第十一章 地面厂房布置设计

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1、武汉大学水利水电学院水电站教研室 苏凯 武汉大学水利水电学院水电站教研室 苏凯 13886041751 QQ32627666 水 电 站 水 电 站 厂房：水、机、电的综合体，将水能转换成电能的场所 任务：将集中后的水能转变成电能并输送出去 厂房：水、机、电的综合体，将水能转换成电能的场所 任务：将集中后的水能转变成电能并输送出去 A.3 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 第一节 厂房的功用和基本类型第一节 厂房的功用和基本类型(12)(12) 按系统要求保质保量的完成按系统要求保质保量的完成发电任务发电任务（完成水 能、机械能、电能的转换）。 满足主、辅设备及

2、线、缆、管道 （完成水 能、机械能、电能的转换）。 满足主、辅设备及线、缆、管道布置布置的要求。 满足 的要求。 满足安装、运行、维修安装、运行、维修的要求。 为运行人员创造良好的 的要求。 为运行人员创造良好的工作环境工作环境。 造型美观、协调、美化环境。 。 造型美观、协调、美化环境。 一、功用：一、功用： A.4 二、厂房基本类型二、厂房基本类型 按厂房位置分： （1） 按厂房位置分： （1）坝后式坝后式 与坝后式相似的有： 挑流式 溢流式 坝内式 （2） 与坝后式相似的有： 挑流式 溢流式 坝内式 （2）河床式河床式 （3）（3）引水式引水式 引水式可以是地面式 也可是地下式厂房。 引

3、水式可以是地面式 也可是地下式厂房。 A.5 二、厂房基本类型二、厂房基本类型 按机组类型分： （1） 按机组类型分： （1）竖轴机组竖轴机组 （2）（2）横轴机组横轴机组 按上部结构分： （1） 按上部结构分： （1）露天式露天式 （2）（2）半露天式半露天式 （3）（3）封闭式封闭式 按资源性质分： （1） 按资源性质分： （1）河川电站河川电站 （2）（2）潮汐电站潮汐电站 （3）（3）抽水蓄能电站抽水蓄能电站 发电机发电机发电机发电机 水轮机水轮机水轮机水轮机 A.6 三、厂房的设计程序三、厂房的设计程序 一般分为四个阶段：一般分为四个阶段： 预可行性研究预可行性研究：论证项目兴建的必

4、要性、技术上的可行性和 经济上的合理性。 ：论证项目兴建的必要性、技术上的可行性和 经济上的合理性。规划专业牵头规划专业牵头 可行性研究可行性研究：选定总体布置、建筑物型式和控制尺寸、选择 施工方案和进度、投资预算。 ：选定总体布置、建筑物型式和控制尺寸、选择 施工方案和进度、投资预算。 水工专业牵头水工专业牵头 招标设计招标设计：提出详细的工程图纸和工程量，提出施工、制造 与安装的技术要求及永久设备购置清单，编制招标文件。 ：提出详细的工程图纸和工程量，提出施工、制造 与安装的技术要求及永久设备购置清单，编制招标文件。 施工详图施工详图：进行细部设计和结构计算，拟定具体施工方法， 绘出施工详

5、图；对于厂房设计，要根据最终的设备尺寸，进行 进一步的细部设计。 ：进行细部设计和结构计算，拟定具体施工方法， 绘出施工详图；对于厂房设计，要根据最终的设备尺寸，进行 进一步的细部设计。 水工专业牵头水工专业牵头 A.7 第二节 水电站厂房的组成第二节 水电站厂房的组成 一、从设备布置及运行要求的空间划分：一、从设备布置及运行要求的空间划分： 主厂房主厂房：由布置机组及其辅助设备的主机间 和安装、检修设备的装配场组成。 ：由布置机组及其辅助设备的主机间 和安装、检修设备的装配场组成。 副厂房副厂房：电站运行、控制、监视、通讯、试 验、管理等房间。 ：电站运行、控制、监视、通讯、试 验、管理等房

6、间。 主变场主变场：布置主变压器场所。 ：布置主变压器场所。 开关站开关站：布置高压配电设备，高压开关、母 线保护设备。 ：布置高压配电设备，高压开关、母 线保护设备。 A.8 主厂房主厂房 副厂房副厂房 主变场主变场 开关站开关站 A.9 水流系统水流系统：压力管道、进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管、尾 水闸门。 ：压力管道、进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管、尾 水闸门。 电流系统电流系统：一次设备，包括发电机、引出线（主厂房）、母 线、发电机电压配电设备（开关室）、主变压器（主变场）、 高压开关及配电设备（开关站）。 ：一次设备，包括发电机、引出线（主厂房）、母 线、发电机电压配电设备（开关室）、

7、主变压器（主变场）、 高压开关及配电设备（开关站）。 机械控制设备系统机械控制设备系统：调速系统、蝶阀及闸门操作控制设备 ：调速系统、蝶阀及闸门操作控制设备 电气控制设备系统电气控制设备系统：二次设备：以中控室为中心的控制，保 护、检测、监视设备：机旁盘、自动远动、通讯、调度及其直 流系统。 ：二次设备：以中控室为中心的控制，保 护、检测、监视设备：机旁盘、自动远动、通讯、调度及其直 流系统。 其它辅助设备系统其它辅助设备系统：厂用电系统，油、气、水系统，起重设 备及各种试验、维修设备。 ：厂用电系统，油、气、水系统，起重设 备及各种试验、维修设备。 二、从设备组成分：二、从设备组成分： A.

8、11 1、主机组设备 1.1 水轮机 1、主机组设备 1.1 水轮机 水轮机前面已讲 ，包括 水轮机前面已讲 ，包括转轮、蜗 壳、导水机构、 尾水管 转轮、蜗 壳、导水机构、 尾水管。对厂房 尺寸产生影响的 主要是 。对厂房 尺寸产生影响的 主要是蜗壳和尾 水管 蜗壳和尾 水管的尺寸。的尺寸。 A.12 三峡水电站蜗壳三峡水电站蜗壳 A.13 1.2 调速系统1.2 调速系统 组成：操作柜、电气柜（电调）、接力器、回 复机构、油压设备。 这部分内容在水力机械部分已讲。 组成：操作柜、电气柜（电调）、接力器、回 复机构、油压设备。 这部分内容在水力机械部分已讲。 A.14 湖北兴山二级水电站湖北

9、兴山二级水电站 压力油筒压力油筒 调速器调速器 A.15 清能小水电清能小水电-西寺坪一级西寺坪一级 A.16 西寺坪二级西寺坪二级 A.17 1.3 水轮发电机： 1.3 水轮发电机： 主要部件：转子、定子、上、下机架、推力轴 承、导轴承、励磁系统等。 发电机分为 主要部件：转子、定子、上、下机架、推力轴 承、导轴承、励磁系统等。 发电机分为悬式悬式发电机和发电机和伞式伞式发电机。发电机。 悬式发电机伞式发电机悬式发电机伞式发电机 A.18 悬式悬式水轮发电机的水轮发电机的推力轴承位于上机架上推力轴承位于上机架上，整 个水轮发电机的转动部分是悬挂着的。它的优 点是推力轴承损耗较小，装配方便，

10、运行较稳 定；缺点是上机架尺寸大，消耗钢材多。转速 一般在 ，整 个水轮发电机的转动部分是悬挂着的。它的优 点是推力轴承损耗较小，装配方便，运行较稳 定；缺点是上机架尺寸大，消耗钢材多。转速 一般在150r/min150r/min以上。以上。 上机架基础 弹簧油箱底盘 弹簧油箱支架 弹簧油箱 瓦托 推力瓦 镜板 推力头 卡环 发电机大轴 挡油桶 A.19 伞式伞式水轮发电机的水轮发电机的推力轴承设在下机架上推力轴承设在下机架上，推力轴承 好似伞把支承着机组的转动部分。它的 ，推力轴承 好似伞把支承着机组的转动部分。它的优点优点是上机架 轻便，可降低机组高度（及厂房高度），节省钢材， 检修发电机

11、时可不拆除推力轴承，从而缩短检修时 间； 是上机架 轻便，可降低机组高度（及厂房高度），节省钢材， 检修发电机时可不拆除推力轴承，从而缩短检修时 间；缺点缺点是推力轴承直径较大，易磨损，设计制造较 复杂。转速多在 是推力轴承直径较大，易磨损，设计制造较 复杂。转速多在150r/min150r/min以下。以下。 对于伞式发电机还 可以细分为： 全伞式和半伞式。 对于伞式发电机还 可以细分为： 全伞式和半伞式。 A.20 励磁系统励磁系统是向发电机转子供给形成磁场的是向发电机转子供给形成磁场的直流电源直流电源。 如果中断励磁，发电机立刻全甩负荷，因此必须十分 可靠。励磁方式有两种： 每台机组旁布

12、置 。 如果中断励磁，发电机立刻全甩负荷，因此必须十分 可靠。励磁方式有两种： 每台机组旁布置3-5块励磁盘3-5块励磁盘。其作用是控制和调整水 轮发电机的励磁电流。 。其作用是控制和调整水 轮发电机的励磁电流。 2、可控硅励磁：2、可控硅励磁：发电机的输出电流的一部分经发电机的输出电流的一部分经可控硅 整流 可控硅 整流，降压后送回发电机作为励磁电流。，降压后送回发电机作为励磁电流。 1、励磁机：1、励磁机：即即直流发电机直流发电机，一般与水轮发电机同轴 ，位于发电机的顶部。给发电机转子提供直流电形成 磁场。 ，一般与水轮发电机同轴 ，位于发电机的顶部。给发电机转子提供直流电形成 磁场。 A

13、.21 励磁变压器 A.22 2.1 一次电气设备2.1 一次电气设备：（直接发、配、输电设备）：（直接发、配、输电设备） 主变： 主变：升高发电机电压，送给电网。升高发电机电压，送给电网。 高、低压开关设备 高、低压开关设备：（高压：主变以后，送往系 统电压；低压：主变以前的发电机电压）断路器、 隔离开关。 ：（高压：主变以后，送往系 统电压；低压：主变以前的发电机电压）断路器、 隔离开关。 厂用电设备 厂用电设备：厂用变及各种电动机。：厂用变及各种电动机。 保护和测量设备 保护和测量设备：电抗器（限制过电流），避雷 器（限制过电压）、电流互感器、电压互感器。 ：电抗器（限制过电流），避雷

14、器（限制过电压）、电流互感器、电压互感器。 2、电气设备2、电气设备 A.23 主变压器主变压器 A.24 发电机电压配电装置室（开关室）发电机电压配电装置室（开关室） A.25 2.2 二次电气设备：2.2 二次电气设备： （对一次进行测量、保护、监视的设备） 测量仪表 继电保护、自动远动装置 直流电源：蓄电池室、酸室、充电机室、 直流盘室 （对一次进行测量、保护、监视的设备） 测量仪表 继电保护、自动远动装置 直流电源：蓄电池室、酸室、充电机室、 直流盘室 A.26 3.1 进水阀3.1 进水阀（机前阀）及其操作控制设备（机前阀）及其操作控制设备 注意：（进水口事故闸门、进水阀、导叶在作用

15、上的 差别？） 注意：（进水口事故闸门、进水阀、导叶在作用上的 差别？） 进水阀作用：进水阀作用： 停机检修或检查。 机组较长时间停机。（减少漏水） 机组甩负荷，调速器失灵时，动水中关阀断流。 种类： 停机检修或检查。 机组较长时间停机。（减少漏水） 机组甩负荷，调速器失灵时，动水中关阀断流。 种类：蝴蝶阀、球阀 配套设备 蝴蝶阀、球阀 配套设备： （伸缩节、充气阀、旁通阀、排水阀）： （伸缩节、充气阀、旁通阀、排水阀） 3、机械设备3、机械设备 A.27 蝴蝶阀蝴蝶阀球阀球阀 阀体阀体 球壳球壳 阀体阀体 球壳球壳 通常采用通常采用桥吊桥吊（少数情况采用门机） 作用：厂房设备安装、检修时用的

16、起重设备。 主要工作参数 （少数情况采用门机） 作用：厂房设备安装、检修时用的起重设备。 主要工作参数 起重量起重量：通常为发电机转子带轴（主变压器、水轮 机转轮带轴） ：通常为发电机转子带轴（主变压器、水轮 机转轮带轴） 跨度跨度：桥吊大车轨道中心线间距离 。：桥吊大车轨道中心线间距离 。 起升高度起升高度：满足机组安装与检修的需要，通常受控 于转子、转轮等。 ：满足机组安装与检修的需要，通常受控 于转子、转轮等。 桥吊工作范围桥吊工作范围：即吊钩：即吊钩限制线限制线范围。范围。 3.2 起重设备3.2 起重设备 K L A.29 小车小车 大车大车 起吊物起吊物 A.30 T G100 max T G600100 max T G600 max 单小车 单小车 单小车或双小车 机组台数 ，一般选一台吊车； 单小车 单小车 单小车或双小车