水电站第11章

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1、第一节 水电站厂房的功用和基本类型 第二节 水电站厂房的组成 第三节 下部块体结构的布置 第四节 水轮机层及发电机层的布置 第五节 装配场 第六节 油、水、气系统布置 第七节 采光、通风、交通及防火问题 第八节 主厂房轮廓尺寸的确定 第九节 主厂房的结构布置设计（简介） 第十节 厂区布置 第十一节 装置冲击式水轮机的地面厂房（简介）,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第十一章 引水式地面厂房布置设计,P53,第一节 水电站厂房的功用和基本类型,功用：装设水轮发电机组及其辅助设备，并为这些设备的安 装、检修和运行提供方便有效的条件。 特征：是建筑物及各种机械和电气设备的综合体。,一、水电站厂房的

2、功用,二、水电站厂房的基本类型,根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，地面厂房 可分为以下三种基本类型： (1) 坝后式厂房 (2) 河床式厂房 (3) 引水式厂房,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第十一章 引水式地面厂房布置设计,（1）坝后式厂房 特征：厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝采用永久 缝分开，发电用水直接穿过坝体引入厂房。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,在坝址河谷相对狭窄、泄水建筑物布置受限等条件下，可将表孔泄水坝段与厂房坝段相结合，形成坝后式厂房的若干演变型式，如：挑越式、溢流式及坝内式等。,挑越式厂房,第十一章 引水式地面厂房布置设计,溢流式厂房：,坝内式厂房：,第

3、十一章 引水式地面厂房布置设计,（2）河床式厂房 特征：厂房位于河床中，厂房本身也起挡水作用。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,P17,（3）引水式厂房 特征：厂房远离挡水建筑物，发电用水由较长的引水建筑 物引入厂房。,湖南镇水电站引水式厂房：,第十一章 引水式地面厂房布置设计,三、水电站厂房的设计程序,水电站厂房是水电站工程的主要建筑物之一。 水电站厂房设计是水电站工程设计的重要组成部分。 我国大中型水电站工程设计一般分为四个阶段： （1）预可行性研究阶段 （2）可行性研究阶段 （3）招标设计阶段 （4）施工详图设计阶段 本章重点：以图11-1所示的引水式地面厂房为例，研究 厂房布置设计的

4、一般规律。,第二节 水电站厂房的组成,一、厂房的机电设备组成,由五大系统组成： （1）水力系统； （2）电流系统； （3）机械控制设备系统； （4）电气控制设备系统； （5）辅助设备系统。 见图11-2。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第二节 水电站厂房的组成,一、厂房的机电设备组成,（1）水力系统； 水轮机及其进出水设备，包括钢管、水轮机前蝴蝶阀（或球阀）、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,（2）电流系统； 所谓电气一次回路系统，包括发电机、发电机引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器、高压开关及配电设备。,第二节 水电站厂房的组成,一、厂房的机电设

5、备组成,（3）机械控制设备系统； 包括水轮机的调速设备如操作柜、油压装置及接力器，蝴蝶阀的操作控制设备、减压阀及其他闸门、拦污栅的操作控制设备。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,（4）电气控制设备系统； 包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通讯及调度设备等。,第二节 水电站厂房的组成,一、厂房的机电设备组成,（5）辅助设备系统； 即为设备安装、检修、维护、运行所必需的各种电气及机械辅助设备，包括： 1）厂用电系统 2）起重设备 3）油系统 4）气系统 5）水系统 6）其他,第十一章 引水式地面厂房布置设计,二、厂房的建筑物

6、组成,厂房枢纽建筑物一般由四部分建筑物组成： （1）主厂房； （2）副厂房； （3）变压器场； （4）高压开关站。 见图11-1。,第二节 水电站厂房的组成,第十一章 引水式地面厂房布置设计,二、厂房的建筑物组成,（1）主厂房； 主厂房（含装配场）是指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建筑物，其内装有水轮发电机组及主要的控制和辅助设备，并提供安装和检修设施和场地。,第二节 水电站厂房的组成,第十一章 引水式地面厂房布置设计,（2）副厂房； 副厂房是指为了布置各种控制或附属设备以及工作生活用房而在主厂房临近所建的房屋。,二、厂房的建筑物组成,（3）变压器场； 场内布置主升压变压器、将发电机

7、输出的电流升压至输电线电压。,第二节 水电站厂房的组成,第十一章 引水式地面厂房布置设计,（4）高压开关站； 常为开阔场地，安装高压母线及开关等配电装置，向电网或用户输电。,三、主、副厂房内建筑物及设备的布置特点概述,以图11-1所示的水电站为例，主、副厂房内建筑物及 设备的主要布置特点见图11-3至图11-8。,第二节 水电站厂房的组成,第十一章 引水式地面厂房布置设计,一、安装高程,下部块体结构：指水轮机层地面以下的厂房结构部分。 主要为蜗壳和尾水管外围的混凝土块体。,各种水轮机安装高程定义及确定方法（第二章）: 1.反击式水轮机安装高程取决于气蚀； 2.下游尾水位取一台机满发时尾水位；

8、3.下游尾水位+吸出高度+导叶高度一半；,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第三节 下部块体结构的布置,（一）金属蜗壳 一般均应按水轮机制造厂家提供的单线图进行布置，其包角 多为345。但布置时应注意： 1、应做好与其上游的伸缩节或主阀或减压阀等设备的紧 凑协调； 2、其外围混凝土的厚度一般应不小于1.0m。 （二）混凝土蜗壳 混凝土蜗壳的包角可根据需要进行选择，一般为180270， 最终按厂家提供的单线图进行平、立面布置。混凝土蜗壳的 边墙、顶板的厚度一般应不小于1.0m，为钢筋混凝土结构， 一般应按框架结构进行结构计算。,二、蜗壳的布置,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第三节 下部块体结

9、构的布置,三、尾水管的布置,下部块体结构：指水轮机层地面以下的厂房结构部分。 主要为蜗壳和尾水管外围的混凝土块体。,布置要点: 1.应严格遵照厂家提供的尾水管体型及其尺寸进行布置。 在某些特殊情况下,也可经与厂家协商,对尾水管的体 型及尺寸进行更改； 2.尾水管外围混凝土的厚度一般应不小于1.0m； 3.尾水管的出口扩散段可根据需要布置成倒坡,倒坡坡角 一般不超过612； 4.尾水管可根据需要适当延长。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第三节 下部块体结构的布置,一、发电机的类型及励磁方式,水轮发电机的类型： 根据推力轴承设置的位置不同，立式水轮发电机 可分为悬式和伞式两种类型。 悬式：推力

10、轴承位于转子上方的上机架上。 伞式：推力轴承位于转子下方的下机架上。 水轮发电机的励磁方式：主要有直流电机励磁（励磁机） 及可控硅整流励磁两种。,第四节 水轮机层及发电机层,第十一章 引水式地面厂房布置设计,P32,二、发电机层的布置,1.设备布置 (1) 发电机：常见的布置方式有:上机架埋入式、定子埋 入式及定子外露式等三种。 相邻两台发电机之间的净距一般应不小于1.5m。 (2) 机旁盘：应布置在厂房的一侧（上游或下游），并应 尽量靠近调速器的操作柜及油压设备,且三者之间应 有不小于1.0m的间距。 (3) 调速器的操作柜和油压设备：操作柜、油压设备及导 叶接力器应注意协调布置。 (4)

11、起重机：其起吊范围应涵盖所有需起吊的设备。,第四节 水轮机层及发电机层,第十一章 引水式地面厂房布置设计,2.结构布置 (1) 每两个机组段应至少布置一个通向下层的楼梯。 (2) 每个或两个机组段应布置一个吊物孔。 (3) 发电机层的一侧及一端应留作主通道，其作为通 道的净宽度应不小于1.5m。,第四节 水轮机层及发电机层,第十一章 引水式地面厂房布置设计,三、水轮机层的布置,1.设备布置 布置原则: 应尽量避免电气设备与机械设备和各种管道的 相互交叉、干扰。 （1）发电机引出线：常布置在水轮机层上部，沿上游或 下游侧墙出线架(明)或出线夹层（暗）敷设。 （2）厂用变压器：设置在专用且相对隔离

12、的室内。 （3）调速器的导叶接力器：对金属蜗壳，一般布置在蜗 壳断面较小的一侧；对混凝土蜗壳，一般可根 据运行需要进行布置。 （4）油、水、气辅助设备：各自相对集中、相互隔离布置。,第四节 水轮机层及发电机层,第十一章 引水式地面厂房布置设计,2.结构布置机座的布置 机座的作用：支承发电机，承受发电机大部分的垂直荷载。 常用的机座种类： （1）圆筒式机座：见图片。 （2）环梁立柱式机座：见图11-7。 布置原则：应满足机坑空间需要；有足够的强度、刚度及稳 定性；避免与机组发生共振等。 机座断面尺寸的确定： 机座一般均采用现浇钢筋混凝土结构，其直径及厚度或 扇形断面的尺寸应根据结构计算确定。一般

13、径向厚度不 小于0.6米。,第四节 水轮机层及发电机层,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第五节 装配场,功用：提供机组主要部件组装、检修的场地。,一、桥式起重机（桥吊）的选型,桥机类型：A.单小车桥吊；B.双小车桥吊。 选型依据：主厂房内需吊运的最重部件的重量。 最重部件一般为发电机转子（带轴）。 选型原则：技术经济比较确定桥吊的台数、类型及型号。 桥吊的特征参数： 1.跨度：应采用标准跨度LK。 2.安装高程：按需吊运的最大、最长部件及发电 机层设备布置等情况确定。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,1、装配场一般均布置在发电机层的一端，与主机房同宽。 一般与发电机层同层布置，也可与发电机

14、层地坪不同高。 2、装配场的面积应满足一台机组大修的需要。一台机组大 修需要布置的检修部件通常为四大件： A、发电机转子； B、发电机上机架； C、水轮机转轮； D、水轮机顶盖。 3、上述各部件均应布置在吊车的吊钩工作范围线以内，且各 部件之间以及各部件与墙之间的净距应不小于1.0M。 见图11-5。,二、装配场的布置要点,第五节 装配场,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第六节 油、水、气系统布置,布置要点： 1.油系统分为透平油系统和绝缘油系统两部分。 水系统包括供水系统（技术、消防和生活）和排水系统。 气系统包括高、低压两个气系统。 2.自成一体，集中、隔离布置；同系统在各机组之间,相互

15、 连通，互为备用。 3.三种系统（除绝缘油系统和厂外排水系统）的设备房间均 布置在水轮机层或装配场下面的适当位置。 4.三种系统（除绝缘油系统和厂外排水系统）的管路均沿水 轮机层的上游或下游侧墙布设。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第七节 采光、通风、交通及防火问题,要点: 1.地面厂房尽可能采用自然采光,为此布置主副厂房时 应考虑开窗的要求。厂房水下部分及夜间使用的房 间要安排适宜的人工照明。 2.地面厂房应尽量采用自然通风，某些厂房下部的房间 可按需要设置人工通风。 3.厂内交通：对外至少开两扇大门；上、下层面之间， 一般每两台机组可设一道楼梯。 4.防火设施按有关规范要求设置。 5.

16、取暖、防潮等，根据电站具体情况设置。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,主要由装配场长度、机组段长度及端机组段长度等构成。,一、主厂房的长度（L）,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第八节 主厂房轮廓尺寸决定,确定主厂房长度L的步骤： 1.机组段长度L机: 机组段长度L机通常由： （1）蜗壳长度尺寸加两侧砼边墙厚 度的单机长度； （2）尾水管扩散段长度尺寸加两侧 砼边墙厚度的单机长度； （3）发电机层计入机组之间通道尺 寸后的单机长度。 三者中取最大值确定L机。,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第八节 主厂房轮廓尺寸决定,2.装配场长度L装: 一般取L装=（1.01.5）L机，并结合布置四大件（发电机上 机架、发电机转子、水轮机转轮及水轮机顶盖等）的长度尺 寸要求进行校核确定。 3.端机组段长度L端: 主厂房端部为厂房的一主要通道，一般取L端不小于1.5m。 4.主厂房的总长度L:,第十一章 引水式地面厂房布置设计,第八节 主厂房轮廓尺寸决定,n厂房内机组总台数。,在以下几个宽度尺