工程概况和基本资料一、工程概况密云水库库区跨越潮、白两河，地处密云县城以北20km，两条河在密云县城以南约10km 处汇合成潮白河。

潮河和白河的最低分水岭在金沟，高程为130m，潮河水库和白河水库在金沟连通，库水位在130m高程以上合成一个水库——密云水库。

河流多年平均流量50.5m3/s。

密云水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。

水库各特征水位如下：死水位：▽126.0m正常高水位：▽157.50m设计洪水位：▽158.20m校核洪水位：▽159.50m坝顶高程：▽160.00m主要建筑物包括：（1）挡水建筑物有白河、潮河主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为白河主坝，高66.4m，潮河主坝高56m，各副坝高15.7m～39m不等。

（2）泄水建筑物①溢洪道：有潮河左岸第一、第二溢洪道。

第一溢洪道为正常溢洪道，底部高程▽140m，宣泄超过100年一遇的洪水，为5孔带胸墙式河岸溢洪道。

第二溢洪道为非常溢洪道，与第一溢洪道配合，宣泄1000年洪水，底部高程▽148.5m，为5孔开敞式河岸溢洪道。

②隧洞：a.白河左岸发电隧洞，用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄10000年一遇特大洪水。

进水塔进口底部高程为▽116.0m，洞径6m，洞长416m，底坡i=1/400，调压室为圆筒式，内径17.14m，调压室后接2根埋藏式压力管道，管径5.5m，管长125m。

b.潮河发电泄水隧洞，任务是施工导流，发电、灌溉、供水和泄水。

c.走马庄放空隧洞，只有在1000年一遇洪水时参加泄洪，平时不用，主要任务是紧急放空。

③坝下廊道：为施工期的临时建筑物，施工导流采取潮白两河分别导流的方式，故设白河导流廊道、潮河导流廊道，可宣泄20年一遇洪水，另有南石骆驼输水廊道，用以泄放3个流量的灌溉用水。

二、基本资料及设计依据1．有关密云水电站工程概况的简要说明如前述。

2．坝址地形图1张，比例为1：30003．坝型为斜墙土坝，依据发电量及装机容量，厂房按Ⅱ级建筑物设计。

4．电站下游尾水位最高尾水位：▽94.6m正常尾水位：▽93.50m单机满负荷出力时尾水位：▽91.84m最低尾水位：▽91.50m5．水电站装机容量60MW，共4台，厂房布置在右岸。

6．电站设计水头H=46.2m。

P7．水轮机型号：HL220-LJ-225设计流量：38.9m3/s转轮重量：14t轴向水推力：78t汽蚀系数：σ=0.165、△σ=0.027顶盖直径：3.4m8．蜗壳尾水管尺寸：见图所示。

5尾水管单位参数示意图（5-1）9．发电机型号：SF15-28/550 风道直径：8.4m 定子外径：6.5m 转子直径：4.9m 转子带轴重：82.6t 其他尺寸见图所示。

10．蝶阀尺寸：Ф3400mm 11．电气主接线：见图所示。

输电电压：110kV主变压器型号：SFL-40500/110 12．高压开关站面积：长×宽=70×60m 2 13．辅助设备①调速器型号：T-100调速器尺寸：1200×1500×1900mm②油压装置：MHY-1.7油压装置尺寸：Φ1000mm ，高2412mm 14．机旁盘数量：每台机组4块机旁盘每块尺寸：长×宽×高=800×400×2400mm 励磁盘数量：每台机组5块励磁盘每块尺寸：长×宽×高=800×900×1900mm 15．对外公路：右岸公路蜗壳主要参数的选择（主要参考《水力机械》第二版，水利水电出版社）依据《水力机械》第二版P98知圆断面金属蜗壳的进口断面的包角0?ϕ=；蜗壳进口断面的流量smQ C 39.38=，设计水头=46.2m,故蜗壳的进口断面平均流速c V 查《水力机械》第二版P99图4—30(a)曲线得sm V C 6.5=。

依据水轮机的型号HL220—LJ —225知《水力机械》第二版P162的附表五得：当水轮机的标称直径D 1=2250mm 时，金属蜗壳的座环外径为3650mm ，座环内径为3250mm ，因此此金属蜗壳的座环外半径为1925mm ，金属蜗壳座环的内半径为1625mm 。

座环示意图1如图所示：图1 座环尺寸 单位（mm ）蜗壳的水力计算 1、对于蜗壳进口断面依据《水力机械》第二版P100计算如下： 断面的面积：20max 657.66.53603459.38360m V Q F oC o C =⨯⨯==ϕ；断面的半径：m F C456.114.3657.6max ===πρ； 从轴中心线到蜗壳外缘的半径：m r R a 837.4456.12925.12max max =⨯+=+=ρ。

2、对于中间任一断面（参见规范）设i ϕ为从蜗壳鼻端起算至计算断面i 处的包角，则该计算断面处：max 360Q Q oii ϕ=；[i a i C r ϕρ=+；ii Cϕρ=+2i a i R r ρ=+。

其中：sm Q 3max657.6=，m 456.1max =ρ， m r a 925.1=。

对蜗壳的进口断面而言：0max [a C r ϕρ=+；0max /[?a C r ϕρ=+=，分别取i ϕ为0003075.....345、列表计算如下：图2 与座环蝶形相切的金属蜗壳圆形断面尺寸尾水管单线图的绘制根据前面已知的资料，结合水轮机的型号HL220—LJ —225，参考《水力机械》第二版可知：选用水轮机的标称直径为1 2.25D m =，当水轮机的出口直径21D D >的轴流式混流式水轮机，由《水力机械》第二版表4-17知：1h L 5B4D4h 6h 1L 5h2.64.52.72 1.35 1.35 0.675 1.82 1.22当1 2.25D m =时，h L 5B4D4h 6h 1L 5h5.85010.1256.120 3.038 3.038 1.519 4.095 2.745为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘形尾水管，弯肘形尾水管由进口直段、肘管和出口扩散段三部分组成。

1、 进口直锥段：查《水电站机电设计手册》——水力机械分册，1210.1920.432h h D m +== 进口锥管高度：3124 2.38h h h h h m =---=；对混流式水轮机，锥管的单边扩散角θ值可取7-9°。

出口直径4 3.038D m =，则锥管的单边扩散角04338.12D D arctgh θ-==。

进口锥管上下直径：3 1.05 2.25 2.363,D m ==⨯=2转轮出口直径D 。

2、肘管：肘管是一90变截面弯管，其进口为圆断面，出口为矩形断面，水流在肘管中由于转弯受到离心力的作用，使得压力和流速的分布很不均匀，而在转弯后流向水平段时又形成了扩散，因而在肘管中产生了较大的水力损失。

影响这种损失的最主要的因素是转弯的曲率半径和肘管的断面变化规律，曲率半径越小则产生的离心率越大，一般推荐使用的合理半径42(0.6 1.0)(0.6 1.0)R D φ==，外壁6R 用上限，内壁7R 用下限。

由《水力机械》标准混凝土肘管可得，6721 3.038 3.038,0.60.6 3.038 1.8228R m R m φ=⨯==⨯=⨯=。

3、出口扩散段：出口扩散段是一水平放置断面为矩形的扩散段，其出口宽度一般与肘管出口宽度相等，其顶板向上倾斜，0561211.5, 3.161,h h arctgL m L α-=== 2 6.041 4.5 6.75,L m m =∈=1顶板长度（23）D1219.202(3.5 4.5)7.87510.125L L L m D m m =+=∈=。

说明：因为算出的5B =6.12m<10m,所以尾水管出口扩散段之间不设中墩。

4、尾水段的高度总高度h 是由导叶底环平面到尾水管之间的垂直高度。

对于HL 水轮机由于直锥管环相连接，可取3212.507 2.25D D m D m ==>=。

因为12D D <，所以属于高比速混流式水轮机。

增大尾水管的高度h ，对减小水力损失和提高h ω是有利的，特别是对大流量的轴流式水轮机更为显著。

但对混流式水轮机尾水管中产生的真空涡带在严重的情况下不仅影响机组的运行而且还会延伸到尾水管地板引起机组和厂房的振动。

为了改善这一情况，常采取增大尾水管高度的办法，但将会增大开挖量，经过试验，比较对于高比速12.6h D >。

当16.593 2.6 5.85h m D m =>=，故满足要求。

5、尾水管单线图根据以上的数据绘制单线图（内、外半径分别与直锥管相切）如图3。

图3 尾水管单线图（单位：m ）拟定转轮流道尺寸根据《水电站机电设计手册》——水力机械分册，已知1' 1.0D m =时，230HL 型的尺寸可以求出1 2.25D m =时的转轮流道尺寸。

如图4。

图4 转轮流道尺寸（单位：m ）厂房起重设备的设计主要参考《水电站机电设计手册》——水力机械分册和《水电站厂房设计》——水利水电出版社。

吊运构件中最重的为发电机转子带轴重为82.6100T T <，且机组台数4n =。

故选1台单小车桥式起重机，型号为100/20T T 。

其具体数据如下：取跨度：16L m =； 起重机最大轮压：35.9T ； 起重机总重：77.3T ； 小车轨距：4400T L mm =； 小车轮距：2900T K mm =； 大车轮距；6250K mm =；大梁底面至轨道面距离：130F mm =； 起重机最大宽度：8616B mm =； 轨道中心至起重机外端距离：1400B mm =； 轨道中心至起重机顶端距离：3692H mm =； 主钩至轨面距离：1474h mm =；吊钩至轨道中心距离（主）：122655,1900L mm L mm ==； 副吊钩至轨道中心距离：321300,2355L mm L mm ==； 轨道型号：100QU 。

厂房轮廓尺寸主要参考《水电站机电设计手册》——水力机械分册和《水电站厂房设计》——水利水电出版社。

一、 主厂房总长度的确定：(一) 厂房总长度包括机组段的长度（机组中心距）、端机组段的长度和安装厂的长度。

如上图可知：总长12(1)c a L n l l l l =-+++其中n 为机组台数，c l 为机组间距，1l 为左边机组段长度，2l 为右边机组段长度，a l 为安装间长度。

1、组段的长度c l 的确定 (1)按蜗壳层推求c l ：蜗壳外包线尺寸以及蜗壳外 二期混凝土厚度。

11δ+=+R xL ，2+=-R xL 21δδ、1.2~1.5m 。