水电站厂房结构设计PPT课件

1、12.1 主厂房的轮廓尺寸主厂房的轮廓尺寸 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。下，尽量减小厂房尺寸，降低造价。 v主厂房平面尺寸的确定主厂房平面尺寸的确定( (一一) ) 主厂房的长度主厂房的长度 L= (n-1)LL= (n-1)L0 0 + L + L1 1+ L+ L安安 + + L L机组机组段长段长度度蜗壳外混蜗壳外混凝土结构凝土结构厚度厚度边机边机组段组段长度长度安装安装间长间长度度第1页/共48页1 1机组段长度机组段长度L L0

2、0机组段长度是指相邻两台机组中心线之间机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离的距离机组间距。机组间距。机组段间距一般由机组段间距一般由下部块体结构中水轮机下部块体结构中水轮机蜗壳的尺寸蜗壳的尺寸控制，在高水头情况下常由发控制，在高水头情况下常由发电机定子外径控制。电机定子外径控制。第2页/共48页装配场1#机组2#机组3#机组4#机组主机间发电机层蜗壳层、水轮机层副厂房发电机组检修位置水轮机尾水平台油压装置调速器第3页/共48页(1) (1) 当机组段间距由蜗壳尺寸控制时当机组段间距由蜗壳尺寸控制时 L L0 0 = = 蜗壳平面尺寸蜗壳平面尺寸 + 2+ 2L LL L蜗壳外混凝土结构厚

3、度。混凝土蜗壳一般蜗壳外混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取取0.80.81.0m1.0m，金属蜗壳一般可取，金属蜗壳一般可取1 12m2m，边机组，边机组段一般取段一般取1 13m3m。第4页/共48页(2)(2)当机组段间距由发电机定子外径控制时当机组段间距由发电机定子外径控制时 L L0 0 = D = D风风 + d + d D D风风发电机风罩外缘直径；发电机风罩外缘直径；d d相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取1.51.52.0m2.0m。第5页/共48页机组段长度应综合考虑机组段长度应综合考虑厂房分缝厂房分缝、蜗壳和蜗壳和尾水管厚度的影响尾水管厚

4、度的影响，水轮机层和发电机层水轮机层和发电机层的布置要求的布置要求，包括排架柱的布置、调速器，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，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最好不将调速器、油压装置和楼梯等布置在两台机组中间。在两台机组中间。 第6页/共48页2 2边机组段加长边机组段加长由于外侧有主厂房的端墙，为了使机组设备和辅由于外侧有主厂房的端墙，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机组

5、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，并留有以内，并留有0.20.3m0.20.3m的裕度。的裕度。lLL01第7页/共48页3 3安装间长度安装间长度安装间的宽度一般与主厂房相同，安装间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的长度决定于一台机组扩大性检修所需面积。一般取积。一般取L L安安(1.0(1.0l.5) Ll.5) L0 0。悬式发电机：一般放下四大件，即发电机悬式发电机：一般放下四大件，即发电机转子、

6、上机架、水轮机转轮、顶盖。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。电机多放一个下机架。第8页/共48页第9页/共48页( (二二) ) 主厂房的宽度主厂房的宽度以机组中心线为界，将厂房宽以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度度分为上游侧宽度B Bs s和下游侧和下游侧宽度宽度B Bx x。则厂房总宽度为。则厂房总宽度为 B=Bx+Bs 在确定在确定Bs和和Bx时，应分别考虑时，应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求。当宽度基本三层的布置要求。当宽度基本确定后，最后要根据

7、尺寸相近确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度验证，厂房宽的吊车标准宽度验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。度必须满足吊车安装的要求。第10页/共48页上游侧布置的设备有：上游侧布置的设备有：1 1、调速器：包括机械柜、电气柜、调速器：包括机械柜、电气柜、 油压装置、接力油压装置、接力器。调速器之间油管路相连尽量靠近。器。调速器之间油管路相连尽量靠近。2 2、机旁盘：、机旁盘：要考虑机旁盘前的巡视，一般要求要考虑机旁盘前的巡视，一般要求1.5m1.5m，以及机旁盘，以及机旁盘后进线要求，一般要求后进线要求，一般要求80cm80cm。3 3、蝶阀吊孔：、蝶阀吊孔：蝶阀中心线与机组中心线满足两

8、倍蝶阀直径。蝶阀中心线与机组中心线满足两倍蝶阀直径。4 4、水、油、气管道、水、油、气管道厂房上游侧宽度厂房上游侧宽度Bx:第11页/共48页第12页/共48页厂房下游侧宽度厂房下游侧宽度Bs:下游侧主要考虑发电机尺寸及发电机下游侧主要考虑发电机尺寸及发电机层主通道要求，一般层主通道要求，一般主通道主通道宽度为宽度为2-2-2.5m2.5m。还要满足蜗壳尺寸及外围混凝土厚度还要满足蜗壳尺寸及外围混凝土厚度要求。要求。（主通道是从发电机风道外侧到排架（主通道是从发电机风道外侧到排架柱边的距离）柱边的距离）第13页/共48页(1) (1) 发电机层发电机层首先决定吊运转子首先决定吊运转子( (带轴

9、带轴) )的方式，若由下游侧吊的方式，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。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。发电机层交通应畅通无阻。主要通道宽主要通道宽2 23m3m，次要通道宽次要通道宽1 12m2m。在机旁盘前还应留有在机旁盘前还应留有1m1m宽的工作场地，盘后应有宽的工作场地，盘后应有0.80.81m1m宽的检修场地，以便于运行人员操作。宽的检修场地，以便于运行人员操作。 第14页/共48页(2) (2) 水轮机层水轮机层一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备一般上下游侧分别

10、布置水轮机辅助设备( (即油、水、气管路等即油、水、气管路等) )和发电机辅助设和发电机辅助设备备( (电流电压互感器、电缆等电流电压互感器、电缆等) )。以这些。以这些设备布置后，不影响水轮机层交通来确设备布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。定水轮机层的宽度。第15页/共48页(3) (3) 蜗壳层：蜗壳层：一般由设置的检查廊道、进人孔一般由设置的检查廊道、进人孔等确定宽度。蜗壳和尾水管进人等确定宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要通畅，集水井水泵房孔的交通要通畅，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。蜗壳层平面宽度。第16页/共48页(

11、4) (4) 吊车标准宽度吊车标准宽度L Lk k：当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度的吊车标准宽度L Lk k验证，厂房宽度必须满验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。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。常由下部块体结构确定厂房宽度。第17页/共48页 水轮机安装高程是水水轮机安装高程是水电站厂房的控制高程。电站厂房的控制高程。v主厂房的高度及各层高程的确定主厂房的高度及各层高程的确定

12、第18页/共48页1 1水轮机安装高水轮机安装高程程对混流式水轮机对混流式水轮机 X=bX=b0 0/2 /2 对轴流式水轮机对轴流式水轮机 X=0.41DX=0.41D1 1XHswT900)(10HHs水轮机的安装高程确定以后，就可以依据结构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。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；厂房建成后下游设计最低水位；b b0 0-导叶导叶高度；高度；D D1 1水轮机转轮直径。水轮机转轮直径。水轮机允许吸出高度w气蚀系数修正值水电站厂房所在地点海拔高程的修正值第19页/共48页2 2主厂房基础开挖高

13、程主厂房基础开挖高程= =T T-(h-(h3 3+h+h2 2+h+h1 1) )(h(h2 2+h+h3 3) )安装高程至尾水管底板距离；安装高程至尾水管底板距离；h h1 1尾水管底板混凝土厚度尾水管底板混凝土厚度 ( (根据地基性质根据地基性质和尾水管结构形式而定，一般取和尾水管结构形式而定，一般取1 1 2m)2m)h3+h2h1第20页/共48页3 3水轮机层地面高程水轮机层地面高程 S S = =T T + h + h4 4h h4 4= =蜗壳进口半径蜗壳进口半径+ +蜗壳顶部混凝土层厚度。蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一般不低于金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m

14、1.0m，混凝，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。h4第21页/共48页4 4发电机装置高程发电机装置高程 d d = =S S +h +h5 5h h6 6h h5 5发电机机墩进人孔高发电机机墩进人孔高度度 ( (一般取一般取1.8m 1.8m 2.0m)2.0m)；还须满足水轮机层附属设备还须满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布油气水管道和发电机出线布置要求的高度。置要求的高度。h h6 6进人孔顶部混凝土厚进人孔顶部混凝土厚度度( (一般为一般为1.0m1.0m左右左右) )。 h5h6h7h4第22页/共48页5 5、发电机层楼板高程、发电机层楼

15、板高程ddh2h4h5h6hdh hd d- -定子高度，定子高度，如果发电机上如果发电机上机架为埋入式机架为埋入式则还需加入上则还需加入上机架高度。机架高度。第23页/共48页除应满足发电机层布置要求外，还应满足：除应满足发电机层布置要求外，还应满足：1 1、保证水轮机层的净高不少于、保证水轮机层的净高不少于3.53.54.0m4.0m，否则发，否则发电机出线和油气水管道布置困难。电机出线和油气水管道布置困难。2 2、保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发、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。大中型厂电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平。大中型厂房总是

16、希望将发电机层楼板面设在下游设计洪水位房总是希望将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上以上0.51.0m0.51.0m。 3 3、从经济性考虑，也可将发电机层楼板面高程布、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。路设防水墙。 第24页/共48页6 6起重机起重机( (吊车吊车) )的安装高程的安装高程C C11109872hhhhhCh h7 7发电机定子高度和上机架高度之和；发电机定子高度和上机架高度之和；

17、h h8 8吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；水平净距水平净距0.3m0.3m，垂直净距，垂直净距0.60.61.0m1.0mh h9 9最大吊运部件的高度；最大吊运部件的高度；h h1010吊运部件与吊钩间的距离吊运部件与吊钩间的距离( (一般在一般在1.01.01.5m1.5m左右左右) ) ；h h1111主钩最高位置至轨顶面距离，可从起重机主主钩最高位置至轨顶面距离，可从起重机主要参数表查出。要参数表查出。第25页/共48页第26页/共48页注意：注意：1 1、吊车轨顶高程是通过画图设计出来的，吊车轨顶高程是通过画图设计出来的，不是靠计算出

18、来的。不是靠计算出来的。2 2、所吊部件要走直线。、所吊部件要走直线。第27页/共48页7 7屋顶高程屋顶高程屋顶高程屋顶高程R R 应根据屋顶结构尺寸和形式确定，并应满足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、厂房吊顶和照明设起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。施布置等要求。 R R= =C C+ h+ h1212+ h+ h1313 h h1212小车高度；小车高度； h h1313为检修吊车需要在小车上方留有距离，为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取一般取0.5m0.5m。第28页/共48页12.2 厂区布厂区布置置厂区布置是指水电站的主厂房、副厂

19、房、主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、引水道变压器场、高压开关站、引水道 、尾水道及、尾水道及厂区交通的相互位置的安排。厂区交通的相互位置的安排。v主厂房主厂房v引水道、尾水道及对外交通线路的布置引水道、尾水道及对外交通线路的布置v副厂房副厂房v主变压器主变压器v高压开关站高压开关站第29页/共48页主厂房是厂区的核心，对厂区布置起决定性作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、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。

20、因素，注意厂区的协调配合。(1) (1) 尽量减小压力水管的长度。尽量减小压力水管的长度。 (2) (2) 尾水渠尽量远离溢洪道或泄洪洞出口，防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。止水位波动对机组运行不利。尾水渠与下游河尾水渠与下游河道衔接要平顺。道衔接要平顺。(3) (3) 主厂房的地基条件要好，对外交通和出线主厂房的地基条件要好，对外交通和出线方便，方便，并不受施工导流干扰。并不受施工导流干扰。 v主厂房主厂房第30页/共48页 引水道一般为正向引水，尽可能保证进、出水水流平顺。引水道一般为正向引水，尽可能保证进、出水水流平顺。尾水渠一般为明渠，正向将尾水导入下游

21、河道，少数情尾水渠一般为明渠，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。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。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，长度不小于应是水平，长度不小于20m20m，并有回车场地。，并有回车场地。公路的坡公路的坡度不宜大

22、于度不宜大于10%12%10%12%，转弯半径大于，转弯半径大于20m20m。v引水道、尾水道及对外交通线路的布置引水道、尾水道及对外交通线路的布置第31页/共48页v副厂房副厂房为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置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。运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。( (一一) ) 副厂房的组成副厂房的组成副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的装机容量、机组台数、电站在电力系统中

23、的作用等因素。作用等因素。大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：第32页/共48页1 1、 直接生产副厂房直接生产副厂房中央控制室中央控制室，继电保护盘室，电缆室继电保护盘室，电缆室，蓄电池室，蓄电池室，酸室和套间酸室和套间，巡回检测装置室巡回检测装置室等。等。 2 2、 检修试验副厂房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。验室，高压试验室，水化实验室等。3 3、 辅助用房辅助用房交接班室，运行分场，检修分场，水工分场，总交接班室，运行分场，检修分场，水工分场，总工

24、程师室，厂长室，生产技术科，会议室，资料工程师室，厂长室，生产技术科，会议室，资料室，厕所、盥洗室。室，厕所、盥洗室。第33页/共48页中控室中控室：它是整座水电站厂房运行、调度、控制和监：它是整座水电站厂房运行、调度、控制和监视的神经中枢。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；室内净高暖、防震、防噪条件；室内净高4-4.5 m4-4.5 m。面积与机组。面积与机组台数、自动化程度有关。台数、自动化程度有关。第34页/共48页继电保护室：继电保护室：继电保护设备的作用是：系统中任何地方发继电保护设备的作用是

25、：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。布置在中控室附近。集缆室：集缆室：直接位于中控室的下层，又称电缆夹层，净直接位于中控室的下层，又称电缆夹层，净高高2.5 m2.5 m左右，面积与中控室对应。左右，面积与中控室对应。第35页/共48页蓄电池室、酸室、套间、充电机室、通风蓄电池室、酸室、套间、充电机室、通风机室等构成机室等构成直流系统直流系统。作用：机组故障，又无外来电

26、源时作为事作用：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。分仪器、仪表的用电。其布置要求防止酸气外溢、防爆，套间布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、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。开关室等上面。每小时定时通风多次。第36页/共48页巡回检测装置室：巡回检测装置室：对主机、变压器等运行情况进行定时扫描，对主机、变压器等运行情况进行定时扫描，并打印出结果。并打印出结果。 在水电站中装设数字巡回检测装置能及时发在水电站中装设数字巡回检测装置能

27、及时发现故障，不仅提高了运行的可靠性，而且减现故障，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。轻运行人员巡视和抄表的劳动。第37页/共48页( (二二) ) 副厂房的位副厂房的位置置副厂房的位置应紧靠主厂房，基本上布置在主厂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，也可房的上游侧，下游侧和端部，可集中一处，也可分两处布置。分两处布置。(1) (1) 主厂房的上游侧。适用于坝后式水电站。主厂房的上游侧。适用于坝后式水电站。(2) (2) 尾水管顶板上。影响主厂房的通风、采光，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。

28、由于尾水管在需加长尾水管，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。电保护设备。(3) (3) 主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置会增加母线及电缆的长度。会增加母线及电缆的长度。 第38页/共48页副厂房副厂房第39页/共48页v主变压器主变压器第40页/共48页( (一一) )主变压器场的布置原则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、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。进线出线、防火防爆要求确定。(1) (1) 尽量靠近厂房，尽量靠近厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线长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、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；防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠；(2) (2) 尽量与安装间在同一高程上，尽量与安装间在同一高程上，便于主变压器的运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；