柳洪水电站为美姑河干流梯级开发的第五级电站,为高水头引水式电站。厂内安装三台混流式水轮发电机组,总装机容量180MW。蜗壳进口断面直径1.3m,蜗壳材料采用16Mn,厚度约38mm。该电站蜗壳虽然尺寸不大、但承受的内水压力很高,作为水轮发电机组重要组成部分之一的蜗壳及其外围钢筋混凝土结构,面临许多新的技术问题,比如水轮机采用下拆检修方式等。因此,如何设计好蜗壳结构,关系到电站能否长期稳定安全运行。 经过工程类比和考虑到机组稳定运行的要求,柳洪水电站蜗壳已经决定采用充水保压浇筑混凝土的结构型式。为了对蜗壳保压值和外围混凝土结构配筋进行优化,本文主要开展了以下内容的研究: (1) 对国内外工程水轮机蜗壳型式,特别是采用充水加压浇筑混凝土蜗壳的工艺、压力取值、花费、施工进度等技术经济情况进行调查,加以分析,为柳洪水电站蜗壳的结构设计提供依据; (2) 对蜗壳充水保压值进行优选,采用三维有限元方法对蜗壳和外围混凝土进行计算,对机组的运行性能、外围混凝土的应力状态、变形规律和钢筋配置等进行综合比较,最终优选充水加压值; (3) 对蜗壳和外围混凝土在运行期温度荷载作用下的应力与变形情况进行计算,分析温度荷载的影响。 (4) 根据选定的充水保压值,对蜗壳和外围钢筋混凝土进行非线性分析,对外围混凝土裂缝发展、蜗壳和钢筋的应力分布进行研究,确定合理的混凝土配筋参数; (5) 计算运行期间蜗壳的自振频率,并对蜗壳的振动特性进行初步分析。