(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)
第一章若水电站枢纽工程原始资料
第一节概述
一工程概况
若水电站位于沅水一级支流巫水下游峡谷河段，下距会同县若水乡镇2，距洪江市15。坝址下游2有洪江～绥宁省级公路从若水乡镇经过，交通较为便利。
该工程原规划拟定正常蓄水位245，由于水库兴建库区淹没损失大，且淹没省级重点保护单位——高椅古民居。为避免库区高椅古民居淹没，早日实现中级电气化县目标，2002年5月对若水河段规划进行了重新复核，使原一级开发改为二级开发，并经省厅审查通过。复核后本工程初拟正常蓄水位192，迥水至高椅坝址，库容0.0738亿，装机16，是一座以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益的水电工程，枢纽建筑物由溢流闸坝、重力式挡水坝、右岸引水发电隧洞和引水式厂房组成。
二工程等别和建筑物级别
本工程以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。水库正常蓄水位192时库容为0.0738亿，电站装机容量为16，根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》房等属4级建筑物，临时建筑物属5级。相应洪水标准为：
1 大坝、发电引水隧洞等永久性主要建筑物的设计洪水重现期为50年（），校核洪水重现期为500年（）。
2 电站主、副厂房、变电站及公路等建筑物的设计洪水重现期为30年（），校核洪水重现期为100年（）。
第二节水文气象资料
一洪水
各频率洪峰流量详见下表1-1。
二水位～流量关系曲线
1 下坝址水位～流量关系曲线详见下表1-2。
表1-2 下坝址水位～流量关系曲线表
高程系统：85黄海
2 上坝址水位～流量关系曲线详见下表1-3。
表1-3 上坝址水位～流量关系曲线表
3 厂址水位～流量关系曲线详见下表1-4。
表1-4 厂址水位～流量关系曲线表
高程系统：85黄海
三泥沙
多年平均含沙量： 0.089
多年平均输沙量： 22.05万
设计淤沙高程： 169.0
淤沙内摩擦角： 100
淤沙浮容重： 0.9
四气象
多年平均气温：16.6℃
极端最高气温：39.1℃
极端最低气温： -8.6℃
多年平均水温：18.2℃
历年最高气温：34.1℃
历年最低气温： 2.1℃
多年平均风速： 1.40
历年最大风速： 13.00，风向：NE
水库吹程： 3.0
最大积雪厚度： 21
基本雪压： 0.25
第三节工程地质与水文地质
一工程地质资料
1 该工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载。
2 基岩物理力学指标如下
上坝址
饱和抗压强度：20～30
=0.6～0.65
抗剪指标： f
砼岩
抗剪断指标：f′
=0.8～0.9
砼岩
c′=0.7～0.8
下坝址
饱和抗压强度：15～25
抗剪指标： f
=0.6～0.62
砼岩
=0.7～0.8
抗剪断指标：f′
砼岩
c′=0.70
二坝址工程地质条件
1 上坝址工程地形、地质条件
上坝址位于河流弯曲段下游，流向2790，基本为“U”型横向河谷。河床基岩裸露，高程181～184，河床宽136，水深0.5～3.0。坝轴线上游100～350，河床深槽较发育，一般槽宽20～40，槽深11～14.5。当蓄水位192 时，河谷宽161 ，左岸冲沟较发育，坝轴线上、下游分别分布2#及3#冲沟，边坡具下陡上缓特征，高程227以下坡角450，以上坡角250，山顶高程271 ；右岸地形较平顺，上游有一小冲沟分布，边坡较陡峻，坡角350～450，山顶高程292。
坝址区除两岸均分布有宽度较窄，厚3～4冲积阶地堆积及左岸分布厚1～3残积堆积外，基岩大部分裸露，出露的主要岩性为砂质板岩、绢云母板岩夹长石砂岩、厚层长石砂
岩、含砾砂岩、含砾砂质板岩。
坝区岩层走向与河流交角700～800，倾上游偏左岸，坝址区构造较简单，仅上游见F1断层及物探探测的F3断层，破碎带宽0.1～0.6，延伸长度均小于50。主要节理有四组。
坝区岩石风化受岩性与地形等因素影响，长石砂岩抗风化能力较强，风化较浅；板岩、绢云母板岩抗风化能力较弱，风化深度较大，两岸山顶受地形切割呈弧立小山包，则强风化深达25～36。
据钻孔压水试验和地下水观测资料，坝区岩体透水性较差，地下水位坡降陡达40～50%，埋藏较浅，远高于设计正常蓄水位。坝基岩体透水率小于5lu占96.8%，基本属弱透水岩体；防渗帷幕下限（q<5lu）埋深，左岸5.2～20，河床5～7，右岸2.5～12。
2 下坝址工程地形、地质条件
下坝址位于上坝址下游660，基本为“U”型横向谷，河流流向2650，河床大部分为冲积砂砾石覆盖，河床高程182～183.5，河床宽202，右河床为浅滩，水深0.5～1.0m, 左河床为人工改造河槽，水深1.5～2.0。当正常蓄水位192时，河谷宽232 。两岸地形对称，边坡较陡峻。左岸坡角400～430，为崩坡积物所覆盖，山顶高程324.74；右岸坡角420～450，基岩裸露,山顶高程315.25。
坝区除少部分为第四系松散堆积物覆盖外，基岩大部分裸露，出露的主要岩性有绢云母板岩夹中薄层长石砂岩。
坝区地质构造较简单，断层未见。岩层产状N200～250E,SE＜600～700，其走向与河流交角600～650，倾向上游偏左岸。
坝区岩石风化主要受岩性所控制，坝基及坝肩大部分为绢云母板岩，其抗风化能力较弱，两岸肩强风化相对较深。
据钻孔地下水位观测资料，左坝肩地下水位埋深9.5～40（高程225以上），右坝肩地下水位埋深3 ～23（高程226 以上），远高于蓄水位。据钻孔压水试验资料表明，基岩的透水性与岩体风化程度密切相关，强风化带及弱风化带上部岩体节理裂隙较发育，岩体完整性较差，透水性较强，为中等透水带，弱风化带中下部和微风化岩体透水性较差，基本为弱透水或微透水带。坝基防渗帷幕下限（q<5lu）埋深，左岸10～28，河床2～10，右岸6～20。
3 坝基岩石物理力学指标
坝基岩石物理力学指标建议值在下表1-5中列出。
三引水发电隧洞及厂房工程地质条件
1 引水发电隧洞
下坝址引水隧洞进口位于坝线右岸上游，洞段穿越河间地块，出口位于河湾下游9#冲沟口附近。洞轴向N16°W。
进口段（0～40）：地形坡角28°～60°，上覆岩体厚6～18，围岩为Z
aj
2-4岩组灰绿色绢云母板岩，劈理发育，岩层产状N20°E，SE∠65°，倾向洞外偏右侧，与洞轴线交角36°，主要发育产状N70°W，SE∠78°，N50°W，SW∠87°及N10°E ，SE∠85°三组节理，面多闭合平直，延伸长0.5～1.0。强风化带下限埋深8～12，岩体因节理裂隙发育较破碎，成洞条件差，建议采取明挖。开挖坡比，。洞脸边坡由于受层面与多组节理组合切割稳定性较差，建议采取加固处理措施。
洞身段（40～110）：上覆岩体厚18～66，围岩为Z
aj
2-3岩组上部灰白色厚层状长石砂岩，围岩呈弱～微风化状态。岩层产状N22°E，SE∠64°，与洞轴线交角38°。主要发育N50°～60°W，SW∠85°～87°及N10°E，SE∠80°～85°两组节理，面紧密闭合，延伸长0.5～1.0。该段位于地下水位以下，岩体完整性较好，基本稳定，成洞条件较好。其中平距40～
70段属Ⅲ类围岩，f=4～5，K
0=35～40；平距70～110段属Ⅱ类围岩，f=6～7，K
=50～55。
洞身段（110～350）：上覆岩体厚24～107，围岩为Z
aj 2-3、Z
aj
2-2岩组灰绿色绢云母板岩
夹中厚层长石砂岩，围岩呈弱～微风化状态，岩层产状N22°E，SE∠64°，与洞轴线交角
38°，板岩内产状N15°E，NW∠75°劈理较发育。主要发育N50°～60°W及N10°E两组高倾角节理，面平直闭合，延伸长0.5～1.0m。该段位于地下水位以下，岩体完整至较完整，大部分洞段基本稳定，成洞条件较好，但局部洞段（310～350）劈理、节理较发育，稳定性较差。其中平距110～310段属Ⅲ类围岩，f=4～5，K
=30～35；平距310～350段属
Ⅳ类围岩，f=3～4，K
=15～20。
出口段（350以后）：地形坡角15°～45°，上覆岩体厚2～24。围岩为Z
aj
2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹长石砂岩，板岩内劈理发育。岩层产状N15°E，SE∠65°～70°，倾向洞内偏右侧，与洞轴线交角31°。主要发育N30°E，NW∠35°，N85°W，SW∠86°，N15°W，SW∠79°及N80°E ，NW∠36°四组节理，面多闭合，延伸长1～5。强风化带下限埋深5～16m。该段位于地下水位以下，岩体因节理、劈理发育完整性差，成洞条件差，建议采取明挖，开挖坡比，,。由于N10°E及N80°E，倾向洞外的两组缓倾角节理较发育，加上与NWW向、NNW向高倾角节理组合形成不稳定块体，对洞脸边坡与开挖边坡稳定不利，建议采取锚固处理措施。
2 厂房
下坝址厂房位于河弯下游9#冲沟出口的冲积堆积Ⅰ级阶地一带，阶地宽10～12，阶面高程183～184，后山坡坡角45°，基岩裸露。阶地上部为灰褐色粉质粘土，下部为砂砾
石，厚1.0～1.8，基岩为Z
aj 2-3、 Z
aj
2-2岩组灰绿色绢云母板岩夹灰白色长石砂岩。岩层
产状，N15°～20°E，SE∠65°～70°，板岩劈理发育，主要发育NE向、NEE向、NNW向及NWW 向四组节理，面多闭合，延伸长1～5。强风化带下限埋深2～5，厂房基础持力层为弱风化岩体，其强度满足建筑物地基应力要求。但NE及NEE向两组缓倾角（35°～36°）节理较发育，且倾向坡外，对厂房开挖边坡稳定不利，建议采取加固处理措施。推荐的岩体物理力学指标建议值：弱风化长石砂岩，；弱风化绢云母板岩Rg=15～20，；开挖坡比,。
四天然建筑材料
本阶段勘察按普查精度要求进行，除对原规划料场进行复核外，重点对石料进行了勘测，共勘查储量：砂砾料180.85×104，土料77.5×104，石料988.22×104，储量基本能满足要求。
1 土料
共调查了7个料场，总储量77.5×104，均分布在团河Ⅱ级阶地，为黄褐色、红棕色粘土、土层较密实，呈可塑～硬塑状，中～低压缩性。料场分布面积大，有用层厚度3 ～4，无用层厚度仅0.5。除高标、若水两料场有少量农田及柑桔林外，其他产地均为荒地，开采条件好。除若水料场运距为2.5较近外，其他料场运距较远达10～14。各料场距公路较近，运输方便，推荐料场土的物理力学指标：天然含水量26%，最优含水量22%，最大干密度1.56～1.60gcm3，压缩系数V
a1-2
=0.32，内摩擦角180，凝聚力23。
2 砂砾料
共调查26个料场，总储量180.85×104，其中砂约46.39×104，砾134.46×104 m3，水上66.56×104，水下114.29×104，主要分布在团河、巫水、沅水等河流。团河的砂料场，砾石成分板岩较多，磨圆度较差，粗砾含量偏高，砂约占15～20%，砂砾石质量较差。巫水、沅水的砂砾料场，砾石成份主要为砂岩，石英砂岩等，磨园较好，含泥较少，砂约占20～40%。质量较好。团河、巫水河的料场单个储量较小，一般1～3×104。水上可采厚度0.5～1.5，水下可采厚度1.5～2.0。无用层厚度0～0.8，最厚2，开采较为方便。沅水的料场单个储量较大，一般10～30×104，可采厚度水上：1.0～2.0 ,水下：1.5～2.0。基本没有无用层，开采条件好。八宋、陈田、若水、胡家湾、上江西团、下江西团、红庙湾、陡滩料场，远距近，仅2～5。其他料场运距较远达9.5～28.5。除三洲、高椅料场不通公路，运输不便外，其他料场距公路均较近，运输较方便。
3 石料
共调查5个料场，总储量988.24×104。除独岩滩料场为估算储量外，其他四个料场
均实测断面，用平行断面法计算储量。5个料场均位于库内两岸。为Z
aj 2、Z
aj
3的厚层砂岩、
含砾砂质板岩、含砾砂岩等，弱风化岩石较坚硬，饱和抗压强度。表部无用层为风化破碎岩石，厚度0～20。靠近河岸边为弱风化岩石，山坡无用层厚度较大，开采条件较差。芦塘等四个料场运距近，小于1，应优先开采。独岩滩料场远距较远，达5.5,可作为备用料场。各料场均无公路相通，需修建简易公路。
第四节设计基本数据
一工程开发的任务
若水水电站工程开发的任务是以发电为主，兼顾防洪、旅游、生态治理等综合利用，
它的兴建将促进会同县工农业生产的发展。
二主要技术规范及参考资料
《水电站厂房设计规范》SD335-89
《水电站进水口设计规范》SD303-88
《水工隧洞设计规范》SD134-84
《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90
《水工设计手册》第七册
三水库特征水位、下泄流量及下游水位
1 下坝址
正常蓄水位：192.00；
设计洪水位（P=2%）：193.75，下泄流量Q=5220m3s，相应下游水位193.3；
校核洪水位（P=0.2%）：199.4，下泄流量Q=8440m3s，相应下游水位198.67；死水位：191.50。
2 上坝址
正常蓄水位：192.00；
设计洪水位（P=2%）：194.78，下泄流量Q=5220m3s，相应下游水位194.15；
校核洪水位（P=0.2%）：200.24，下泄流量Q=8440m3s，相应下游水位199.34；
死水位：191.50。
四水文气象资料
见前。
五工程地质资料
见前。
六设计控制标准
1 稳定控制标准
（1）大坝
基本组合（设计情况）：Kc≥1.05，k＇≥3.0
特殊组合（校核情况）：Kc≥1.00, k＇≥2.5
（2）厂房
抗浮安全系数Kf≥1.10
2 应力控制标准
（1）基础面不出现垂直拉应力
（2）最大垂直压应力小于地基允许承载力（地基承载力安全系数取2）
3 防渗设计标准
（1）相对隔水层控制线：3～5lu
（2）坝基设帷幕、排水，，。
第二章机电设备选择
第一节水轮机的选型
一 水轮机选择的基本资料
装机容量
m H m H m H m H av r 3.12,5.9,9.12,5.11min max ====
二 水轮机型号的选择
根据设计水头，参照金钟元《水力机械》附表1，可以有两种选型方案，分别为方案一（型水轮机）和方案二（型水轮机）。根据课题需要本设计中选用方案一：型水轮机。不再作机型的比较。 三 单机容量的选择
水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。根据已确定的装机容量，就可以拟定可能的机组台数方案。在选择机组台数时可从下列方面考虑： 1 机组台数与机电设备制造的关系
机组台数增多时，机组单机容量减小，尺寸减小，因而制造及运输都有比较容易，这对于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。但实际上小机组单位千瓦消耗的材料多，制造也较麻烦，故一般都希望选用较大的机组。 2 机组台数与水电站投资的关系
当选用的机组台数较多时，不仅机组本身单位千瓦的造价高，而且随着机组台数的增加。相应的闸门、管道、调速器，辅助设备和电气设备的套数就要增加，电气结线也较复杂，厂房平面尺寸也需加大，机组安装维护的工作量也增加，因此从这些方面来看，水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加。但另一方面，采用小机组则厂房的起重能力、 安装场地、机坑开挖量都可缩减，因此又可减小一些水电站投资。
总的来说，机组台数变化要引起水电站投资变化，在大多数情况下，台数增多将增大投资。
3 机组台数与水电站运行效率的关系
机组台数增多能够增加水电站的电能，但当增多到一定程度，再增多时对水电站的运行效率就不会有显著的影响了。
当水电站在电力系统中担任基荷工作时，选择机组台数少，可合水轮机在较长时间内以最优工况运行，合水电站保持较高的平均效率。 4 机组台数与水电站运行维护工作的关系
机组台数多，单机容量小，运行方式就比较灵活，机组发生事故后所产生的影响小，检修也较容易安排。但因运行操作次数随之增加，发生事故的机率增高了，同时管理人员增多，运行费用也提高了。因此不宜选用过多的机组台数。
在技术经济条件相近时，应尽量采用机组台数较少的方案，但为了水电站运行的可靠性和灵活性，一般应不少于两台。
故综合考虑，采用两台机组，单机容量为。
KW W N Nr f
f
3661025.81025.8%
97108?=?=?==
η 式中 ——水轮机的额定出力
——发电机的额定出力 ——发电机效率
四 水轮机主要参数的确定 1 转轮直径的计算
η
Hr Hr Q 81.911'
=
Nr
D
式中： =8.25×103KW
=11.5
由金钟元《水力机械》附表1查得该型水轮机在限制工况下的， =82.6% .由此可假定水轮机在该工况下的效率为86%。将以上各值代入公式得： m D 23.4%
8611.55.114.181.91025.83
1=?????=
选用与之接近而偏大的标准直径=4.5. 2 效率修正值的计算
由附表1查得：型水轮机在最优工况下模型的最高效率=89.6%,模型转轮的直径=0.39. 则原型水轮机的最高效率
()511max max /11D D M M ?--=ηη
=93.6%
考虑到制造水平的情况，取ξ=1.0%,则效率修正值为：
=0.936－0.896－0.01 =0.03
由此可求得水轮机在限制工况的效率应为：
=0.826+0.03
=0.856(与原来假定的数值相近)
3 转速的计算 式中
由附表1查得在最优工况下的=88.3 rmin ，同时由于：
1896.0/936.01/max max 101
-=-=''?M M
n n ηη =0.022﹤0.03
所以可忽略不计，则以=88.3 rmin 代入上式得： =(88.5×)4.5=69.0 rmin 选用与之接近而偏大的同步转速 4 工作范围的检验计算
在选定的=4.5，的情况下，水轮机在最大的和各种特征水头下相应的值分别为： 在设计水头=11.5以额定出力N r 工作时，其相应的最大单位流量为：
86
.05.115.115.481.98000
Hr Hr
D 81.91max 1????=
=
'η
Nr
Q
=1.20﹤1.4 m 3s
则水轮机的最大引用流量为：
=1.20×4.52×=82.41 m 3s 对值：在设计水头=11.5时
min /7.945
.115.44.711
1r Hr nD n r =?=='
在最大水头=12.9时
min /5.899.125.44.71max 1min 1r H nD n =?=='
在最小水头=9.5时
min /2.1045
.95.44.71min 1max 1r H nD n =?=='
在型水轮机的主要综合特性曲线图上,分别画出=104.2rmin ， =89.5的直线，由图可
见，由这两根直线与效率线所围成的水轮机工作范围基本上包含了该特性曲线的高效率区，所以对于型水轮机方案，所选定参数=4.5, =94.7是合理的。 5 运转特性曲线的绘制
（1） 在最大水头至最小水头范围内，选取4个水头，计算每个水头下的 式中， ——原型水轮机额定转速；
——原型水轮机标称直径； ——模型水轮机直径； ——原型水轮机净水头；
——模型水轮机试验水头；该试验水头均为0.3048米。
（2） 按各水头下的在模型综合特性曲线上作垂直线，与导叶开度（%）为90、80……各曲线上的交点即为相应导叶开度的模型效率；与线的交点即为模型水传输线机相应的最大功率；按下式可求得相应的原型水轮机最大功率
()KW H H D
D N N M T M M
T ηη5
.12
11
max max
7435.0???
? ?????
? ??=
式中，——模型水轮机最大功率（英制马力）
——模型水轮机效率 ——原型水轮机效率 ——效率修正值。
（3） 运转特性曲线的计算
计算表格如表2-1所示：
（4）绘制出力限制线
水轮机出力限制线7%的出力储备线，可按各水头下水轮机最大出力的93%求得。
本设计中因选用型水轮机，绘制过程中因差值过小，而出现线重合等现象，精度达不到要求，故只说明绘制方法，不对其进行绘制。
6 吸出高的计算
由《水电站机电设计手册（水力机械）》知，对于转轮，其吸出高可按下式计算：
式中为电站装置系数，查得。
水电站的海拔高度可由表2-2中的厂址水位与流量关系得出。
表2-2 厂址水位～流量关系曲线表
高程系统：85黄海
采用内插法可得下式：
=179.32
因此： 取最大值
根据实际工程经验，需将计算的吸出高度减1作为采用的吸出高度，汽蚀较轻微。故取为-6.7.
7 飞逸转速的计算
反击式水轮机的飞逸转速与水轮机净水头、导叶开度有关。 最大飞逸转速
式中：——最大水头（米）
——最大单位飞逸转速 查表知，水轮机采用的 8 轴向水推力的计算
式中 ——轴向水推力系数，对于水轮机，
N P Z 829.125.44
14
.340.02=???= 五 水轮机安装高程的确定
对立轴混流式水轮机，安装高程由下式确定： 式中
查表知，
m b D b 7595.15.4391.0,391.001
=?==故，取 m b H Z s w s 5.1732
76.17.632.17920=+-=+
+?= 故机组安装高程为173.5。
第二节 水轮机结构与外型尺寸估算
混流式水轮机主要由以下几部分组成：
（1）埋入部分：包括蜗壳、座环、尾水管等；
（2）导水机构：包括顶盖、底环、导叶和导叶操作机构等； （3）转动部分：包括转轮、主轴等； （4）导轴承、密封装置及其他附属装置。 一 蜗壳 1 断面形式
由﹤40知，应选择混凝土蜗壳。它的断面为梯形断面，有较小的水力损失和平面尺寸，便于施工。蜗壳顶角点和底角点的变化形式有直线和抛物线两种。直线变化结构简单，水力损失大；抛物线变化结构复杂，水力损失小。为便于施工，故选用直线变化规律。断面形式如图2-1所示。
，，，
图2-1 蜗壳断面图 2 蜗壳的水力计算
查《水电站机电设计手册（水力机械）》，进口断面流速V C =2.9s ，故所需的进口断面面积为：
20max 2.149
.236018041.829.1360m Q F c =???
?=??=
?
蜗壳计算表如表2-3所示。
蜗壳进口断面的具体尺寸如图2-2所示：(单位：米)
图2-2 蜗壳尺寸图
采用半图解法求解其它断面的面积，计算过程如图2-3所示。
φ
图2-3 蜗壳断面计算图
同理可求出30度、60度、90度、120度、150度断面的面积和半径，如表2-4所示：
根据以上各值可画出蜗壳平面单线如图2-4所示：
图2-4 蜗壳平面单线图
二尾水管
1 确定尾水管的基本尺寸
根据本电站的总装机容量(16MW)为中型水电站，为了减少尾水管的开挖深度，采用弯肘型尾水管。弯肘形尾水管是由进口直锥段、肘管和出口扩散段三部分组成。其大致形状如图2-5所示：
图2-5 混流式水轮机尾水管
尾水管的基本尺寸查表4-18(金钟元《水力机械》)，水轮机可采用型标准系列如表2-5所示：
尾水管高度，指从水轮底环平面到尾水管底板的高度，是决定尾水管性能的主要参数。对高比速混流式水轮机，，为了保证机组运行的稳定性，最低不得小于。
可近似取为转轮出口直径，此处取为=4.8.进口锥管的半锥角的最优值,对混流式水轮机,取。此处取为9o。根据尾水管的结构可得下式:
解得=4.053，而m h h h h 113.1053.4084.62.11421=--=-=+,可取为0.2-0.5,此处取为0.2m 。故=0.913。因此尾水管外形尺寸如图2-6所示：
图2-6 尾水管外形尺寸图 （单位：米） 2 尾水管型线图的绘制（见图2-7）
m D b 467.15.4326.0326.015=?==，取
图2-7 尾水管型线图
三 水轮机重量估算 1 水轮机总重量估算
水轮机总重量指不包括调速器、油压装置和其他辅助设备的水轮机整体重量。查《水电站机电设计手册（水力机械）》图2-55可知， 2 转轮重量估算
查《水电站机电设计手册（水力机械）》图2-56可知，
第三节 调速系统的选择
水轮机调速系统的基本任务是：使水轮发电机组稳定地以额定转速运行，在机组负荷变化工其他外扰作用下，保证机组的转速变化不超过一定的范围，并能迅速地稳定于新的工况，从而保证发电机输出的交流电频率满足用电设备的要求。水轮机调节是通过调速系统根据机组转速的变化不断地改变水轮机过流量来实现的。 调速系统的主要设备有：调速器、油压装置和漏油装置。 一 调速器的型式及工作容量的选择 1 调速器型式选择
调速器型式选择的一般要求有以下两点：
（1） 当电站和机组容量较大，在系统中承担调频任务，应选用调节品质好，自动化程度高的电气液压调速器。当机组容量较小，在系统中地位不重要，经常承担基荷时，也可选用机械液压调速器。
（2） 选择调速器时应考虑到调速器某些五一节对电站其他设备的要求和影响。 2 调速器工作容量的选择
调速器的工作容量是指在一定的工作油压下，调速系统所具有的最大可能输出功率，该输出功率不仅取决于调速功的大小，还取决于关机时间的长短。而主配压阀直径并不能全面地反映调速器的工作容量，对直径相同但结构不同的主配压阀，具有不同的最大行程，窗口尺寸和开、关机时间调整方式，因而其摩阻系数和可能最大输出功率也不相同。所以只有同一类型的主配压阀才能按其活塞直径表征调速器的容量。
选择调速器工作容量时，应留有适当的余量以保证机组可靠地开关导叶，关机时间应能满足调节保证的要求。 （1） 主接力器的选择
采用两个接力器来操作导水机构，每个接力器的直径可按下列公式计算 式中 ——计算系数。取为0.030；
——导叶高度。 m d s 303.05
.49
.1276.15.4030.0=??
?=
在标准接力器系列表中选择与之接近的直径300。 接力器最大行程可由下列经验公式求得
式中为导叶最大开度。可由模型水轮机的导叶开度依下式换算求得
式中、分别为原型和模型水轮机导叶轴心圆的直径
、分别为原型和模型水轮机导叶数目
由《水电站机电设计手册》图1-18
可查得
，
15,20,390,45000000====M M Z Z mm D mm D 。
所以mm 58.28520
39015
450033max 0=???
=α。
取mm S 37.42858.2855.15.1max 0max =?==α，
则两个接力器的总容积32max 2
06.02428.03.014.322m S d V s s =??=???
??=π。
（2） 主配压阀的选择
主配压阀的直径与通向接力器的油管直径是相等的，主配压阀油的流量为 式中 ——导叶从全开到全关的直线关闭时间,
主配压阀直径为
0.06262s d m mm =
=== 式中 ——管内油的流速，一般在（4—8）s 范围内选取。此处取为4s
大型调速器以主配压阀的直径为表征组成系列的，因此在反击式水轮机调速器系列型谱表中本水电站可选择DT-100。
查《水电站机电设计手册》表6-7可知其基本资料如表2-7所示：
调速器外形如图
2-8
所示：
图2-8 调速器外形尺寸图
二 油压装置的选择
1 油压装置的组成
油压装置是向水轮发电机制调速系统供给压力油的能源设备，是调速系统的重要组成部分。同时也可作为进水阀、调压阀以及液压操作元件的压力油源。
油压装置有分离式和组合式两种。分离式油压装置的压力油罐与回油箱分开；组合式油压装置的压力油罐装在回油箱上面的框架上。前者容量范围较大，适用于大中型水轮机。后者结构紧凑，但容量较小，仅适用于中小型水轮机。本电站采用组合式油压装置。
油压装置的主要部件有：
（1）压力油罐：其中油占总容积的30-40%，其余70-60%为压缩空气。 （2）回油箱：其容积约为压力油罐容积的1.2-1.4倍。 （3）油泵：一般均为螺旋油泵，有立式和卧式两种。 （4）油泵附件：包括安全阀、逆止阀和节流阀等。
（5）压力油罐的附件：包括压力表、油位信号及自动补气装置、压力信号器、空气阀等。 2 油压装置的选择计算
油压装置的选择计算主要是确定油压装置的台数和容量（工作能力）。为了满足机组调节和安全运行的要求，通常每台水轮机装设一台油压装置。
油压装置的工作能力是以压力油箱的总容积和额定油压为表征的。压力油箱的总容积可按下列经验公式估算
取328.106.01818m V V s k =?==
查油压装置系型谱表，本水电站可选。
查《水电站机电设计手册》可知其基本尺寸如表2-8所示：
图2-9 油压装置简图 （单位：mm ）
第四节 发电机的选择