土木工程畢業論文-燈泡貫流式水電站廠房三維靜動力分析(二)

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摘要:國內水利水電工程建設正處於前所未有的蓬勃時期,許多低水頭徑流式水電站建設逐步在我國的江河上興建,其中燈泡貫流式水電站由於流道平坦,機組過流量大、單位轉速高、效率高、尺寸小、重量輕、能量及指標好等優.點成爲目前比較普遍的一種開發型式。然而,由於燈泡貫流式水電站廠房獨特的佈置型式,致使應力分佈有不同於常規水電站廠房的特點,特別是在高地震烈度區修建的燈泡貫流式水電站。因此,本項目的具有十分重要的現實意義。

土木工程畢業論文-燈泡貫流式水電站廠房三維靜動力分析(二)

關鍵詞:燈泡貫流式水電站靜、動力分析有限元

1.3燈泡貫流式水電站廠房佈置及特點[29~51]

1.3.1廠房類型

燈泡式貫流機組廠房多爲擋水廠房,廠房本身作爲樞紐擋水建築物的一部分。擋水廠房可分爲單純擋水廠房和溢流廠房。由於廠房兼作擋水建築物,其設計標準與閘坎等擋水建築物相同。

單純擋水廠房爲通常採用的形式,其結構簡單,廠房四周有足夠高的擋水牆擋水,水庫上游來水流量大於發電用水時,多餘水量由瀉水閘棄水。

溢流廠房可透過廠房頂瀉流,分擔瀉水任務,減少瀉水閘孔數,節省瀉水閘工程量。溢流廠房上、下游擋水牆無須設定到水庫最高水位以上,廠房本身土建工程量也可減少。同時廠房的浮托力也減少,廠房的接觸力也可大爲改善。廠房頂溢流堰面可設閘門也可不設閘門。不設閘門時,水位超過溢流堰面時,自由溢流棄水,可省去金屬結構工程量。樞紐正常蓄水位較高時,通常設定閘門擋水,水庫需要棄水時,由閘門控制瀉流。在溢流棄水發電時,由於水流的射流作用增加發電量,在溢流棄水不發電時,減少或清除了廠房尾水的迴流淤積。溢流廠房的結構複雜,比常規擋水廠房施工難度大。在有條件的情況下采用溢流廠房其經濟效益還是很好的。

1.3.2廠房佈置及特點

(1)流道及進出口設備佈置

燈泡式水輪發電機組過水流道外形由生產廠家根據試驗確定並提供給設計部門,流道通常可分成進口段、中段和出口段。燈泡式水輪發電機組放置在流道中段內,其上游部分爲進口段,下游部分爲出口段。

流道進口段通常佈置有攔污柵、檢修閘門及其所屬的起閉設備和進口閘墩、胸牆及橋面結構。上游閘門至機組首部距離很近,流道進口的佈置主要是確定攔污形式和攔污柵、檢修門及壩頂公路的相對位置。

大多數燈泡貫流式機組電站在廠房渠道進水口處依次設定攔污浮排、攔沙坎、攔污柵,以攔截飄浮物和防止推移質泥沙進入機組流道。現在有部分電站,取消攔污浮排,在電站進水口上游的攔沙坎上設定一排攔污柵,即把攔污柵佈置在進水墩前緣上游數十米處。採用這種通敞式佈置的主要優點有:①因攔污柵離廠房有一定的距離,使廠房前有一相對靜水區,水流流態比較穩定,過柵流速較小,污物容易清除,由於攔污柵引起的水頭損失小,可以提高機組出力;②一旦某孔攔污柵被污物堵塞嚴重,水流可以從其它孔透過,在廠房前的靜水區內進行調整,不至於對某一機組的發電出力產生明顯的,因此,通敞式攔污柵不失爲一種好的佈置形式。

流道出口段佈置有尾水閘門及其啓閉設備。由於貫流式機組流道平直,機組上下游閘門的設計水頭和操作水頭相差不大,從經濟角度尾水閘門亦具備作爲工作閘門的條件。尾水快速閘門和尾水事故閘門是貫流式機組電站尾水閘門佈置的兩種類型,也是防機組飛逸事故的常用過速保護措施,當電站採用機組和尾水閘門聯合執行方式時,又是控制電站流量流道的工作閘門。

(2)主廠房佈置