碎帶寬度較大，在本區(qū)近 300m，是祁 呂系代表性斷裂，近期活動比較明顯。 本區(qū)是可以修建廠房的，但廠房時應(yīng)該在斷層的一盤（下盤緊靠陡崖）為宜。 調(diào)壓井跨度較大，據(jù)目前資料分析井筒下部三分之二段處于巨厚層硅質(zhì)灰質(zhì)巖中， 巖坡平緩（傾角 3 度）對洞壁穩(wěn)定是有利的，但上部三分之一處于霏細(xì)巖中，高角度 裂隙發(fā)育對洞壁及洞頂穩(wěn)定均十分不利，設(shè)計時應(yīng)引起重視。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 高壓管道段一般布置在工程地質(zhì)條件較好，只在叉管水平段因巖層產(chǎn)狀平緩，且 臨近沿河城大斷裂，巖石相對破碎，工程地質(zhì)條件稍差，應(yīng)做好襯砌和防滲措施，各 段 f，k 建議如下： 表 2.4 f，k 樁號布置措施 樁號4+889.64+922.14+951.64+983.755+021.1 F4-6 4 3-4 1 K600 250-320 320-400 60 廠房設(shè)置在沿河城大斷裂北西側(cè)一盤上，廠基巖石為中厚硅質(zhì)灰?guī)r，由于受斷層 影響，完整性稍差，但其承載力已滿足要求，過廠基的斷層規(guī)模不大，對建筑物穩(wěn)定 性無影響，只按一般斷層處理即可，廠房后邊坡完整性較好，建議按 75 度削坡，但對 中下部之薄層硅質(zhì)灰?guī)r，建議進行表面噴漿保護，以防其在外力作用下風(fēng)化坍塌。 2.2.32.2.3 對外交通對外交通 現(xiàn)有交通運輸條件：有豐（臺）沙（城）鐵路沿本工程附近通過，距壩址附近車 站為豐沙 I 線，幽州車站（在壩址上游約 2.3km）和沿河城車站（在壩址下游約 3.2km，距廠址約 9km）對外交通公路，現(xiàn)有沿河城村至齋堂的簡易公路，接齋堂至雁 翅通往北京的公路干線，可通汽車，由沿河城至齋堂的公路大約 1.5km，目標(biāo)較低，需 進行適當(dāng)?shù)男奚?，可達四級標(biāo)準(zhǔn)，可作為電廠永久對外交通線。 施工場內(nèi)交通，擬將舊同（大同）塘公路適當(dāng)修善，作為施工期主要場內(nèi)交通， 其中由大青巖壩址至向陽口廠址間約 13km 長的公路做成永久公路，大部件（主變壓器 運輸重 40 多噸）運輸擬由沿河城車站或雁翅車站卸車后，用 60 噸拖車由公路運至廠 區(qū)。 2.2.42.2.4 建筑材料建筑材料 料廠位于沿河城村附近，距大青巖壩址 7-9km，距廠址 4-6km，運距較遠，但交通 方便，位于同塘公路線上，存在的問題是占農(nóng)口較多，儲量可滿足要求，質(zhì)量除含泥 量較大，施工需進行沖洗外，一般也滿足要求.。 第第 3 章章 水輪機選型設(shè)計水輪機選型設(shè)計 水輪機是水電站中最主要的動力設(shè)備之一，它關(guān)系到水電站的工程投資，安全運 行和經(jīng)濟效益等重大問題，因此在水能規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)水電站水頭和負(fù)荷的工作 范圍，正確地進行水輪機選擇是水電站設(shè)計的主要任務(wù)之一。 3.13.1 機組臺數(shù)與單機容量的選擇機組臺數(shù)與單機容量的選擇 3.1.13.1.1 水輪機的選型原則和任務(wù)水輪機的選型原則和任務(wù) （一）水輪機選型的一般原則為： （1）機型的技術(shù)特性應(yīng)適應(yīng)該電站的水資源條件。 （2）盡可能縮短水電站的施工期，使機組早日投產(chǎn)，滿足國民經(jīng)濟的需要。 （3）水輪機的運行穩(wěn)定可靠，機動靈活，滿足安全供電。 （4）力求水輪機的平均效率較高，使水電站獲得較大的動能效益，盡可能降低水 電站造價，做到經(jīng)濟合理。 （5）考慮到供貨的現(xiàn)實性，中小型水電站的水輪機要符合通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn) 化、的要求。 （6）水輪機的制造、運輸、安裝、運行方便。 上述原則應(yīng)根據(jù)水電站的具體條件，權(quán)衡利弊，選出技術(shù)上先進可靠、經(jīng)濟上合 理的水輪機方案。 （二）水輪機選型的主要任務(wù)是： （1）確定水輪機的特征水頭（最大水頭、最小水頭、設(shè)計水頭、加權(quán)平均水頭等） 。 （2）選擇水輪機的臺數(shù)和型號。 （3）選定水輪機的標(biāo)稱直徑、額定轉(zhuǎn)速、吸出高程、安裝高程等參數(shù)。 （4）確定水輪機的蝸殼和尾水管的型式和尺寸。 （5）確定調(diào)速器、油壓裝置的型式和尺寸。 （6）估算發(fā)電機的尺寸和重量等。 3.1.23.1.2 機組臺數(shù)的選擇機組臺數(shù)的選擇 水電站的裝機容量等于機組臺數(shù)和單機容量的乘積。根據(jù)已確定的裝機容量可以 擬定出不同的機組臺數(shù)方案。當(dāng)機組臺數(shù)不同時，單機容量不同，水輪機的轉(zhuǎn)輪直徑、 轉(zhuǎn)速也就不同，有時甚至水輪機的型號也會改變，從而引起水電站的工程投資、運行 效率、運行條件以及產(chǎn)品供應(yīng)等情況的變化。 目前上不可能從理論計算上求得合理的單機容量，因此在選擇機組臺數(shù)時應(yīng)從下 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 列幾方面綜合考慮： （1）機組臺數(shù)與機電設(shè)備制造的關(guān)系 機組臺增多時，機組單機容量減小，尺寸減小，因而制造及運輸都比較容易，這 時由于制造能力和運輸條件較差的地區(qū)是有利的。但實際上小機組單位千瓦消耗的材 料多，制造也較麻煩，故一般都希望選擇較大的機組。 （2）機組臺數(shù)與水電站投資的關(guān)系 機組臺數(shù)較多時，不僅機組本身的單位千瓦造價較高，而且隨著機組臺數(shù)的增加， 相應(yīng)的閥門、管道、調(diào)速器，輔助設(shè)備和電器設(shè)備的套數(shù)就要增加，電器結(jié)線也較復(fù) 雜，廠房平面尺寸也需加大，機組的安裝維護工作量也將增加，因此從這些方面來看， 水電站的單位千瓦的投資將隨機組臺數(shù)的增加而增加。但另一方面，采用小機組則廠 房的起重能力、安裝場地、基坑開挖量都可縮減，因此又可減少一些水電站的投資。 總的來說機組臺數(shù)變化要引起水電站投資變化，在大多數(shù)情況下，機組臺數(shù)增多將增 大投資。 （3）機組臺數(shù)與水電站運行效率的關(guān)系 當(dāng)機組數(shù)目不同時水電站水輪機的平均效率也不同。機組臺數(shù)增多能夠增加水電 站的電能，但當(dāng)增多到一定程度，在增多時對水電站的運行效率就不會有顯著的影響 了。當(dāng)水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任基荷工作時，選擇機組臺數(shù)少，可使水輪機在較長時 間內(nèi)以最優(yōu)工況運行，使水電站保持較高的平均效率。當(dāng)水電站擔(dān)任系統(tǒng)尖峰負(fù)荷時， 由于負(fù)荷經(jīng)常變化，而且幅度較大，為使每臺機組都可以高效率工作，就需要更多的 機組臺數(shù)。 此外，由于水輪機類型的不同，機組臺數(shù)對水電站平均效率的影響也不同。如： 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機，猶豫其高效率區(qū)比較寬廣，單機效率變化比較平穩(wěn)，故機組臺數(shù) 的增減對水電站平均效率的影響不大。但對軸流定槳式水輪機，當(dāng)出力變化時效率變 化就比較劇烈，因此增加機組臺數(shù)，對于提高水電站的平均效率就比較顯著。 （4）機組臺數(shù)與水電站運行維護工作的關(guān)系 當(dāng)機組臺數(shù)較多時，單機容量就小，水電站的運行方式機動靈活，機組發(fā)生事故 后所產(chǎn)生的影響小，檢修也較容易安排。但因運行操作次數(shù)隨之增加，發(fā)生事故的幾 率增高了，同時管理人員增多，運行費用也提高了。因此不宜選用過多的機組臺數(shù)。 上述各種因素既相互聯(lián)系又相互影響，不可能都一一滿足，所以在選擇機組臺數(shù) 時應(yīng)針對電站具體情況而定。為了水電站運行的可靠性和靈活性，一般不少于兩臺且 大多數(shù)情況下機組臺數(shù)用偶數(shù)。同時為了制造、安裝、運行維護及設(shè)備供應(yīng)的方便， 在一個水電站內(nèi)盡可能的選用同一型號的機組。 本設(shè)計為引水式水電站，電站的總裝機容量為 6 萬千瓦，屬中型水電站（2.5 萬 kw150 轉(zhuǎn)/分適用于 n150r/min，所以采用懸式水輪發(fā)電機。 3.7.23.7.2 水輪發(fā)電機的尺寸和重量水輪發(fā)電機的尺寸和重量 本設(shè)計選用 TS-550/79-28 型發(fā)電機，具體尺寸和示意圖如圖 3.5 所示： 圖 3.5 發(fā)電機尺寸示意圖 風(fēng)道直徑：8.4m；定子半徑：6.5m；轉(zhuǎn)子直徑：4.90m；轉(zhuǎn)子帶軸總重：82.6t。 1234567 891234 5 5.6 ,1.655 ,2.120 ,0.9 ,7.258 ,5.020 ,1.350 , 2.400 ,1.194 ,6.470 ,8.400 ,4.900 ,3.920 , 3.350 hm hm hm hm hm hm hm hm hm Dm Dm Dm Dm Dm 第第 4 章章 壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計壓力管道及調(diào)壓室的初步設(shè)計 壓力管道是從水庫或引水道末端的壓力前池或調(diào)壓室，將發(fā)電所需用水在有壓的 狀態(tài)下引入水輪機的輸水管。壓力管道坡度陡，布置靠近發(fā)電廠房，同時需要承受較 大的水壓力，其安全性和經(jīng)濟性受到特別的重視，對材料、工藝等也有不同于一般水 工建筑物的特殊要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 4.14.1 壓力管道的類型的選擇壓力管道的類型的選擇 根據(jù)其結(jié)構(gòu)及布置形式，主要分為明管、地下埋管、壩身管道和鋼襯鋼筋混凝土 管幾種類型。 （1）明管 根據(jù)管道材料不同常有以下幾種： 鋼管 直徑較大的鋼管有鋼板卷制焊接成焊接鋼管，廣泛應(yīng)用于中、高水頭電站。高水 頭、小流量、直徑在一米以下的地面壓力管道可采用無縫鋼管。 鋼筋混凝土管 鋼筋混凝土管造價低，經(jīng)久耐用，可就地制造，但管壁承受拉應(yīng)力的能力較差， 適用于水頭較低的中小型電站。 （2）地下埋管 當(dāng)受地形、地質(zhì)限制不宜布置明管時，可將壓力管道布置在地下巖體中，形成地 下埋管。根據(jù)巖體情況，埋管可以有以下幾種處理方式：不襯砌、錨噴或混凝土襯砌、 鋼襯混凝土襯砌。 （3）壩身管道 壩式水電站廠房緊靠壩布置，壓力管道穿過壩身，成為壩身管道。 （4）鋼襯鋼筋混凝土管 當(dāng)壓力管道的 HD 值較大，管壁需要承受較大的應(yīng)力時，為節(jié)省鋼材，同時減小鋼 管制作安裝的難度，可將鋼管外包鋼筋混凝土，形成鋼襯鋼筋混凝土管，由鋼襯和鋼 筋混凝土共同承擔(dān)。 結(jié)合本地區(qū)的地形、地質(zhì)條件，本設(shè)計選用鋼襯鋼筋混凝土管。 4.24.2 壓力管道供水方式及分岔管類型的選擇壓力管道供水方式及分岔管類型的選擇 4.2.14.2.1 供水方式供水方式 壓力管道向廠房內(nèi)多臺機組供水的方式有以下幾種： （1）單元供水 一條壓力管道只向一臺機組供水，即單管單機供水，如圖（a）所示。這種方式的 優(yōu)點是：管道水流暢，水頭損失?。还艿罊z修或事故時不影響其他機組運行；一般可 以不設(shè)機組前的控制閥門；無分岔管，管道易于制作。缺點是：管道平面布置所占尺 寸大，工程量大，造價高。這種供水方式適用于水頭低而流量大、管道長度較短的水 電站。 a-單元供水 b-聯(lián)合供水 c-分組供水 圖 4.1 壓力管道的供水方式 （2）聯(lián)合供水 在一條壓力管道的末端分岔后分別向廠房內(nèi)全部機組供水，即單管多機供水，如 圖（b）所示。這種方式的優(yōu)點是：節(jié)省了管道工程量，降低造價。缺點是：需要設(shè)置 受力與結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的分岔管；水頭損失較大；為保證機組檢修時互不影響，需要在每 臺機組前設(shè)控制閥門；當(dāng)總管事故或檢修時，所有機組都將停止運行，若電站裝機容 量占系統(tǒng)比重較大，將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。這種供水方式適用于水頭高、管道長的水電 站。 （3）分組供水 一條壓力管道的末端分岔后分別向廠房內(nèi)部分機組供水，即多管多機供水，如圖 （c）所示。這種供水方式介于上述兩種方式之間，適用于管道較長、機組臺數(shù)多的水 電站。 本設(shè)計水頭較高、流量不大，所以本設(shè)計選用聯(lián)合供水，壓力管道從正面進入廠 房。 4.2.24.2.2 分岔管分岔管 壓力管道的分岔方式有 Y 型和 y 型。前者對水流的分配對稱、均勻，缺點是機組 臺數(shù)較多時分叉段較長；后者的優(yōu)缺點與前者相反。本設(shè)計采用 Y 型分岔方式。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 1 2 3 圖 4.2 管道分岔方式 分岔管根據(jù)岔管的體型和固定方式，水電站常用的岔管有以下幾種： （1）貼邊岔管 貼邊岔管在相貫線的兩側(cè)用補強板加固。補強板與管壁焊接，可加于管外，也可 同時加于管內(nèi)和管外。貼邊岔管的特點是補強板的剛度較小（與加固梁比較） ，不平衡 區(qū)的內(nèi)水壓力有補強板和管壁共同承擔(dān)，適用于中、低水頭的 y 型地下埋管，特別適 用于支、主管直徑之比（d/D）在 0.5 以下的情況，此比值大于 0.7 時不宜采用貼邊岔 管。 （2）三梁岔管 三梁岔管是在主、支管的相貫線外側(cè)設(shè)置 U 形梁和腰梁，組成薄殼和空間梁系的 組合結(jié)構(gòu)。三梁岔管的典型布置有對稱 Y 形、非對稱 Y 形和三岔形。三梁岔管是國內(nèi) 外普遍采用的管型，可用于大、中型電站。由于加強梁中的應(yīng)力主要是彎曲應(yīng)力，材 料不能得到充分的利用。 （3）內(nèi)加強月牙肋岔管 月牙肋岔管是三梁岔管的一種發(fā)展。適用于內(nèi)壓高的明管和地下埋管。 （4）球形岔管 球形岔管是由球殼、主支管、補強環(huán)和內(nèi)部導(dǎo)流板組成。在內(nèi)壓作用下球殼應(yīng)力 僅為同直徑管殼環(huán)向應(yīng)力的一半，因此，球形岔管適用于高水頭、小流量電站。 （5）無梁岔管 無梁岔管是在球形岔管的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。適用于大型電站的地下埋管。 本設(shè)計采用無梁岔管。 4.34.3 壓力管道的引近方式和進水方式的選擇壓力管道的引近方式和進水方式的選擇 4.3.14.3.1 引進方式引進方式 壓力管道引進廠房的方式有以下幾種： a-正向引近；b-側(cè)向引近；c-斜向引近 圖 4.3 壓力管道的引近方式 （1） 正向引進 管道軸線與廠房縱軸線垂直。這種方式多在中、低水頭水電站中采用。如圖 （a）所示。 （2） 側(cè)向引進 管道軸線與廠房縱軸線平行。這種方式適用于中、高水頭水電站。如圖（b） 所示。 （3） 斜向引進 介于正向引進和側(cè)向引進之間，管道軸線與廠房縱軸線斜交成一定角度。 多用于分組供水和聯(lián)合供水的水電站。如圖（c）所示。 對本設(shè)計來說，水頭較高、流量不大，所以本設(shè)計選用集中供水，壓力管道從正 面引進廠房。 4.3.24.3.2 進水方式進水方式 壓力管道末端引水鋼管穿越廠房上游墻的方向常有以下兩種： （1）正向進水 引水鋼管垂直上游墻進入廠房與機組相連接。這種進水方式水流條件好，設(shè)備布 置較方便整齊。 （2）斜向進水 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 因樞紐總體布置及廠房設(shè)備布置的需要，引水鋼管斜穿上游墻進入廠房與機組連 接。采用這種方式進水時，引水鋼管不宜跨越伸縮縫，以免機組段不均勻沉降時危機 鋼管安全。 本設(shè)計采用正向進水