水电站厂房结构设计学习教案

1、会计学1水电站厂房水电站厂房(chngfng)结构设计结构设计第一页，共48页。1 1机组段长度机组段长度L0L0机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离离机组间距。机组间距。机组段间距一般由下部块体结构中水轮机蜗壳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的尺寸控制(kngzh)(kngzh)，在高水头情况下常，在高水头情况下常由发电机定子外径控制由发电机定子外径控制(kngzh)(kngzh)。第2页/共48页第二页，共48页。装配(zhungpi)场1#机组(jz)2#机组(jz)3#机组4#机组主机间发电机层蜗壳层、水轮机层副厂房副厂房

2、发电机组发电机组检修位置检修位置水轮机水轮机尾水平台尾水平台油压装置油压装置调速器调速器第3页/共48页第三页，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 L0 = L0 = 蜗壳平面尺寸蜗壳平面尺寸 + 2 + 2L LLL蜗壳外混凝土结构厚度蜗壳外混凝土结构厚度(hud)(hud)。混凝土蜗壳。混凝土蜗壳一般取一般取0.80.81.0m1.0m，金属蜗壳一般可取，金属蜗壳一般可取1 12m2m，边机组段，边机组段一般取一般取1 13m3m。第4页/共48页第四页，共48页。(2)(2)当机组段间距当机组段间距(jin j)(jin j)由发电机定子外

3、径控制由发电机定子外径控制时时 L0 = D L0 = 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；dd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页第五页，共48页。机组段长度应综合考虑厂房分缝、蜗壳和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

4、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在两台(lin(lin ti) ti)机组中间。机组中间。 第6页/共48页第六页，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段需要加长l l。l l决定于安装间位置，桥吊宽度决定于安装间位置，桥吊宽度(kund)(kund)和和工作范围，应保证机组中心线或进水阀中心线在工作范围，应保证机组中心线或进水阀中

5、心线在吊钩极限位置以内，并留有吊钩极限位置以内，并留有0.20.3m0.20.3m的裕度。的裕度。lLL01第7页/共48页第七页，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，安装间的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。一般取决定于一台机组扩大性检修所需面积。一般取L L安安(1.0(1.0l.5) L0l.5) L0。悬式发电机：一般放下悬式发电机：一般放下(fn(fn xi) xi)四大件，即四大件，即发电机转子、上机架、水轮机转轮、顶盖。发电机转子、上机架、水轮机转轮、顶盖。伞式发电机：一般放下伞式发电机：一般放下(fn(

6、fn xi) xi)五大件，比五大件，比悬式发电机多放一个下机架。悬式发电机多放一个下机架。第8页/共48页第八页，共48页。第9页/共48页第九页，共48页。以机组以机组(jz)(jz)中心线为界，将中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度厂房宽度分为上游侧宽度BsBs和下和下游侧宽度游侧宽度BxBx。则厂房总宽度为。则厂房总宽度为 B=Bx+Bs B=Bx+Bs 在确定在确定BsBs和和BxBx时，应分别考虑发时，应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层三层电机层、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，最后要根据尺寸相近的吊车标准

7、宽度验证，厂房宽度必须满足准宽度验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。吊车安装的要求。第10页/共48页第十页，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，一般要考虑机旁盘前的巡视，一般(ybn)(ybn)要求要求1.5m1.5m，以及机旁，以及机旁盘盘后进线要求，一般后进线要求，一般(ybn)(ybn)要求要求80cm80cm。3 3、蝶阀吊孔：、蝶阀吊孔：蝶阀中心线与机组中心线

8、满足两倍蝶阀直径。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、气管道厂房上游厂房上游(shngyu)侧宽度侧宽度Bx:第11页/共48页第十一页，共48页。第12页/共48页第十二页，共48页。厂房厂房(chngfng)下游侧宽度下游侧宽度Bs:下游侧主要考虑发电机尺寸及发电机层下游侧主要考虑发电机尺寸及发电机层主通道要求，一般主通道宽度为主通道要求，一般主通道宽度为2-2.5m2-2.5m。还要满足蜗壳尺寸及外围混凝土厚度要还要满足蜗壳尺寸及外围混凝土厚度要求。求。（主通道是从发电机风道外侧（主通道是从发电机风道外侧(wi (wi c)c)到排架柱边的距离）到排架

9、柱边的距离）第13页/共48页第十三页，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(chng tng w (chng tng w z)z)。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

10、.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页第十四页，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一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备备(shbi)(shbi)(即油、水、气管路等即油、水、气管路等) )和发电机辅助设备和发电机辅助设备(shbi)(shbi)(电流电电流电压互感器、电缆等压互感器、电缆等) )。以这些设备。以这些设备(shbi)(shbi)布置后，不影响水轮机层布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。交通来确定水轮机层的宽度。第15页/共48页第十五页，共48页。(3) (3) 蜗壳层

11、：蜗壳层：一般由设置的检查廊道、进人孔等确定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宽度。蜗壳和尾水管进人孔的交通要通畅畅(tngchng)(tngchng)，集水井水泵房设置，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面应有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。宽度。第16页/共48页第十六页，共48页。(4) (4) 吊车标准宽度吊车标准宽度LkLk：当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度吊车标准宽度LkLk验证验证(ynzhng)(ynzhng)，厂房宽，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

12、要求。 一般在高水头电站中，常由发电机层布置要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。下部块体结构确定厂房宽度。第17页/共48页第十七页，共48页。的控制的控制高程高程(goc(gochng)hng)。v主厂房主厂房(chngfng)的高度及各层高程的的高度及各层高程的确定确定第18页/共48页第十八页，共48页。XHswT900)(10HHs水轮机的安装高程确定水轮机的安装高程确定(qudng)(qudng)以后，就可以依以后，就可以依据结构和设备的布置要求确定据结构和设备的布置要求确定(q

13、udng)(qudng)各层高程各层高程了。了。 - -厂房建成后下游设计厂房建成后下游设计(shj)(shj)最低水位；最低水位；b0-b0- -导叶高度；导叶高度；D1D1水轮机转轮直径。水轮机转轮直径。水轮机允许吸出高度水轮机允许吸出高度w气蚀系数气蚀系数修正值修正值水电站厂房所在地点海拔高程的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页第十九页，共48页。2 2主厂房基础开挖高程主厂房基础开挖高程= =T-(h3+h2+h1)T-(h3+h2+h1)(h2+h3)(h2+h3)安装高程至尾水管底板距离；安装高程至尾水管底板距离；h1h1尾水管底板混凝土厚度尾水管底板混凝土

14、厚度 ( (根据地基性质和尾根据地基性质和尾水管结构水管结构(jigu)(jigu)形式而定，一般取形式而定，一般取1 1 2m) 2m)h3+h2h1第20页/共48页第二十页，共48页。3 3水轮机层地面高程水轮机层地面高程 S =S =T + h4T + h4h4=h4=蜗壳进口半径蜗壳进口半径(bnjng)+(bnjng)+蜗壳顶部混凝蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一般不低于土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m1.0m，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。h4第21页/共48页第二十一页，共48页。4 4发电机装置高程发电机装置高程

15、 d =d =S +h5S +h5h6h6h5h5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；还须满足水轮机层附属设备油气水管道备油气水管道(gundo)(gundo)和发电机出线布置要求的高和发电机出线布置要求的高度。度。h6h6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页第二十二页，共48页。5 5 、 发 电 机 层 楼 板、 发 电 机 层 楼 板(lubn)(lubn)高程高程ddh2h4h5h6hdh d -h d -

16、 定 子 高 度定 子 高 度(god)(god)，如果，如果发电机上机架为发电机上机架为埋入式则还需加埋入式则还需加入 上 机 架 高 度入 上 机 架 高 度(god)(god)。第23页/共48页第二十三页，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，否则发电机，否则发电机出线和油气水管道布置困难。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，发电机层、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

17、厂房总是希望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将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上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置在下、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，设置游设计洪水位以下。在厂房大门和对外的交通口，设置(shzh)(shzh)临时性插板以挡洪水；沿进厂的交通道路设临时性插板以挡洪水；沿进厂的交通道路设防水墙。防水墙。 第24页/共48页第二十四页，共48页。11109872hhhhhCh7h7发电机定子高度和上机架高度之和；发电机定

18、子高度和上机架高度之和；h8h8吊运部件与固定的机组或设备吊运部件与固定的机组或设备(shbi)(shbi)间的垂间的垂直净距；水平净距直净距；水平净距0.3m0.3m，垂直净距，垂直净距0.60.61.0m1.0mh9h9最大吊运部件的高度；最大吊运部件的高度；h10h10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左左右右) ) ；h11h11主钩最高位置至轨顶面距离，可从起重机主要主钩最高位置至轨顶面距离，可从起重机主要参数表查出。参数表查出。第25页/共48页第二十五页，共48页。第26页/共48页第二十六页，共48页。注意：注意：1 1、

19、吊车轨顶高程是通过画图设计出来、吊车轨顶高程是通过画图设计出来的，不是靠计算出来的。的，不是靠计算出来的。2 2、所吊部件、所吊部件(bjin)(bjin)要走直线。要走直线。第27页/共48页第二十七页，共48页。第28页/共48页第二十八页，共48页。厂区布置是指水电站的主厂房、副厂房、主变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、引水道压器场、高压开关站、引水道 、尾水道及厂、尾水道及厂区交通的相互区交通的相互(xingh)(xingh)位置的安排。位置的安排。v主厂主厂房房(chngfng)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副厂副

20、厂房房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页第二十九页，共48页。主厂房是厂区的核心，对厂区布置起决定性作用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。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。，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，防止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水位波动对机组(jz)(jz)运行不利。尾水渠

21、与下运行不利。尾水渠与下游河道衔接要平顺。游河道衔接要平顺。(3) (3) 主厂房的地基条件要好，对外交通和出线方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。便，并不受施工导流干扰。 v主厂房主厂房(chngfng)第30页/共48页第三十页，共48页。v引水道引水道(shudo)、尾水道、尾水道(shudo)及对及对外交通线路的布置外交通线路的布置第31页/共48页第三十一页，共48页。v副厂副厂房房(chngfng)为了保证机组正常运行，在主厂房近旁布置的各种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辅助机电设备、控制、试验、

22、管理和运行人员工作和生活的房间，称为副厂房。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、面积和内部副厂房的组成、面积和内部(nib)(nib)布置取决于电布置取决于电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用等因素。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页第三十二页，共48页。1 1、 直接生产副厂房直接生产副厂房中央控制室，继电保护中央控制室，继电保护(j din bo h)(j din bo h)盘盘室，电缆室，蓄电池室，酸室和套间，巡回检测室，

23、电缆室，蓄电池室，酸室和套间，巡回检测装置室等。装置室等。 2 2、 检修试验副厂房检修试验副厂房继电保护继电保护(j din bo h)(j din bo h)试验室，精密仪试验室，精密仪器试验室，测量表计试验室，高压试验室，水化器试验室，测量表计试验室，高压试验室，水化实验室等。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页第三十三页，共48页。中控室：它是整座水电站厂房运行、调度

24、、控制和监中控室：它是整座水电站厂房运行、调度、控制和监视的神经中枢。视的神经中枢。希望尽量与发电机层同高；有良好的通风希望尽量与发电机层同高；有良好的通风(tng (tng fng)fng)、采光、采暖、防震、防噪条件；室内净高、采光、采暖、防震、防噪条件；室内净高4-4-4.5 m4.5 m。面积与机组台数、自动化程度有关。面积与机组台数、自动化程度有关。第34页/共48页第三十四页，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：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

25、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布置(bzh)(bzh)在中控室附近。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页第三十五页，共48页。蓄电池室、酸室、套间、充电机室、通风机蓄电池室、酸室、套间、充电机室、通风机室等构成直流系统。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

26、电；厂房中部分仪照明以及部分动力设备用电；厂房中部分仪器、仪表的用电。器、仪表的用电。其布置要求其布置要求(yoqi)防止酸气外溢、防爆，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控室、开关室等上面。每小时定时通风多次。第36页/共48页第三十六页，共48页。巡回检测装置室：巡回检测装置室：对主机、变压器等运行情况对主机、变压器等运行情况(qngkung)(qngkung)进行定时扫描，并打印出结果。进行定时扫描，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及时

27、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页第三十七页，共48页。副厂房的位置应紧靠主厂房，基本上布置在主厂房的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，也可分两处布上游侧，下游侧和端部，可集中一处，也可分两处布置。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，需加尾水管顶板上。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

28、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时振动较大，不宜布置中央控制室及继电保护设备(shbi)(shbi)。(3) (3) 主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置会增主厂房的两端。当机组台数多时，这种布置会增加母线及电缆的长度。加母线及电缆的长度。 第38页/共48页第三十八页，共48页。副厂房副厂房(chngfng)第39页/共48页第三十九页，共48页。v主变压主变压器器第40页/共48页第四十页，共48页。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

29、火防爆要求确定。(1) (1) 尽量靠近厂房，以缩短昂贵的发电机电压母线长尽量靠近厂房，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，并满足度，减小电能损失和故障机会，并满足(mnz)(mnz)防防火、防爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可火、防爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠；靠；(2) (2) 尽量与安装间在同一高程上，便于主变压器的运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；输、安装和利用轨道推进厂房的安装间进行检修；(3) (3) 变压器的运输和高压侧出线要方便，且变压器之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。间要留必要空间。(4) (4