精品文档i 欢迎下载FJD34260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FJD_____水电站技术设计阶段引水式水电站水道水力学计算大纲主编单位:主编单位总工程师：参编单位:主要编写人员：软件开发单位：软件编写人员：______ 勘测设计研究院年月2欢迎下载目次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欢迎。

下载4欢迎下载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 。

3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 /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 有关本工程的文件(1)工程可行性研究报告；⑵ 工程可行性研究报告审批文件 ⑶ 工程初步设计报告； ⑷工程初步设计报告审批文件有关的专题报告。

2.2主要设计规范水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 试行）及补充规定；水工隧洞设计规范；水电站进水口设计规范（试行）; 水电站压力钢管设计规范 （试行）;水电站调压室设计规范； 水电站引水渠道及前池设计规范 水利水电工程钢闸门设计规范； 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确定本工程为等工程。

(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 级。

3.2 技术设计阶段工程枢纽布置图提示：本设计阶段，各建筑物的布置图，应包括建筑物的体型尺寸、位置、高程、桩号3.3 水文资料（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） 厂房尾水出口处的水位流量关系曲线。

3.4水位资料设计计算中常用的各种水位流量资料如表1。

SDJ 12 — 78(SD 134 — 84(1) SD 303 — 88 (2) SD 144 — 85⑸ DL/T 5058-1996 ⑹ DL/T 5079-1997 (7)SL 74— 95(8) SDL 173 — 85（山区、丘陵区部分）3.5 建筑物主要控制桩号、高程、尺寸(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；进口检修闸门中心线桩号、底板高程及孔口尺寸；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，顶部、底板的高程；(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，水轮机进口处管道中心线高程及直径。

3.6 机电设备及其主要参数(1) 机组额定转速r/mi n;(2) 机组飞逸转速r/mi n;(3) 机组轴向总推力t；(4) 机组旋转方向；(5) 机组飞轮力矩G D t/m 2；3.6.1 水轮机(1) 水轮机型号为，转轮直径D= 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,水轮机吸出高度气=m 。

3.6.2 发电机(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，按照有关规范规定：(1) 丢弃负荷时，考虑瞬时全部关机，负荷从100 %T 0;相应的流量由Q max 0;5欢迎下载6欢迎下载(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 T (Qp+ q)。

3.84计算原则与假定4.1 设计原则(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 和要求。

(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，并了解有无特殊的任务和要求。

(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 范本”。

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 ，作为设计的校核情况、设计情况分别进行计算。

(2) 按照电站在电网系统中的位置和运行的条件，确定水力计算的组合情况。

(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 ，要计算电站的开机与关机的条件：1)关机情况2) 开机情况提示：计算调压室内的最低涌波和压力管道内的负水锤。

其他机组均满负荷，瞬时开启最后一台机组，流量由 Q p T Q max ，即Q p + q = Q max 。

相应的上游为最低水位。

⑷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— 涌波取大值。

5计算内容与方法5.15.25.3 水头损失计算提示：水头损失分为二种，即沿程摩擦损失和局部损失。

为了水力计算中应用的方便，并适用于各种不同的流量，将沿程损失和局部损失换算成流量Q的函数。

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) 关机情况一采用小的糙率系数计算沿程损失；(2) 开机情况一采用大的糙率系数计算沿程损失。

5.3.1 沿程损失计算水流通过的管道自进水口到尾水出口均应包括在内，计算公式可采用:7欢迎下载8欢迎下载v 2h52g式中： v 2/ 2g流速水头；Z ___ 水头损失系数。

局部损失种类如下： (1) 进口损失； (2) 拦污栅损失； (3) 渐变段损失； (4) 闸门槽损失； (5) 弯管段损失； (6) 分岔管损失；(1) 谢才公式(Chezy)(1775)v沿程损失：=C(RJ)1/2h f I ；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；△ h f沿程水头损失；L隧洞或管道长度；A断面积；P润周。

⑵曼宁公式 (Mannin g)(1890 年)1/6C=(1/ n)R沿程损失:h f2 2n Q 2 4 3 LA R式中 n为糙率系数；AQ 过水面积； 过流量；R 水力半径，园形断面 R = D/4;L隧洞或管道长度；D隧洞或管道直径。

5.3.2局部水头损失计算局部水头损失，可参照有关规范进行计算四……； 等)。

其计算公式如下：(1)(如进水口部分可参照SD 303 — 88附录5.4 水电站引用流量计算,如表1列出校核情况和设计情况，并计算各种根据枢纽和建筑物的特征及电站的等级工况下的引用流量。

(1)引用流量计算公式N9.81 H式中：N 电站出力，MV y H O电站净水头，mn 效率系数。

(2)各种计算工况调压室的水力计算应满足DL/T 5058-1996中的规定。

调压室的水力计算包括以下内容：(1) 验算水力发电厂工作的稳定性，即确定调压室的稳定面积，以确保不稳定流逐步衰减；(2) 决定调压室的最高涌波；(2)决定调压室的最低涌波。

5.5.1 判别设置调压室的标准为了降低水轮机压力水道中的水锤压力，防止水锤波向隧洞内传播，应按DL/T 5058-1996中的不等式判定是否设置调压室：Tv W＞〔T W〕(7)式中：LV/(gH) 压力引水道中水流的惯性时间常数,s9欢迎下载L 压力引水道(包括涡壳和尾水管)各分段的长度，m ;V 各分段内相应的流速，m/s;2g 重力加速度,g=9.81m/s ;H 相应水头(最小水头)，m ;〔T W] T W的允许值，一般取2s〜4s。

5.5.2调压室稳定断面计算计算最小稳定断面时，应按电站运行中可能出现的最小水头计算。

计算水头损失时压力引水道应选用可能的最小糙率，压力管道选用可能的最大糙率。

调压室的稳定断面按托马(Thoma)公式计算并乘以系数K：KLf2gaH j式中：L __ 压力引水道长度，m;f 引水隧洞断面积，m ;Hj 电站最小净水头，m;自水库至调压室水头损失系数(包括局部损失与沿程摩擦损失)，在有连接管时应计入速头h w 1K 系数，一般选用1.0〜1.1 o5.5.3 调压室的涌波计算调压室涌波计算按DL/T 5058-1996的规定进行。

(1) 调压室最高涌波计算按上游水库正常蓄水位和电站机组满载运行瞬时丢弃全部负荷，或按上游水库设计洪水位，电站满载运行瞬时丢弃全部负荷，作为设计情况进行计算；并按上游水库校核洪水位，瞬时丢弃全部负荷的情况作为校核情况。

(2) 调压室最低涌波计算调压室的最低涌波水位，按上游水库最低设计水位，电站由(m-1)台机组的过流量增至m 台的情况作计算。

计算压力引水道的水头损失时糙率取可能的最大值。

(3) 尾水调压室的涌波计算参照有关调压室设计规范中的尾水调压室的规定进行计算。

5.6 水轮机调节保证计算(包括水锤计算)10欢迎下载11欢迎下——r hy* r 匸 JI图1调压室水位变化及压坡线5.6.1 562 水击计算的任务(1) 决定压力管道内最大内水压力，作为设计或校核压力管道、 涡壳和水轮机强度的依据。

(2) 决定管路内最小内水压力，作为布置管线及防止压力管道中产生真空和校核尾水管内 真空度的依据。

563调节保证计算标准和计算条件(1) 压力变化的计算标准 1) 压力升高压力过水系统末端(涡壳末端)的允许相对压力升高值Zmax,目前一般采用下列数值-勺正常胡水Ct12欢迎下图2压力管道内水击压力分布示意图2) 压力降低在压力过水系统内任何位置不允许产生负压 尾水管进口的允许最大真空度为 8 m 水柱压力。

(2) 转速变化的计算标准甩满负荷时机组速率上升值B 的允许值必须满足 SDJ 173—85第2.2.3条中的规定当机组容量占电力系统工作总容量的比重较大，且担负调频任务时，宜小于45 % ;当机组容量占电力系统工作总容量的比重不大或负担基荷时 _____,宜小于_55 %。

_提示：经过专门论证后B 值也可略超过55 %。

___________________________________________5.6.4 水锤计算和调节保证计算方法提示：详细的计算方法可参考《水电站机电设计手册》水力机械部分。