水电站厂房布置设计课件

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1、第三篇 水电站厂房,水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。,水电站厂房,第十一章 引水式地面厂房,第一节 水电站厂房任务、组成和类型,一、水电站厂房的任务 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。,二、水电站厂房的组成,从设备布置和运行要求的空间划分 主厂房。安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水电站厂房的主要组成部分。 副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房

2、间及运行管理人员工作和生活用房。 主变压器场。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。,开关站。一般布置在户外，装设高压开关、高压母线和保护设施，高压输电线由此将电能输送给电力用户。 主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，一般称为厂区枢纽。,厂区枢纽,从设备组成的系统划分,水流系统。水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 电流系统。即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。 电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设

3、备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。,机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。 辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。,水电站厂房组成图,3. 从水电站厂房的结构组成划分,水平面上可分为主机室和安装间。主机室安装水轮发电机组及辅助设备，安装间是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地

4、。 垂直面上，以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。 上部结构。与工业厂房相似，基本上是板、梁 、柱结构系统。 下部结构。为大体积混凝土整体结构，主要布置过流系统，是厂房的基础。,上部结构,下部结构,下部块体结构,三、水电站厂房的基本类型,(一) 根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征，可分为三种基本类型 1坝后式厂房 特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压管道引入厂房。 坝后式厂房还可以变化为：挑越式厂房、溢流式厂房、坝内式厂房。,坝 后 厂 房,坝后式厂房示意图,Center Hill Lake and Dam,挑 越 式 厂 房,

5、乌江渡水电站,坝内式厂房,凤滩水电站,厂房移入溢流坝体空腹内。,溢流式厂房,将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房。,新安江水电站,2河床厂房,厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分,3引水式厂房,特征：发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸。如若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房。,清江雪照河水电站,(二) 按机组主轴的装置方式分 立式机组厂房和卧式机组厂房。,立式机组厂房,卧式机组厂房,(三) 按厂房上部结构分： 露天式、半露天式、封闭式厂房。 (四) 按水电站资源 的性质分： 河川电站(常规水 电站)厂房、潮汐 电站厂房、抽水 蓄能电站厂房。,第三节 水轮发电机,一

6、、发电机类型及传力方式 1、悬挂式发电机 推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。 发电机的传力方式为： 转动部分重量(发电机转子、励磁机转子、水轮机转轮)推力头推力轴承定子外壳机座； 固定部分重量(推力轴承、上机架、发电机定子、励磁机定子) 定子外壳机座。,悬式发电机,2、伞式发电机,推力轴承位于转子下方，设在下机架上 发电机的传力方式为： 机组转动部分的重量推力头和推力轴承下机架机座。 上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。 类型： 1. 普通伞式： 有上下导轴承 2. 半伞式: 有上导轴承，无下导轴承 3. 全伞式: 无上导轴承，有下导轴承,(1) 普通伞式,有上下导轴承。 传力方式为： 机组

7、转动部分的重量推力头和推力轴承下机架机座。 上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。,(3) 全伞式,无上导轴承，有下导轴承。 机组转动部分的重量通过推力轴承的支撑结构传到水轮机顶盖上，通过顶盖传给水轮机座环。,3常见的机座形式,(1) 圆筒式机座： 结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒，其壁厚在1m以上。 优点：刚度较大，抗振、抗扭性能较好。 缺点：水轮机直径较小时，水轮机的安装、维修、维护不方便,四、发电机的布置型式,(1) 定子外露式：发电机定子完全露出于发电机层地面以上。 缺点：发电机层地板显得拥挤，同时水轮机层高度小，不便其间布置夹层。采用较少。,(2) 上机架埋入式：发电机定子和上机架埋入发电机

8、层楼板下机坑内。 发电机层较宽敞，水轮机层高度大,采用较多。 适用于单机容量在100MW以上的大型机组。,(3) 定子埋入式：发电机定子埋入发电机层楼板下机坑内，上机架外露。 便于悬式发电机组的推力轴承检修。 适用于单机容量在数十万MW的大型机组。,六、水电站厂房的起重设备,为了安装和检修机组及其辅助设备，厂房内要装设专门的起重设备。 最常见的起重设备是桥式起重机(桥吊)。 桥吊由横跨厂房的桥吊大梁及其上部的小车组成，桥吊大梁可在吊车梁顶上沿主厂房纵向行驶，桥吊大梁上的小车可沿该大梁在厂房横向移动。 起重设备的型式和吊运方式对厂房上部结构和尺寸影响较大，正确选择起重设备和吊运方式，可减小其宽度

9、或高度。,1、桥吊的起重量和台数,桥吊的最大起重量取决于所吊运的最重部件。 最重部件一般为发电机转子，悬式发电机的转子需带轴吊运，伞式发电机的转子可带轴吊运，也可不带轴。 对于低水头电站，最重部件也可能是带轴或不带轴的水轮机转轮。 少数情况下，桥吊的起重量决定于主变压器(主变需要在厂内检修时)。,桥式起重机有单小车和双小车两种。 单小车设有主钩和副钩，当起重量不大时一般采用一台双钩桥吊； 双小车是在桥吊大梁上设有两台可以单独或联合运行的小车，每台小车只有一个起重吊钩，起重量大于75t时，可采用双小车桥吊。 与单小车相比，双小车桥吊不仅重量轻、外形尺寸小，而且用平衡梁吊运带轴转子时，大轴可以超出

10、主钩极限位置以上，从而可降低主厂房的高度。 当机组较大而且台数多于6台时，也可考虑采用两台吊车。两台桥吊可降低厂房高度，运用较灵活。,2、桥吊跨度与工作范围,桥吊跨度要与主厂房下部块体结构的尺寸相适应，使主厂房构架直接座落在下部块体结构的一期混凝土上。 要满足发电机层及安装间布置要求，使主厂房内主要机电设备均在主副钩工作范围之内，以便安装和检修。 尽量采用起重机制造厂家所规定的标准跨度。,第五节 主厂房的布置,一、发电机层设备布置,发电机层为安放水轮发电机组及辅助设备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡回检查机组、监视仪表的场所。 主要设备有发电机、调速柜、油压装置、机旁盘、励磁盘、蝶阀孔、楼梯、

11、吊物孔等。,厂房平面图,发电机层设备布置,机旁盘。与调速器布置在同一侧，靠近厂房上游或下游墙。 调速柜。应与下层的接力器相协调，尽可能靠近机组，并在吊车的工作范围之内。 励磁盘。常布置在发电机近旁。 蝶阀孔。 楼梯。每隔一段距离需要设置一个楼梯，一般两台机组设置一个。楼梯不应破坏发电机层楼板的梁格系统。 吊物孔。 发电机层平面设备布置应考虑在吊车主、副钩的工作范围内，以便楼面所有设备都能由厂内吊车起吊。,二、水轮机层设备布置,水轮机层是指发电机层以下，蜗壳大块混凝土以上的这部分空间。 在水轮机层一般布置调速器的接力器、水力机械辅助设备(如油、气、水管路)、电气设备 (如发电机引出线、中性点引出

12、线、接地、灭磁装置等)、厂用电的配电设备。,水轮机层设备布置图,调速器的接力器。位于调速器柜的下方，与水轮机顶盖连在一起，并布置在蜗壳最小断面处。 电气设备的布置。发电机引出线和中性点侧都装有电流互感器，一般安装在风罩外壁或机墩外壁上。对发电机引出母线要加装保护网。 油、气、水管道。一般沿墙敷设或布置在沟内。要防止油气水渗漏对电缆造成影响。 水轮机层上、下游侧应设必要的过道。主要过道宽度不宜小于1.2m1.6m。 水轮机机墩壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为1.2m1.8m，高度不小于1.8m2.0m。,二、蜗壳层的布置,主阀。当引水式电站采用联合供水或分组供水时，在蜗壳进口前设置一道快速闸门或

13、蝴蝶阀，称为主阀。 主阀可以装设在厂内也可以装设在厂外。主阀的上游侧要安装伸缩节，以方便其拆装。 进人孔。在下部块体结构中要设有通向蜗壳和尾水管的进人孔，并设置通道。一般进人孔的直径为60cm，进人孔通道尺寸不小于11m。 在蜗壳层以下的上游侧或下游侧均设有检查、排水廊道。 集水井位于全厂最低处，除要求能容纳运行时的渗漏水，还要担负机组检修时的集水、排水任务。 排水泵室一般布置在集水井的上层。电站排水都通向下游尾水渠。,四、安装间(安装间)的布置,安装间是厂房主要部件安装和检修的场所。 主要设备的安装、检修、到货后卸车都要用到桥吊。,安装间一般均布置在主厂房有对外道路的一端。对外交通通道必须直

14、达安装间，车辆直接开入安装间以便利用主厂房内桥吊卸货。 水电站对外交通运输道路可以是铁路、公路或水路。对于大中型水电站，由于部件大而重，运输量又大，所以常建设专用的铁路线，中小型水电站多采用公路。,1安装间的位置,2安装间的高程,安装间的高程主要取决于对外道路的高程及发电机层楼板的高程。 安装间最好与对外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期对外交通畅通无阻。 安装间最好也与发电机层同高，以充分利用场地，安装检修工作方便。,当水电站的下游尾水过高时，发电机层楼板常低于下游最高尾水位，从而也低于对外道路，这时可以有以下几种方案： 安装间与对外道路同高，均高于发电机层。 安装间与发电机层同高，

15、均低于下游最高水位。 安装间与发电机层同高，而在安装间上专门划出一块货车停车卸货处，此停车处高于安装间而与对外道路同高。这时安装间场面不能充分利用，而厂房的高度可能取决于卸货的要求。,3. 安装间的尺寸,安装间与主厂房同宽以便桥吊通行，所以安装间的尺寸主要是指其长度。 安装间的面积可按一台机组扩大性检修的需要确定，一般考虑放置四大部件，即发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮、水轮机顶盖。四大部件要布置在主钩的工作范围内，其中发电机转子应全部置于主钩起吊范围内。发电机转子和水轮机转轮周围要留有12m的工作场地。 缺乏资料时，安装间长度可取1.251.5倍机组段长。 多机组电站，安装间面积可根据需要增大或加设副安装间。,4. 安装间的布置,安装间内要安排运货车的停车位置 堆放试重块或设置试重地锚，以进行桥吊安装后的静荷试验和动荷试验。 安装间大门尺寸：采用标准轨火车运输时不应小于4.2m5.4m，采用载重汽车运输不小于3.3m4.5m。 发电机转子放在安装间上时主轴要穿过地板，地板上在相应位置要设大轴孔，在轴下要设大轴承台，并预埋底脚螺栓。 主变压器有时也要在安装间进行大修，这时要考虑主变压器运入的方式及停放的地点。主变压器大修时常需吊芯检修，在安装间上设尺寸相当的变压器坑。,谢谢!,2007-07,