压力钢管毕业设计.docx
《压力钢管毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力钢管毕业设计.docx（56页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
压力钢管毕业设计
第一章工程概况
一、流域概况
隔界河为怒江右岸支流，流域位于东经98°42′～98°51′50″、北纬26°19′14″～26°24′之间。
行政区划属云南省怒江州沪水县称杆乡。
电站取水口以上径流面积为64.02km2，多年平均流量2.51m3/s。
拟建的隔界河一级水电站位于高山峡谷区，除其下游建有隔界河二级水电站（目前二级水电站主体工程已基本完工）以及规划有泸水电站外，无其它水利设施。
电站所在下游无重大防洪对象，故不承担下游的防洪任务。
二、水文及气象
（一）气象概况
隔界河流域位于高黎贡山东麓，沪水县城以北，为低纬度北亚热带与北温带过渡带气候，夏季炎热，冬季偏暖湿润，四季分明，无霜期长。
区域内最高气温41.70C，最低气温－2.80C，多年平均气温17.00C。
多年平均日照1100h，多年平均蒸发量1018mm，最大风速12.0m/s，本流域西北部和西部处于多雨区及较多雨区，东北部处于较少雨区，流域降水量从上游至下游呈递减的趋势。
干季降水稀少，雨季（5月～10月）降水集中，占全年降水量的82.7％。
1号坝多年平均降水为2223.4mm，2号坝多年平均降水为1937.1mm。
多年平均气温为7℃左右，极端最高气温为25℃左右，极端最低气温为-10℃左右。
（二）水文特性
1.径流
对推求出的隔界河1、2号坝址1960年6月至1999年5月径流采用P—III型频率曲线适线，频率分析的统计参数为：
均值1号坝为2.60m3／s；2号坝为0.23m3／s，Cv=0.23，Cs=2Cv[5]，隔界河电站坝址多年平均流量成果见表1-1。
表1-1隔界河水电站坝址径流成果及比较表（单位：
m3/s）
坝址
隔界河
亚目河
迪麻洛河干流
1号坝
2号坝
面积（km2）
74.25
7.5
181
161.7
资料长度
1960.6-1999.5
1960.6-1999.5
1960.6-1985.5
1960.6-1985.5
项目
流量
%
流量
%
流量
%
流量
%
1月
1.26
4.03
0.11
4
4.25
4.46
3.75
4.68
2月
1.37
4.39
0.12
4.36
4.68
4.91
3.36
4.19
3月
2.65
8.49
0.23
8.36
7.43
7.79
4.29
5.35
4月
3.29
10.53
0.29
10.55
10.5
11.0
9.49
11.83
5月
1.66
5.32
0.15
5.45
5.35
5.61
3.45
4.30
6月
1.94
6.21
0.17
6.18
6.23
6.53
6.03
7.51
7月
3.10
9.93
0.27
9.82
9.43
9.89
8.54
10.64
8月
4.89
15.66
0.43
15.64
15.0
15.73
11.56
14.39
9月
4.29
13.74
0.38
13.82
12.3
12.9
13.69
17.05
10月
3.37
10.79
0.30
10.91
9.58
10.04
7.43
9.26
11月
1.92
6.15
0.17
6.18
5.90
6.19
4.70
5.85
12月
1.49
4.77
0.13
4.73
4.73
4.96
3.98
4.96
年
2.60
100
0.23
100
7.95
100
6.69
100
水量（亿m3）
0.820
0.073
2.51
2.11
径流深（mm）
1104.3
967.1
1385.1
1305.1
平均高程（m）
3210.5
2815.7
3030.6
3277.92
平均降水量（mm）
2223.4
1937.1
2768.8
2611.0
表1-2隔界河水电站坝址日平均流量保证率成果表
保证率（%）
流量（m3/s）
保证率（%）
流量（m3/s）
1号坝
2号坝
1号坝
2号坝
5
6.94
0.61
75
1.43
0.13
10
5.25
0.46
80
1.34
0.12
20
3.46
0.30
90
1.13
0.10
25
2.89
0.25
95
0.87
0.08
50
1.83
0.16
97
0.82
0.07
2.洪水
表1-3隔界河水电站坝址设计洪水成果比较表
频率（％）
推理公式法
暴雨径流查算法
水文比拟法
1号坝
2号坝
1号坝
2号坝
1号坝
2号坝
0.5
416.0
79.6
403.3
77.2
361.0
51.0
1
373.0
71.4
361.8
69.2
305.4
43.2
2
330.0
63.1
318.8
61
251.4
35.5
3.33
296.5
56.7
286.9
54.9
178.3
25.2
5
271.0
51.9
266.2
50.9
153.5
21.7
10
224.8
43.0
215.2
41.2
112.7
15.9
综合分析比较各方面，本次设计按SL44—93规范采用推理公式计算方法所得洪水成果较为合理，作为本次设计的推荐成果。
3.泥沙
隔界河电站坝址年平均悬移质输沙量为2.58万t。
年平均推移质沙量取悬沙量的30％估算为0.774万t，坝址年输沙总量为3.354万t。
4.装机规模
根据以上基本资料和调节原则对三组装机方案进行径流调节计算，计算结果见表1-4。
表1-4隔界河电站径流调节计算表
装机方案
Kw
9800
12600
15000
电站引用流量
m3/s
3.0
3.5
4.0
保证出力
Kw
3762
3762
3762
年发电量
万kw·h
5761
6272
6558
倍比系数
2.60
3.35
3.99
年利用小时
H
5878
4977
4372
水量利用率
%
82
86
89
年发电量差值
万kw·h
511
286
增量年利用小时
H
1825
1192
从水能指标及其特性的变化规律可明显看出，本电站较为合理的装机规模为12600kw，机组台数为2台，单机容量为6300kw。
三、压力前池基本地质条件及评价
（一）基本地质条件
前池布置在引水隧洞末端，山坡地面高程1970～2000m，地形相对较陡，总体地形坡度20～30°，无大的不良物理地质现象，整个岸坡为一单斜逆向坡。
（二）前池工程地质评价
前池山坡高程1970～2000m，地形相对较陡，总体地形坡度20°～30°，无大的不良物理地质现象，整个岸坡为一单斜逆向坡。
基岩为Є3t灰色白云质灰岩,强风化带埋深约15m，岩层倾向山内，倾角40°～60°。
四、地震
根据2001年版“中国地震动参数区划图”（GB18306—2001）确定工程区“动峰值加速度”为0.15g，相应地震烈度为Ⅶ度，地震设防烈度为Ⅶ度。
地震动反应谱特征周期值为0.40s。
五、工程总体布置
隔界河水电站主要建筑物由1#拦河取水坝、2#拦河坝取水坝、引水隧洞、压力前池、压力钢管、主副厂房及升压站组成。
拦河坝坝型采用浆砌块石重力式溢流坝。
主引水隧洞布置于主坝取水口～前池之间，分三段组成折线型隧洞布置，全长3074.71m。
隧洞采用无压引水的方式，断面为直墙高1.9m，拱高0.6m的城门洞形。
隧洞进口布置在主坝前河道右岸，侧向进水。
进水口前设置沉砂池，进水口底板高程为1977.00m，出口接前池。
隧洞末端底宽度：
b=2.00m；隧洞底坡降：
i=0.002。
前池布置于主引水隧洞末端，位于厂区枢纽河对面山脊上，前池后接压力钢管。
压力管道位于隔界河右岸山脊上，为山麓斜坡地形，地形坡度22°～52°。
压力管道为单管双机供水方式，管道由主管、岔管、支管及附件构成，岔管为对称Y形布置。
电站厂址选定在距隔界河与怒江交汇处1100m隔界河左岸。
主厂房内布置两台冲击式水轮发电机组，水轮机型号为CJA475-w-140/2×12，机组间距为11.5m，进水管中心高程为1530.00m。
第二章压力钢管设计
一、工程的级别确定
水电站的装机容量为1.26万kw，利用水头为445m，故本工程等级为特高水头小一型水电站[1]。
二、压力管道的经济直径
本工程规模小，可按经济流速法计算管径[9]，即
=
（m）
压力管道管径模数为50mm，安全起见压力管道直径D取1m。
式中
——设计引用流量，
——经济流速，明钢管和地下埋管为4～6（m/s），对高水头电站可取大值，因
此取6（m/s）计算。
支管管径与水轮机进口对应，即支管管径为0.65m。
则实际流速：
（m/s）
三、压力钢管的布置
前池布置于主引水隧洞末端，位于厂区枢纽河对面山脊上，前池后接压力钢管。
明钢管的路线选择在地形地质条件优越的隔界河右岸山脊上，为山麓斜坡地形，地形坡度22～52°，避开了滑坡、崩塌、坠石和地表水集中等不利地段。
明钢管常采用垂直等高线方向布置，以缩短管道长度，沿山脊布置，管槽开挖边坡为逆向坡。
为了避免局部管的产生负压，在地形凸起部分应进行开挖。
明钢管沿线应布置排水沟和设置交通通道，在钢管的最低处应设置排水管，在适当位置处应设置进人孔。
明钢管的转弯半径为3倍管径，底部高出地面0.6m，以利于安装和检修。
顶部低于最小压力线至少2m，以保证不出现真空。
由于发电引水单机流量不大，管道较长，因此压力管道采用单管双机供水方式，正向引进，管道由主管、岔管、支管及附件构成，岔管为对称Y形布置。
镇墩型式采用封闭式,支墩采用滑动式支墩，伸缩节位于管道转弯处下游2.5m。
四、管壁厚度的确定
压力钢管的材料和壁厚选择是水电站压力钢管设计的主要内容之一,钢管壁厚和材料变化使得钢管造价同时发生变化，因此需要在钢管的适当位置改变壁厚和材料，以降低工程造价。
根据《SL-2003.压力钢管设计规范》，钢管所用钢材的性能及技术要求必须符合国家现行有关标准的规定，因此选用Q235C、及Q345C钢材。
管道末端允许的最大水锤相对升压为[6]
H<40m,ζ=0.7～0.5
H=40～100m,ζ=0.5～0.3
H>100m,ζ<0.3
式中：
H为静水头，在ζ的变化范围中，低水头时取大值，本工程静水头为445m〉100m，故ζ取0.25。
沿线水击水头由公式
计算确定。
管壁厚度的计算采用锅炉公式[1]：
式中
——压力水头（m）；
——钢管内半径（m），
；
——材料容许应力（m），明钢管膜应力区容许应力
降低20%，即
；
——管壁计算厚度（m）。
——焊缝系数，本工程管径小，拟采用单面对接焊的方式，故
考虑磨蚀和钢板厚度误差等因素，管壁结构厚度应至少比计算值增加2mm。
本工程按增加2mm计。
结果如下表2-1：
表2-1压力钢管管壁厚度计算表
标号
桩号
工作水头H（m）
钢材型号
屈服强度
σs（MPa）
容许应力
[σ]（MPa）
计算厚度
t0（mm）
结构厚度
t（mm
升级会员 