水电站厂房结构设计幻灯片

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1、第12章 厂房的布置设计,12.1 主厂房的轮廓尺寸,水电站主厂房空间尺寸的设计原则是在满足设备布置和安装、维护、运行、管理的前提下，尽量减小厂房尺寸，降低造价。,主厂房平面尺寸的确定,(一) 主厂房的长度 L= (n-1)L0 + L1+ L安 + L,机组段长度,蜗壳外混凝土结构厚度,边机组段长度,安装间长度,1机组段长度L0 机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离机组间距。 机组段间距一般由下部块体结构中水轮机蜗壳的尺寸控制，在高水头情况下常由发电机定子外径控制。,装配场,1#机组,2#机组,3#机组,4#机组,发电机层,蜗壳层、水轮机层,副厂房,发电机组,检修位置,水轮机,尾水平台

2、,油压装置 调速器,(1) 当机组段间距由蜗壳尺寸控制时 L0 = 蜗壳平面尺寸 + 2L L蜗壳外混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取0.81.0m，金属蜗壳一般可取12m，边机组段一般取13m。,(2)当机组段间距由发电机定子外径控制时 L0 = D风 + d D风发电机风罩外缘直径； d相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取1.52.0m。,机组段长度应综合考虑厂房分缝、蜗壳和尾水管厚度的影响，水轮机层和发电机层的布置要求，包括排架柱的布置、调速器接力器坑布置要求、楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置的要求。为了减小机组间距，最好不将调速器、油压装置和楼梯等布置在两台机组中间。,2边机组段加长 由于外

3、侧有主厂房的端墙，为了使机组设备和辅助设备处于桥吊工作范围内，远离安装间一端的机组段需要加长l。 l决定于安装间位置，桥吊宽度和工作范围，应保证机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内，并留有0.20.3m的裕度。,3安装间长度 安装间的宽度一般与主厂房相同，安装间的长度决定于一台机组扩大性检修所需面积。一般取L安(1.0l.5) L0。 悬式发电机：一般放下四大件，即发电机转子、上机架、水轮机转轮、顶盖。 伞式发电机：一般放下五大件，比悬式发电机多放一个下机架。,(二) 主厂房的宽度,以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx。则厂房总宽度为 B=Bx+Bs 在确定Bs

4、和Bx时，应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求。当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。,上游侧布置的设备有： 1、调速器：包括机械柜、电气柜、 油压装置、接力 器。调速器之间油管路相连尽量靠近。 2、机旁盘： 要考虑机旁盘前的巡视，一般要求1.5m，以及机旁盘 后进线要求，一般要求80cm。 3、蝶阀吊孔： 蝶阀中心线与机组中心线满足两倍蝶阀直径。 4、水、油、气管道,厂房上游侧宽度Bx:,厂房下游侧宽度Bs:,下游侧主要考虑发电机尺寸及发电机层主通道要求，一般主通道宽度为2-2.5m。 还要满足蜗壳尺寸及外围混凝土厚度要求。 （

5、主通道是从发电机风道外侧到排架柱边的距离）,(1) 发电机层 首先决定吊运转子(带轴)的方式，若由下游侧吊运，则厂房下游侧宽度主要由吊运之转子宽度决定。若从上游侧吊运，则上游侧较宽。 发电机层交通应畅通无阻。主要通道宽23m，次要通道宽12m。 在机旁盘前还应留有1m宽的工作场地，盘后应有0.81m宽的检修场地，以便于运行人员操作。,(2) 水轮机层 一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备(即油、水、气管路等)和发电机辅助设备(电流电压互感器、电缆等)。以这些设备布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。,(3) 蜗壳层： 一般由设置的检查廊道、进人孔等确定宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要通

6、畅，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。,(4) 吊车标准宽度Lk： 当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度Lk验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。 一般在高水头电站中，常由发电机层布置要求确定厂房的宽度，在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度。,水轮机安装高程是水电站厂房的控制高程。,主厂房的高度及各层高程的确定,1水轮机安装高程,对混流式水轮机 X=b0/2 对轴流式水轮机 X=0.41D1,水轮机的安装高程确定以后，就可以依据结构和设备的布置要求确定各层高程了。,-厂房建成后下游设计最低水位；b0-导叶高度；D1水轮机转轮直径。,水轮机允许吸出高度

7、,气蚀系数,修正值,水电站厂房所在地点海拔高程的修正值,2主厂房基础开挖高程=T-(h3+h2+h1) (h2+h3)安装高程至尾水管底板距离； h1尾水管底板混凝土厚度 (根据地基性质和尾水管结构形式而定，一般取1 2m),h3+h2,h1,3水轮机层地面高程 S =T + h4 h4=蜗壳进口半径+蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。,h4,4发电机装置高程 d =S +h5h6 h5发电机机墩进人孔高度 (一般取1.8m 2.0m)；还须满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度。 h6进人孔顶部混凝土厚度(一般为1

8、.0m左右)。,h5,h6,h7,h4,5、发电机层楼板高程,h4,h5,h6,hd,hd-定子高度，如果发电机上机架为埋入式则还需加入上机架高度。,除应满足发电机层布置要求外，还应满足： 1、保证水轮机层的净高不少于3.54.0m，否则发电机出线和油气水管道布置困难。 2、保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平。大中型厂房总是希望将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上0.51.0m。 3、从经济性考虑，也可将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下。在厂房大门和对外的交通口，设置临时性插板以挡洪水；沿进厂的交通道路设防水墙。,6起重机(吊车)的安装高程C

9、,h7发电机定子高度和上机架高度之和； h8吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；水平净距0.3m，垂直净距0.61.0m h9最大吊运部件的高度； h10吊运部件与吊钩间的距离(一般在1.01.5m左右) ； h11主钩最高位置至轨顶面距离，可从起重机主要参数表查出。,注意： 1、吊车轨顶高程是通过画图设计出来的，不是靠计算出来的。 2、所吊部件要走直线。,7屋顶高程屋顶高程R,应根据屋顶结构尺寸和形式确定，并应满足起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。 R=C+ h12+ h13 h12小车高度； h13为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取0.5m。,12.2 厂区布置

10、,厂区布置是指水电站的主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站、引水道 、尾水道及厂区交通的相互位置的安排。,主厂房,引水道、尾水道及对外交通线路的布置,副厂房,主变压器,高压开关站,主厂房是厂区的核心，对厂区布置起决定性作用。其位置要综合考虑地形、地质、水流条件、施工导流方案和场地布置、电站的运行管理等因素，注意厂区的协调配合。 (1) 尽量减小压力水管的长度。 (2) 尾水渠尽量远离溢洪道或泄洪洞出口，防止水位波动对机组运行不利。尾水渠与下游河道衔接要平顺。 (3) 主厂房的地基条件要好，对外交通和出线方便，并不受施工导流干扰。,主厂房,引水道一般为正向引水，尽可能保证进、出水水流平顺。尾水

11、渠一般为明渠，正向将尾水导入下游河道，少数情况也可侧向导入下游河道。 对外交通一般为公路，也有的采用铁路或水路的。引水式厂房一般沿河岸布置，进厂公路可沿等高线从厂房一端进入厂房。坝式电站进厂公路一般从下游侧进入。 公路、铁路要直接通入主厂房的安装间，临近厂房一段应是水平，长度不小于20m，并有回车场地。公路的坡度不宜大于10%12%，转弯半径大于20m。,引水道、尾水道及对外交通线路的布置,副厂房,为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置的各种辅助机电设备、控制、试验、管理和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。 (一) 副厂房的组成 副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台数、电

12、站在电力系统中的作用等因素。 大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：,1、 直接生产副厂房 中央控制室，继电保护盘室，电缆室，蓄电池室，酸室和套间，巡回检测装置室等。 2、 检修试验副厂房 继电保护试验室，精密仪器试验室，测量表计试验室，高压试验室，水化实验室等。 3、 辅助用房 交接班室，运行分场，检修分场，水工分场，总工程师室，厂长室，生产技术科，会议室，资料室，厕所、盥洗室。,中控室：它是整座水电站厂房运行、调度、控制和监视的神经中枢。 希望尽量与发电机层同高；有良好的通风、采光、采暖、防震、防噪条件；室内净高4-4.5 m。面积与机组台数、自动化程度有关。,继电保护室： 继电保护设备的

13、作用是：系统中任何地方发生故障时，继电器就会自动断开，以保护其他电器设备不受损害；另外尚可把不正常的工作信号显示给值班人员。继电保护室一般布置在中控室附近。 集缆室： 直接位于中控室的下层，又称电缆夹层，净高2.5 m左右，面积与中控室对应。,蓄电池室、酸室、套间、充电机室、通风机室等构成直流系统。 作用：机组故障，又无外来电源时作为事故照明以及部分动力设备用电；厂房中部分仪器、仪表的用电。 其布置要求防止酸气外溢、防爆，套间布置在酸室外。整套系统不得布置在中控室、开关室等上面。每小时定时通风多次。,巡回检测装置室： 对主机、变压器等运行情况进行定时扫描，并打印出结果。 在水电站中装设数字巡回

14、检测装置能及时发现故障，不仅提高了运行的可靠性，而且减轻运行人员巡视和抄表的劳动。,(二) 副厂房的位置,副厂房的位置应紧靠主厂房，基本上布置在主厂房的上游侧，下游侧和端部，可集中一处，也可分两处布置。 (1) 主厂房的上游侧。适用于坝后式水电站。 (2) 尾水管顶板上。影响主厂房的通风、采光，需加长尾水管，从而增加工程量。由于尾水管在机组运行时振动较大，不宜布置中央控制室及继电保护设备。 (3) 主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置会增加母线及电缆的长度。,副厂房,主变压器,(一)主变压器场的布置原则,主变压器的位置应结合安装、检修运输、消防通道、进线出线、防火防爆要求确定。 (1) 尽量

15、靠近厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线长度，减小电能损失和故障机会，并满足防火、防爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠； (2) 尽量与安装间在同一高程上，便于主变压器的运输、安装和利用轨道推进厂房的安装间进行检修； (3) 变压器的运输和高压侧出线要方便，且变压器之间要留必要空间。 (4) 高程应高于下游最高洪水位，四周设置排水沟。,(二)升压变压器可能布置的位置,(1) 坝后式厂房，可以利用厂坝之间的空间布置升压变压器。 (2) 河床式厂房，由于尾水管较长，可将升压变压器布置在尾水平台上。 (3) 引水式地面厂房，变压器场可能的位置是厂房的一端进厂公路旁、尾水渠旁、厂房上游侧或尾水平台上。 (4) 由于地形和场地的限制，个别水电站有将主变压器布置在厂房顶上。地下厂房的主变压器可布置在地下洞室内。,高压开关站,1、高压开关站布置各种高压配电装置和保护设备。如电缆、母线、各种互感器、各种开关继电保护装置、防雷保护、输电线路以及杆塔构架。 2、高压开关站一般为露天布置。应尽量靠近主变压器场和中央控制室，且在同一高程上。,3、通常布置在附近山坡上，也有布置在主厂房顶上的。 4、当地形较陡时，可布置成阶梯式和高架式，以减少挖方。当高压出线不止一个等级，可分设两个或多个开关站。,