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1、普西桥电站概况,普西桥电站单机机容量为10万千瓦，总装机容量为20万千瓦。 （1）2台套单机额定功率102.56MW的立轴混流式水轮机； （2）2台套单机额定容量114.286MVA的悬式水轮发电机；,普西桥特征水头及流量,最大水头： 125 m 最小水头： 87m 加权平均水头： 117.64 m 水轮机额定水头： 109 m,水力发电,原理： 水力发电即开发水力资源，将水能转换为转动的机械能，最终转化为电能的发电方式。,金属结构的制造和安装,长江院普西桥监理部,水利水电工程中，金属结构与机电安装工程主要包括： 压力钢管的制造与安装、闸门制造安装、启闭机制造与安装、水轮发电机及其附属设备安装
2、、控制保护设备安装、发电电压设备安装、变电设备安装、过船设备安装等。,安装工程的重要性,金结、机电安装工程在水电站建设中有着重要地位，投资量一般占建设总投资的1245，大多金结、机电安装工程均在建设工程的后期，工期十分紧张，突击性强，所以，如何搞好综合平衡、加强施工协调，对降低施工成本、保证施工工期有着重要的作用。,金属结构制造和安装，由于时间的关系，不可能从技术上进行叙述，今天从以下几个方面与大家进行介绍,水工金属结构的分类：,水工金属结构主要由以下四个方面组成：闸门、启闭机、引水钢管、其它（如屋架、出线塔架、设备基础等等）。今天只介绍前三种。,1、闸门： 1.1、闸门的分类：,1、按闸门的
3、工作性质可分为： 工作闸门、事故闸门、检修闸门和施工期导流闸门。 （检修闸门一般设于工作闸门前，用于建筑物或工作闸门等检修时短期挡水，一般在静水中启闭。事故闸门多设于深孔工作闸门前，用于建筑物或设备出现事故时，能在动水中关闭而在静水中开启；兼作检修闸门时，也称事故检修闸门；需要在限定时间内紧急关闭的事故检修闸门，称为快速检修闸门。） 2、按闸门设置的部位可分为： 露顶式闸门：设置在开敞式泄水孔口，当闸门关闭孔口挡水时，其门叶顶部高于挡水水位，并需设置三边止水。 潜孔式闸门：设置在潜没式泄水孔口，当闸门关闭孔口挡水式，其门叶顶部低于挡水水位，需要设置顶部、两侧和底缘四边止水。 3、按闸门的结构型
4、式和构造特征可分为： 平面闸门弧形闸门 4、按制造闸门的材料的不同，闸门可分为以下类型，但我们在此只介绍第一类的钢闸门。,钢闸门,铸铁闸门,木闸门,其他材料闸门,混凝土闸门,铆接闸门焊接闸门铸造闸门混合连接闸门,普通混凝土闸门预应力混凝土闸门钢丝网水泥混凝土闸门,1.2.1、平面滑动闸门（见下图）： 由门叶主体、滑动支承、止水装置和吊耳四个部分组成门叶主体一般由面板、主横梁、边梁（柱）和次梁组成有面板的梁格结构 滑动支承是装在门叶主体边梁处的滑块。其在门槽内的支承轨道上作滑动摩擦运动，接触处是面或线。滑动支承的闸门摩擦阻力大，启门力大。,1.2、各主要典型闸门的概述,平面滑动闸门,平面滑动闸门
5、,1.2、各主要典型闸门的概述,1.2.2、定轮闸门（见下图）： 由门叶主体、滚动支承、止水装置和吊耳四个部分组成，门叶主体同样是由面板、主横梁、边梁（柱）和次梁组成有面板的梁格结构 滚动支承是装在门叶边梁上的轮子，其在门槽轨道上作滚动摩擦运动，接触处是点或线，滚轮支承摩擦阻力小，启门力也小，但闸门门叶较重。,定轮闸门,定轮闸门,1.2、各主要典型闸门的概述,1.2.3、链轮闸门：直升式平面闸门之一，基本结构与平面滑动闸门相一致，但其行走机构与闸门门叶是可分离的 链轮支承是环绕门叶边柱由一系列圆柱滚子组成的形似链条式的闭合链环。这种支承的闸门也称履带式闸门。 链轮支承也作滚动摩擦，其优点是由数
6、目较多的小滚柱承受闸门的水压力,单个轮压小,使得门槽内敷设的轨道断面小、重量轻,平面闸门的几种类型,1.2.4、人字门，用于船闸等、一般为静水启闭。（葛洲坝船闸）,现状,平面闸门布置紧凑，制造较易，使用安全可靠,维修方便,广泛用于各类水工建筑物及其他场合。至今，在世界各国的工程设施上平面闸门的采用数量仍居首位。中国水利工程使用最早最多的闸门是平面闸门，目前焊接钢闸门已普遍采用，从其设计、制造、安装及运用等诸方面均已达到世界先进水平,1.2.6、弧形闸门 弧形闸门是我国应用最广泛的一种闸门形式。因具有圆弧形的挡水面而得名。 结构主要由三大部分组成：门叶结构、支臂结构、支铰等。 大多数为双支臂结构
7、，随着超大型弧门结构的发展，现在三支臂结构已经开始大量使用。,1.2、各主要典型闸门的概述,弧形闸门是挡水面为圆柱体的部分弧形面的闸门。其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动。弧形闸门不设门槽，启闭力较小，水力学条件好，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行。,它分为露顶式和潜孔式。水库水位不超过门顶称露顶式弧形闸门（也称表孔弧形闸门）。水库水位高于门顶称潜孔式弧形闸门(也称深孔弧形闸门或高压弧门)。 弧形闸门安装过程中需要进行测量控制的部件包括：支承大梁（或锚栓架）、固定支铰、底坎、侧轨、门楣、启闭机机架。,弧形闸门的本体由门叶、支臂、支承
8、铰和止水装置四部分组成。门叶是由弧形面板和主次梁的梁格体系构成。门叶梁格布置有主横梁系与主纵梁系两种形式。主横梁系多用于露顶式或孔口比较宽高比较大的弧形闸门；主纵梁系常用于高水头宽高比较小的潜孔式弧形闸门。弧形闸门的支臂支撑门叶并传递径向合力于支铰轴上。支臂有直支臂和斜支臂之分，后者多用于,孔口宽度大的露顶式弧形闸门。每侧支臂多由两根承压构件（柱）组成。对高度较大的，每侧也有用三根承压构件的。支承铰由连接支臂的铰链、固定轴和固定铰座组成。铰座牢固地与建筑物上的埋设构件联接，并传力于基础上。支铰要转动灵活，其安装位置应高出下游水面。支承铰的形式有圆柱铰和圆锥铰等。圆柱铰构造比较简单，制造、安装也
9、较方便，应用普遍；圆锥铰多用于大跨度（宽）露顶式弧形闸门上。,1 2,弧形闸门实物图,弧形闸门加工厂内试拼装,弧形闸门实物图,现场安装弧形闸门,1.3、闸门的制造和安装,闸门的制造一般均由专门的制造厂进行制造，在此也就不进行叙述了。只有很少量的工程，可能因其工程量确实很小，而在工地进行现场进行加工制造。在制造中注意材质、画线下料和拼装的精度、焊缝内外质量，并注意控制焊接变形。现在就闸门的安装进行介绍。,1.3.1、闸门安装主要考虑的因素,A、闸门的结构型式、止水方式。 B、现场的运输道路、起重设备条件、吊装空间及条件。 C、人员调配、设备配置或租借情况。 D、安装中的安全、质量方案及其相应预案
10、。,1.3.2、闸门安装的基本工艺过程,2、压力钢管,压力管道是从水库、压力前池或调压室把水量输向厂房的水轮机蜗壳中，一般为有压状态。其特点是集中了水电站大部分或全部的水头，另外坡度较陡，内水压力大，还承受动水压力的冲击(水击压力)，且靠近厂房，一旦破坏会严重威胁厂房的安全。所以压力管道具有特殊的重要性，对其材料、设计方法和加工工艺等都有特殊要求。,2.1、钢管的构造、材料和焊接,压力钢管由管体、支承结构、运行和检修维护所需的附件组成。管体部分包括直管、弯管、渐缩管、锥管、岔管；支承部分包括支承结构、支墩、镇墩；运行和检修维护所需的附件包括人孔、伸缩节、防失稳的加劲环、排水孔、通气孔、测压孔等
11、等。,钢管的选材应符合标准。按钢管及附件结构的不同受力条件，进行材料的选择，主要考虑的因素是屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯指标以及C、Mn、Si、S、P等合金元素及杂质的含量。 同时必须考虑到材料的可加工性及焊接性。 钢管焊接的焊缝等级一般要求均较高，特别是钢管纵缝、分管焊缝、弯管焊缝、凑合节的封闭焊缝、厂房内明管焊缝等，均是按一类焊缝要求。,钢管管体的焊缝及主要受力附件的焊缝均要进行开坡口进行焊接。对接焊缝的主要坡口型式有：X型、不对称X型、K型、V型、U型等。常见的对接焊缝的坡口型式如下图所示。,2.2、钢管的布置型式,钢管按供水方式不同，分为集中供水式、分组供水式和单独供水式。 钢管按
12、是否埋设，分为明管和埋管。 钢管按埋设的方式分为洞内式和坝内式等。 钢管按管节的结构不同又分为直管、弯管、渐缩管、锥管、岔管。,压力钢管实物图,普西桥电站压力钢管主管段,普西桥压力钢管岔管、支管段,压力钢管岔管,钢管按管节不同的安装位置，又可分为水平管、斜直管、垂直管、平面弯管、空间弯管等等。,2.3、钢管上的闸门,1、在压力水管的进口处一般都设置平板闸门，以便在压力管道发生事故或检修时用以切断水流。2、在分组供水和联合供水时，为避免一台机组检修影响其他机组的正常运行，或在调速器、导水叶发生故障时紧急切断水流，防止机组产生飞逸，在每台机组前都应设置阀门，通常称为下阀门。我们普西桥电站1#、2#
13、支管末端各设置一个蝴蝶阀。,蝴蝶阀：蝴蝶阀由阀壳和阀体组成。阀壳为一短圆筒，阀体形似圆盘，在阀壳内绕水平或垂直轴旋转。阀门关闭时，阀体平面与水流方向垂直；开启时，阀体平面与水流方向一致。蝴蝶阀的操作有电动和液压两种，前者用于小型，后者用于大型。这种阀门启闭力小，操作方便迅速，体积小，重量轻，造价较低；但在开启状态时由于阀门板对水流的扰动，造成附加水头损失和阀门内汽蚀现象；在关闭状态时，止水不严密，不能部分开启。适用于大直径、水头不很高的情况。 目前蝴蝶阀应用最广，最大直径可达8m以上，最大水头达200m。蝴蝶阀可在动水中关闭，但必须用旁通管平压后在静水中开启。,3、启闭机,启闭机的分类：螺杆启
14、闭机、油压启闭机、台车启闭机、门式启闭机、卷扬式启闭机。,3.1启闭机的作用,启闭机是用来开起与关闭闸门、拦污珊等的起重设备。根据水电厂的运行需要，启闭机担负着调节闸门过流量，宣泄洪水、排沙、冲沙等重要任务。同时，启闭机机械也可以完成其他金属结构与机电设备的安装与检修等工作。,3.2启闭机的特点：,1、启闭机操作的不是自由悬挂的重物，而是沿着闸门槽上下移动或绕着支铰旋转的闸门。 2、动水中启动闸门的启闭机，载荷的大小还与闸门开度而变化的动水压力有关。 3、特别是大跨度的闸门，需要双吊点启闭，一定要保持双吊点同步。 4、启闭机的速度非常低。一般不超过4米/分，只有一些快速闸门才达到1014米/分
15、。,卷扬式启闭机,双吊点,水轮机的分类,水轮机分类：,水轮机,反击式水轮机,贯流式,冲击式,轴流式,25m,3 80m,30 700m,300 1800m,水头,混流式 （普西桥）,水轮机的分类,轴流式,冲击式,贯流式,混流式 （普西桥）,混流式水轮机结构,部套名称 接力器 控制环 主轴 顶盖 导叶 座环 涡壳尾水管转轮 主轴密封 水导轴承,主要功能推动 控制环 转动，通过传动机构带动 活动导叶转动，从而控制机组流量。与转轮相连，向发电机传递水轮机的机械能。支撑 导叶轴颈 、水导轴承、 主轴伸出部分 和控制环；具有封水作用。顶盖固定在 座环 上，其中心主轴伸出处安装水导轴承和主轴密封。 控制流
16、入转轮的水流量，导叶全关时应有可靠的封水性能。 外圆和蜗壳相连，内圆和顶盖、底环、基础环相连。承受机组的重量、涡壳上部混凝土的重量、水轮机水推力及蜗壳内部水压力。 使水轮机的进水形成一定环量并沿整个圆周均匀地输送给导水机构将水轮机转轮流出的液流排至下游；能量恢复作用。将水能直接转换为机械能，是水轮机最重要的部件。 位于主轴通过顶盖部分，起防止水通过转轮侵入主轴作用。 承受水轮机转动部分的径向力，保持转轮和主轴绕旋转中心转动。,混流式水轮机的特点,混流式水轮机结构紧凑，效率较高，能适应很宽的水头范围，是目前世界各国广泛采用的水轮机型式之一。 当水流经过这种水轮机工作轮时，它以辐向进入、轴向流出 ，所以也称为辐向轴流式水轮机。 混流式水轮机又称法兰西斯水轮机，水流从四周径向流入转轮，然后近似轴向流出转轮，转轮由上冠，下环和叶片组成。 它适用于水头自20米直到700米的范围内，机构简单，运行稳定，并且效率高，但它一般是用在中水头范围内（50米至400米）。单机出力从几十千瓦到几十万千瓦。目前这种水轮机最大出力已经超过70万千瓦。是一种运用最广泛的一种水轮机。,
