水电站建筑物考前复习资料.doc

1.最大:三峡水电站(坝后式厂房26台,右岸地下厂房6台,单机70万kw,另厂内自用电装机2台,单机5万kw,总装机2250万kw)已规划的最大:雅鲁藏布江上的墨脱县的墨脱水电站,若采用40km的引水隧洞,装机容量可达4000万kW.最早:昆明石龙坝水电站,装机480KW,1910年7月开工,1912年4月发电,至1949年,全厂总装机容量为2920 kW;台湾省在1905年建成了龟山水电站,装机600KW水力发电的原理:在天然河流上修建水工建筑物,集中水头差,然后将水流输送到水轮机中,使水能水轮机的旋转机械能驱动发电机将机械能转化为电能输电线路用户.优点:1水电是再生性能源2运行管理人员少,主要是远程调控3运行灵活4节约煤,石油,天然气及人力资源5可兼顾防洪,航运及灌溉等综合效益6污染小.缺点:1所处地理位置给建设及输电带来困难2工程量大,工期长3造成水库淹没,对自然生态环境有不利影响(a库区:淹没,滑坡坍岸,水库淤积,生态变化,水温变化,水质变化,气象变化,诱发地震,卫生条件恶化b水库下游:水清引起河道冲刷,原河道水量变化,河道水温,水质变化)水能资源开发方式:坝式(在河道上修建拦河大坝,坝前壅水,形成水库,集中落差,调节流量)引水式(河段上游筑闸,低坝或无坝取水,经人工引水道(渠道,隧洞,管道等)引水到河段下游,集中落差)混合式(同一河段上,用坝集中上游部分落差,再通过有压引水道集中坝下游部分落差而形成总水头)2.进水口高程:顶部(死水位以下有一定的埋深)底部(水库设计淤沙高程以上0.5-1.0m)渠道:自动调节渠道,非自动调节渠道.沉沙池位置:在无压进水口之后,引水道之前压力前池:位置(设置在引水渠道或无压隧洞的末端,是水电站无压引水建筑物与压力管道的连接建筑物)作用(把无压引水道的无压流变为压力管道的有压流的连接建筑物1均匀分配流量,渠道前池压力管道2渲泄多余水量,平稳水压,水量3拦阻污物和泥沙)3.压力管道参数:管道内径D(m)和水压H(m)及其乘积HD值.按布置分类:1明管(暴露在空气中)2地下埋管(埋入岩体)3砼坝身埋管(依附于坝身,有坝内管道,坝上游面管,坝下游面管)供水方式:单元供水(适用1单机流量大,长度短的地下埋管或明管2砼坝内管道和明管道)联合供水(机组少,单机流量小,引水道长的地下埋管和明管)分组供水(压力水管较长,机组台数多,单机流量较小的情况,广泛用于地下埋管和明管)明管与厂房:正向引近(中,低水头电站)纵向引近(高,中水头电站)斜向引近(当地形,地质条件,引水系统及厂房布置要求适宜时采用这种布置方式,多用于分组供水和联合供水)镇墩布置:(不产生位移)管道转弯,直径变化处或管道直线段距离超过150m.支墩:(水管在轴向自由移动)间距L取6-12m,当D特别大时,L取3m.两镇墩间的支墩应等间距布置,设伸缩节的一跨间距应缩短管壁厚度(mm):=HD/2=10HD/2,(内)直径:D=7(5.2Q3max/H)单面,垫板0.9双面0.95,H=静水+动水,动水取静水的15-30%明钢管外压失稳:1机组运行过程中由于负荷变化产生负水击,使管道内产生负压2管道放空时通气孔失灵,在管道内产生真空.管道内部产生真空或负压时,管壁在外部的大气压力下可能丧失稳定,管壁被压瘪.措施:1增加管壁厚度2减小管道内径D3提高钢材强度4设加劲环4.地下埋管优点:1布置灵活方便2钢管与围岩共同承担内水压,减小钢衬3运行安全降低环向应力措施:1尽量改善围岩的质量,提高其弹性模量,途径为固结灌浆2减小施工缝隙3施工选择合适季节,使钢衬冷缝值尽量小4用适当降低围岩抗力系数值的方法考虑初始缝隙(低温施工):1施工缝隙(砼浇筑或接缝灌浆完工后,温度恢复正常时,钢衬与砼衬圈及砼与围岩间的间隙总和.由砼的收缩和施工质量不良造成.措施:a浇筑砼的水化热消散后在低温时进行接缝灌浆b在砼浇筑时降低入仓温度和对钢衬进行冷却,如喷洒冷水c采用膨胀砼回填.此法有时可不进行接缝灌浆d采用预埋骨料压浆砼)2钢衬冷缩缝隙(其值取决于钢衬竣工时温度(竣工时洞内气温或接缝灌浆时洞内最高温度)与运行时温度(水温)之差)3围岩冷缩缝隙(管道投入运行后,水温低于围岩原始温度,围岩降温冷缩形成的缝隙)4围岩塑性压缩缝隙(岩体的残余变形.措施:降低K0)外压荷载:1地下水压力2钢衬与砼之间接缝灌浆压力3回填砼时流态砼的压力.失稳:外压钢衬屈曲钢衬变形达到0外压继续增加钢衬发生更多波形的屈曲钢衬应力值钢衬应力达到材料屈服值失稳5.坝体压力管道:坝上游面管道,坝下游面管道(三峡),坝内埋管,混合形式 坝内埋管施工:1安装一段钢管,浇筑一层砼,可省二期砼;施工干扰较大2坝体内预留钢管施工槽钢管在槽内一次组装回填砼接缝灌浆;其施工干扰小,但工期较长(2注意键槽,打毛,插筋)结构特点:1传递内水压力(整体浇筑的坝内钢管,只承担内水压力的一小部分,而大部分要由坝体砼承担)2管道周围坝体内产生拉应力集中,即钢管应力恶化坝体应力.失稳过程:当荷载较大,坝体砼首先开裂钢衬的应力达到其屈服强度破坏.砼开裂过程:管顶处砼厚度小常先开裂应力重新分布,导致管底砼开裂其它断面砼相继开裂软垫层原理:可吸收钢管在内压作用下的径向变位,从而使内压只有一部分或很小部分传至坝体.受力分配:弹性软垫层将管道与坝体分开,钢管承受绝大部分内水压力,受力明确6.岔管布置形式:1卜形布置2对称Y形布置3三岔形布置钢岔管:1三梁岔管(适用内压较高,直径不大情况)2内加强月牙肋岔管(大中型电站)3贴边式岔管(中,低水头卜型布置的管道)4球形岔管(高水头大中型电站)5无梁岔管6隔壁岔管7.不稳定工况:1机组转速变化2引起水锤现象.HL丢弃负荷:机组转速升高,压力管道及蜗壳中水压力上升,尾水管中水压力下降水锤:水电站运行中,突然改变水轮机流量时,使压力管道,蜗壳及尾水管中的水流流速发生变化,从而其内水压力随之变化,又因水流具有惯性,使上述水压的变化呈交替升降的一种波动,如同锤击作用于管壁,有时还伴随轰轰的响声和振动,这种现象为.危害:1压强升高过大水管强度不够而破裂2尾水管中负压过大尾水管汽蚀,水轮机运行时产生振动3压强波动机组运行稳定性和供电质量下降4负水锤会造成压力管道外压失稳.水锤压力:(H-H0)/H0机组转速变化:(n-n0)/n0(H0 n0初始时刻H n水轮机调节后某一时刻水头和机组转速)调节保证计算:通过调节保证计算和分析,正确合理地解决导叶启闭时间,水锤压力和机组转速变化三者之间的关系,最后选择适当的导叶启闭时间和方式,使水锤压力和机组转速上升值均在经济合理的允许范围内.水锤波速:明管(1000m/s)埋管(1200m/s)9.起始开度与水锤压力:机组满负荷运行:01.机组担任部分负荷运行:02L/a,当阀门关闭过程结束前,水库异号反射回来的降压波已经到达阀门处,因此水管末端的水锤压力是由向上游传播的水锤波F和反射回来的水锤波f叠加的结果(压力管道末端处的压力增加主要与阀门关闭(或开启)经历的时间及其依时间变化的规律有关)首相水锤:最大水锤压力出现在第一相末.01.5时,最大水锤压力出现在第一相以后的某一相,特点是最大水锤压力接近极限值.修正系数K:HL1.2，ZL1.4减小水锤压力措施:1缩短压力管道的长度(缩短压力管道长度,使从进水口反射回来的水锤波能够较早地回到压力管道末端,从而减小水锤值.措施:设置调压室)2延长有效的关闭时间(a反击式水轮机设置减压阀在蜗壳的进口附近装设减压阀,减压阀在机组增加负荷时不起作用b冲击式水轮机的机组装置偏流器偏流器在增荷时不起作用c设置水阻器水阻器对于增加负荷时不起作用d增加发电机的飞轮力矩)3减小压力管道中的流速(减小流速可减小压力管道中单位水体的动量,从而减小水锤压力.措施:加大管径)4改变调速器调节程序(中低水头电站:水轮机导叶可采取先快后慢的关闭规律.高水头电站:可采用先慢后快的调节规律.注:采用合理的关闭规律减小水锤压强,简单易行,又比较经济,应优先考虑)10.调压室类型:1简单圆筒式调压室2阻抗式调压室3双室式调压室4溢流式调压室5差动式调压室6气垫式或半气垫式调压室.布置方式:1上游调压室2下游调压室3上下游双调压室系统4上游双调压室系统水流加速时间Tw:1水电站单独运行时,或容量在电力系统中所占的比例超过50%时,取1.52s。2水电站容量在电力系统中所占比重为20%50%时, 2.53.5s。3当水电站容量在电力系统中的比重小于20%时,3.55s11.厂区枢纽:水电站主厂房,副厂房,主变压器场,高压开关站,厂区交通等主厂房:垂面上(根据工程习惯,厂房以发电机层楼板面为界分为上部结构与工业厂房基本相似,基本上是板,梁,柱结构系统,包括主机室和装配场和下部结构大体积砼结构,主要布置过流系统,是厂房的基础)平面上(主机室,装配场)主机室:水轮发电机组及辅助设备布置在主机室,是运行和管理的主要场所,水轮发电机组和许多辅助设备都布置在这.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.水轮机层:发电机层地面以下与蜗壳顶部砼以上的空间.蜗壳层:蜗壳及其周围的钢筋砼结构块体的空间部分.尾水管层:尾水管顶部与基础底板之间的空间厂房类型:地面式厂房(1河床式厂房:闸墩式,抽水式2坝后式厂房(a坝后式明厂房b坝垛式厂房c溢流式厂房d挑越式厂房)3坝内式厂房4岸边式厂房)地下式厂房(1地下式厂房2半地下厂房3窖洞式半地下厂房4井式半地下厂房)抽水蓄能电站厂房,潮汐电站厂房发电机类型:1卧式布置2立式布置(a悬吊式发电机:推力轴承位于转子上方,支承在上机架上b伞式发电机:推力轴承位于转子下方,设在下机架上普通伞式,半伞式,全伞式)区别:悬式水轮发电机的稳定性比伞式好,推力轴承小,损耗小,安装维护方便,但钢材耗量多,伞式机组总高度低,可降低水电站厂房高度管道颜色:一般油系统中压力油管漆红色,排油管漆黄色,输气管管外漆成白色,技术供水管外漆成蓝色,消防供水管外漆成橘色,排水管外漆成绿色,污水管外漆成黑色12.厂房长度:1机组段长度L1的确定(L1=L+x+L-x L+x为机组段+x方向的最大长度,L-x为机组段-x方向的最大长度,L+x和L-x可用计算表中公式按蜗壳层,尾水管层,发电机层分别计算,然后取其中的最大值)2端(边)机组段长度L2的确定(L2=L+x+L-x +L)L为附加长度,L=(0.1-1.0)D1,D1为标称直径,则L主=nL1+L，L装=(1.0-l.5) L1,则主厂房总长度L=nL1+L2+L或L=(n+1-1.5)L1n机组台数剖面设计第一个高程:水轮机安