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1、水电站课程设计计算书目录一、设计课题错误!未定义书签。二、设计资料及规定错误!未定义书签。1、设计资料见课程设计指导书、任务书错误!未定义书签。2、设计规定错误!未定义书签。三、调压井稳定断面的计算错误!未定义书签。1引水道的水头损失计算错误!未定义书签。（1）局部水头损失计算错误!未定义书签。（2）沿程水头损失计算错误!未定义书签。2、引水道的等效断面面积计算错误!未定义书签。3、调压井稳定断面计算错误!未定义书签。四、调压井水位波动计算错误!未定义书签。1、最高涌波水位计算错误!未定义书签。1）、当丢弃负荷：3OOOOOKW时，采用数解法错误!未定义书签。2）、当丢弃负荷为45000150
2、00时，采用图解法：错误!未定义书签。2、最低涌波水位错误!未定义书签。1）丢弃负荷度为30000OKW时（数解法）错误!未定义书签。2）增长负荷度为30000.45000KW时（两种措施）错误!未定义书签。五.调整保证计算错误!未定义书签。1、检查正常工作状况下0水击压力错误!未定义书签。2、检查相对转速升高与否满足规范规定错误!未定义书签。六、参照文献错误!未定义书签。七、附图：错误!未定义书签。附图1:丢弃负荷时调压井水位波动图错误!未定义书签。附图2:增长负荷时调压井水位波动图错误!未定义书签。一、设计课题：水电站有压引水系统水力计算。二、设计资料及规定1、设计资料见课程设计指导书、任
3、务书；2、设计规定：（1）对整个引水系统进行水头损失计算；（2）进行调压井水力计算求稳定断面；（3）确定调压井波动振幅，包括最高涌波水位和最低涌波水位；（4）进行机组调整保证计算，检查正常工作状况下水击压力、转速相对值升高与否满足规范规定。三、调压井稳定断面0计算1、引水道的水头损失计算（1）局部水头损失计算表局部水头损失采用如下公式计算：2,匕u4J局2“局=褊WFQ表1局部水头损失计算表栏;引水建筑物部位及运行工况断面面积(m2)局部水头损失系数局部水头损失IO-6Q2(m)合计(m)1进水口拦污栅61.280.121.630.3072进口喇叭段29.760.105.763闸门井24.00
4、0.2017.724渐变段23.880.054.475隧洞进口平面转弯23.760.076.330.2036末端锥管段19.630.1013.247调压井正常运行19.630.1013.242.2048增一台负荷，从调压井流入管道19.631.50198.619压力引水管道上水平段平面转弯19.630.045.304.467IO下水平段平面转弯9.080.0849.5111斜井顶部立面转弯19.630.0911.9212斜井底部立面转弯9.080.0955.6913锥管9.080.0849.5114三台机满发1叉管19.630.3039.7215三台机满发2叉管19.630.4559.5816
5、一台机满发1叉管19.630.2735.7517一台机满发2叉管19.630.2735.7518蝴蝶阀9.080.1486.64本表计算中Q=102m3s,g=9.8ms2(2)沿程水头损失h程计算表沿程水头损失采用如下公式计算:程=n2lQ2表2沿程水头损失计算表其中栏1、2、3、4、5、6、7的流量Q为102m3s,根据压力管道有关参数表得7栏的流量为96.9,；8栏日勺流量为64.6,；9、10、11栏流量为32.3查规范和资料得到糙率n,进水口取0.013,隧洞取最小值0.012,压力管道取最大栏号引水道部位过水断面面积W(m2)湿周(m)水力半径R(m)引水道长(m)h程10Q2(m
6、)合计(m)1进水口喇叭口进水段29.7621.981.35406.04522.6590.0072闸门井段24.0020.001.20235.67624.1340.0133渐变段23.8818.641.281110.012603.3900.0224隧洞D=5.5M段23.7617.281.3756469.6543724.60.8155锥形洞段21.6516.491.31255.07423.1540.0116调压井前管段19.6315.711.250010.9821161.590.03771号叉管19.6315.711.250035.7468881.180.10981-2号叉管19.6315.7
7、11.250029.2156296.010.04092号叉管19.6315.711.250012.2323570.70.00410锥管段13.8513.191.05003.9719392.710.00311D=3.4段9.0810.680.850021.25320237.10.0560.013调压井前引水道的水头损失hw=局+程=(0.307+0.203)+(0.007+0.013+0.022+0.815+0.011+0.037)=1.415压力管道的水头损失(压力管道长度为113.3m,较长不计局部水头损失)h(tpQ=h程=0.109+0.040+0.004+0.0030.056=0.21
8、2整个引水系统的1水头损失Zh=%+%=0.212+1.415=1.627m2、引水道的等效断面面积计算/=工委JL其中L为调压井前引水道的长度1.二拦污栅长度+喇叭口进口段长度+闸门井段长度+渐变段长度+(D=5.5M洞段长度)+锥形洞段长度+调压井前管段长度=4.1+6.0+5.6+10.0+469.6+5.0+10.98=511.28m1.i计算表E栏号引水道部位过水断面fi(m2)Li(m)4fi(1)拦污栅61.284.10.067(2)喇叭口进水段29.766.00.202(3)闸门井段24.005.60.233(4)渐变段23.8810.00.419(5)D=5.5m23.764
9、69.619.764(6)锥形洞段21.655.00.231(7)调压井前管段19.6310.980.559引水道的等效断面面积:511.28 21.475=23.808 m23、调压井稳定断面计算为使求得的稳定断面满足多种运行工况的规定，上游取死水位，下游取正常尾水位状况计算净水头HO二上游死水位一下游正常尾水位二1082.0-1028.5=53.5mHI=HOiW-3WTOhw：引水道水头损失，大小为1.415hwo:压力管道沿程水头损失，大小为0.212mHI=Ho-%Lo-3X0.212=51.449m当三台机组满出力时，保证波动稳定所需的最小断面：F=k5-其中K的取值为1.0l.l
10、,为引水道总阻力系数f 23.808D=5.5m=-=-1：=4.284m/S取k=1.0则保证稳定所需要的最小断面为:-=156.46/四、调压井水位波动计算1、最高涌波水位计算(1)当丢弃负荷：300000kw时，采用数解法当上游为校核洪水位1097.35m,下游为对应的尾水位104L32m,电站丢弃两台机时，若丢荷幅度为30000一一OKW,则流量为63.6一OmVs,用数解法计算。2=_l2gFh01.为引水道的I长度为511.28mf引水道等效断面面积A 23.808F调压井稳定断面为156. 46m2%o引水道水头损失（1o = h局+h程）g取 9.8ms2Vo引水道水流流速Vo
11、=-=63,0=2.67m/sh局=(1.63+5.76+17.72+4.47+6.33+13.24)10663.663.6=0.20mh程=(4522.659+7624.134+12603.390+543724.6+7423.154+21161.59)X0.012X0.01263.663.6l06=0.348mhft)=h局+h程=0.20+0.348=0.548mX。=呼=鬻加511.2823.8082.672一=51.02gFk29.8156.460.548查书本P150图10-4得唧d=oo,则zma=0.1051.6+1097.35=1112.51m（2）当丢弃负荷为45000150
12、00kw时，采用图解法：当上游为校核洪水位1097.35m,下游为对应的尾水位1041.32m,电站丢弃两台机组时，若丢荷幅度为4500015000KW,则流量为96.531.OmVso运用图解法求解1、以横轴表达引水道流速V,以圆点向左为正（水流向调压室），向右为负；以纵轴表达水位z,以向上为正，向下为负，横轴相称于静水2、作辅助线曲线引水道水头损失曲线：”2高,=0.12+0.10+0.20+0.05+0.07+0.10+0.10+1.50=2.2411C=-Re=n0.012 1.37566 =87.882hf =Zv2511.28c2R 2g 2g87.8822 1.37562.24H
13、K2x9.8 2x9.8)v2 =0.232 M绘制Z=m-A=-2加曲线QFFT = 2/F=511.28x156.46=H6sgfV9.8123.808计算时段取值范围呜W，A州取值范围为3.9-4.6选用W4S2二空处=0.152,当丢弃负荷为45000kw15000kw时，流量96.531.0/5,F156.46流速4.05-1.30mso2=0.20F156.46Z=-A=-r-r=0.1524-0.204=0.6080.8FF绘制Av=m-z-九)曲线O98=-t=-4=0.0771.511.28v=(-z-.)=0.077(-z-h.采用matlab编程计算后画图，源代码如下:V
14、(1)=4.05-0.077*(0.608*4.05-0.8)dz(i)=O.608*v(i)-O.8dv(i)=0.077*(-1)*z(i)-0.232*v(i)*v(i)v(i+l)=v(i)+dv(i)z(i+l)=z(i)+dz(i)endr(1,:)=zr(2,:)=vr=r,其中，V(i)为流速矩阵，Z(i)为水位壅高矩阵，ClZ(i)为水位壅高增量矩阵,dv(i)为流速矩阵增量矩阵，v(1)为第一时段末的水的流速，z(l)为第一时段末调压井内水位的壅高，第二个后来时段的水位及流速如下表所示。V(ms)Z(m)VZ3.8850-2.1430-0.10461.56213.7804-
15、0.5809-0.21061.49853.56980.9176-0.29831.37043.27152.2880-0.36741.18912.90413.4771-0.41840.96572.48574.4428-0.45250.71132.03335.1541-0.47070.43621.56255.5903-0.47410.15001.08855.7404由表可知，最大壅高水位在5.59m5.74m之间，线性内插得最大壅高水位为5.67(图纸见附图1)。Zma=1097.35+5.67=1103.02m2、最低涌波水位：(1)丢弃负荷度为30000OKW时(数解法)当上游为死水位，下游为正
16、常尾水位时，若电站丢弃全负荷时(300000,流量变化为67.50m3s),因调压室水位到达最高水位时，水位开始下降，此时隧洞中的水流朝着水库方向流动，水从调压室流向进水口，因此水头损失应变为负值，水位抵达最低值称为第二振幅。=,0=S=2.835mS2gFhff23.808h局=(1.63+5.76+17.72+4.476.33+13.24)10667.567.5=0.220mh程二(4522.659+7624.134+12603.390+543724.6+7423.154+21161.59)X0.012X0.012X67.567.5106=0.391m。二卜局+h程=0.220+0.391
17、=0.611m,511.2823.8082.8352/t=52.2129.8156.46X0.611X。=乎=蜷h12查书本P150图10-4得互=0.08,则Z2=008X(-52.21)=-4.177m,Zmin=1082-4.177=1077.823m(2)增长负荷度为3000045000KW时(两种措施)当上游为死水位，下游为正常尾水位，增荷幅度为300()()45()0()KW,流量变化由68.5-102.5w3/5,流速2.884.3m/s。A、数解法Q102.5/Un=4.3msUf23.808m=68.5/102.5=0.668h局=(1.635.76+17.72+4.47+6
18、.3313.24)XIO6X102.5102.5=0.516mh程二(4522.659+7624.134+12603.390+543724.6+7423.154+21161.59)0.012X0.012102.5X102.510h5=0.902mh/sVt377.441102.32= 3.689w5aJzixlON/CW *9.819.81kNm1 2*2,l105cffl21.4 IO6 Aptz X 2.5w=977.073ms1435sI I 2*2.1x10”/加 1.4 106 Apa 1.7/?= 8629/S=931.056m/s_ LV + LbVh + LcVc 377.45
19、8 97.36+165.66Vm=L138.92=4.612，/s管道特性系数为上端931.0564.6122 9.8 Ix 63.5= 3.45当机组满负荷运行时，r0=l,pr0=3.45l,由于阀门从全开到全关的时间为7s,其中有效关闭时间为（=4.68s,一种相长t，=头=丝咽丝=0.298V4.68s,为间接水a931.056锤。管道日勺特性系数：=138.92x4.612gHH9.8163.54.68,由以上计算并查图9-4水锤类型鉴别图可知：该水锤为极限正水锤，由式9-15可得:= 0.24722x0.22-2-Cr-2-0.22max=0.24763.5=15.7w校核尾水管进
20、口处的真空度为尾水管进水口处的水锤压力:LbDb(Lq + c + LbMn97.36138.924.612X 0.247 = 0.038尾水管在进口断面出现为时的流速水头如下:1.842x9.81尾水管进口处的真空度区在89米之内，满足规定。2、检查相对转速升高与否满足规范规定该水电站的保证出力为1.07X10kw,水轮机型为HL211-LJ-225,对于混流式水轮机%=0.87；=0.8X4.68=3.44s,/?0=214.3rmin,GD2=10l24Cn2,f为水锤影响系数，根据管道特性曲线系数由图915得出f=l.12=产NoMT=_365xL07xl()43.744xl.l2=746%nGD2(213.4)210124根据书102页转速变化率计算原则：当机组容量占电力系统总容量的比重较大，且肩负调频任务时，SS宜不大于45%；当机组容量占电力系统总容量的比重不大或肩负基荷时，ma宜不大于55%；对斗叶式水轮机，加以宜不大于30%,因此，满足规定。六、参照文献水电站建筑物第二版马善定，汪如泽水工设计手册(水电站建筑物)华东水利学院水电站建筑物课程设计任务指导书青海大学水利电力学院水电站调压室设计规范DL/T5058-1996工程制图及CAD七、附图：附图1：丢弃负荷时调压井水位波动图附图2:增长负荷时调压井水位波动图
