厂房布置设计PPT课件

1、1,第十二章 厂房布置设计,一、概述 二、所需基本资料 三、主厂房的平面设计* 四、主厂房的剖面设计* 五、厂房的立面设计 六、厂房辅助设备布置 七、厂房电气设备布置 八、厂房的通风、空调、采暖与采光 九、副厂房的布置* 十、厂区枢纽布置*,2,概述,1、厂房布置设计的内容 也称建筑设计，包括平面设计、剖面设计和立面设计三个部分，要求水工、机械、电气和建筑专业相互配合，共同工作。 2、厂房布置设计的阶段go,3,厂房布置设计的阶段,（1）可行性研究阶段或规划阶段 大体选定厂房形式、轮廓性尺寸和厂房在枢纽中的位置，不进行厂房布置设计； （2）初步设计阶段 提出设计方案，在水电站厂房主要机电设备已

2、经基本确定的条件下，进行厂房布置、选定建筑材料和结构方案，分析各方案在技术上、经济上的合理性，提出概算书、厂房各层平面图、横剖面图、纵剖面图、各向立面图和说明书； go,4,厂房布置设计的阶段,（3）技术设计阶段 在初设基础上，进一步确定厂房水工、机械、电气各工作间的技术问题，并共同研究和协调； 厂房技术设计图仍与初设图一样，但尺寸要详细，并附技术说明书； （4）施工详图阶段 满足施工要求，在初设、亟设基础上，综合水、机、电、建各专业成果相互核实校对，把满足厂房工程施工的具体要求反映在图纸中，做到整套图纸齐全统一； 提交水工建筑、结构、机械、电气、建筑等全部施工图纸，编制工程说明书、结构计算书

3、和预算书。,5,所需基本资料,1、地形资料 2、工程地质和水文地质资料 3、水文资料 4、气象资料 5、水能规划资料 6、主机组和机电设备资料 7、厂房的设计标准与对厂房的特殊要求 8、建筑材料供应和交通运输情况,6,主厂房平面设计,1、主厂房平面设计的影响因素 2、主厂房的平面尺寸,7,蜗壳层平面,back1,back2,back3,8,水轮机层平面,back1,back2,back3,9,发电机层平面,back1,back2,back3,10,尾水管层平面,back1,back2,back3,11,安装场层平面,back,12,影响因素,（1）下部结构 尾水管层 蜗壳层 水轮机层 （2）上

4、部结构 发电机层 桥机与屋面大梁结构的跨度及其标准化 （3）主机组及其辅助机电设备的尺寸与布置 （4）主要设备的装卸、安装、检修、运行管理 （5）结构布置和立面艺术处理等,13,主厂房的平面尺寸,（1）布置图 （2）主厂房长度计算 L=(n-1)L0+L+L”+L （3）主厂房宽度计算,14,主厂房长度计算,（1）机组间距计算 （2）边机组段长度确定 （3）安装场长度确定,15,机组间距计算,1）蜗壳层：砼蜗壳、金属蜗壳 L1=LX+LX- + 1(砼厚度)+(伸缩沉陷缝宽) 2）水轮机层：圆筒式、块式、环梁立柱、刚架式 L2=D1+21(机墩厚)+2(设备)+3(通道)+ 3）尾水管层：集水

5、井、排水廊道、水泵室 L3=B+4(外包砼厚)+5(外包砼厚)+ 4）发电机层：主机、调速器、油压装置、机旁励磁屏；楼梯、吊物孔；人行道；吊车 L4=D2+26(风罩厚)+7(设备)+8(通道)+ 5）机组间距 L0=maxL1,L2,L3,L4,16,边机组段长度确定,（1）远离安装场的一端（左或右） 1）蜗壳层 L11=LX+(或LX-)+ 1(砼厚度)+ 2）水轮机层 L12=D1/2+1(机墩厚)+2(设备)+3+ 3）尾水管层 L13=B/2+4(外包砼厚)+ 4）发电机层 L14=D2/2+6(风罩厚)+7(设备)+8+0(桥机限制线) 5）机组间距 L=maxL11,L12,L1

6、3,L14 go,17,边机组段长度确定,（2）紧邻安装场的一端（右或左） 1）蜗壳层 L21=LX-(或LX+)+ 1(砼厚度) 2）水轮机层 L22=D1/2+1(机墩厚)+2(设备)+3+ 3）尾水管层 L23=B/2+4(外包砼厚)+ 4）发电机层 L24=D2/2+6(风罩厚)+7(设备)+8+0 5）机组间距 L”=maxL21,L22,L23,L24,18,安装场长度确定,1）安装场地面布置与尺寸要求 go 布置四大件的空间； L=1.5L0； 桥机起吊运行要求与主机间同宽。 2）安装场下层布置：有12层 下层：与水轮机层同高程，布置辅助生产车间； 底层：布置油库、油处理室、油化

7、验室、压气机室、机修间、电工维修车间； 布置与尺寸：与安装场层地面协调。,19,主厂房宽度计算,1）蜗壳层： B1=Ly+y+(砼厚度)+b1(蝶阀室宽)+Ly-+y-(砼厚度)+b2(一期砼过道宽)+0(桥机限制线) 2）水轮机层： B2=D1/2+1(机墩厚)+b1(蝶阀室宽)+2(机墩下游设备)+3(机墩下游通道)+0(桥机限制线) 3）发电机层 B4=D2/2+6(风罩厚)+7(上下游设备)+8 (上下游通道)+0(桥机限制线) 4）桥机轨顶 B4=Lk+2h(排架柱截面高度)+20(桥机轨顶偏心距) 5）机组间距 B=maxB1,B2,B3,B4,20,主厂房剖面设计,1、剖面设计

8、2、水轮机安装高程 3、主厂房基础开挖高程 4、水轮机层地面高程 5、发电机装置高程 6、发电机层楼板高程 7、起重机的安装高程 8、屋顶高程 9、装配场的楼板高程,21,主厂房典型剖面图,22,剖面设计,（1）目的 协调并解决主厂房竖向空间处理的有关问题； （2）要求 与平面设计是一个整体，设计时必须统一考虑； 根据电站生产电能的需要，合理确定主、副厂房上、下结构各部分的高程，满足通风、采光需要，以及发电、配电的合理安排； 全面综合分析研究做出经济合理、金属可行的方案； 为运行人员创造优良的工作环境。 （3）剖面设计的影响因素 go,23,剖面设计,1）最低尾水位、最高尾水位：决定水轮机安装

9、高程、发电机层与安装场楼板高程，是整座水电站厂房经济、合理布置的决定性影响因素； 2）最低和最高尾水位，随着水库运行方式、电厂出力变化范围，河流受到不同程度的冲刷或淤积而有所改变，设计时必须认真研究，充分论证分析后予以确定； 3）对外交通、地理条件也影响剖面设计。,24,水轮机安装高程,（1）水轮机安装高程的重要意义 1）水轮机安装高程是主厂房剖面的控制性高程，取决于水轮机的机型、允许吸出高度和电站下游最低尾水位； 2）关系到水电站的投资和水轮机的气蚀问题，也影响到水电站的运行和发电质量问题。 （2）水轮机安装高程的确定 1）竖轴混流式水轮机 T=下min+Hs+b0/2=下min+Hs Hs

10、=10.3-（+）H-/900-1（m） 2）竖轴轴流式水轮机 T=下min+Hs+xD1=下min+Hs,25,发电机层楼板高程,一般应满足下列要求 1）保证发电机层以下各层高度、设备布置和运行需要； 2）保证下游设计洪水不淹厂房，措施： 一般地，发电机层和安装场层楼板面高程齐平，对大中型水电站厂房的发电机层楼板高于设计尾水位0.51.0m；相差太大，不经济； 在发电机层同安装场层同高程、下游尾水位高于发电机层楼板高程的情况下，采取在主机间窗台下浇筑砼防渗，安装场进厂大门设防洪门，沿进厂交通道路设置防洪墙； 将安装场层楼板高程高出发电机层，并高于校核洪水位。,26,起重机的安装高程,（1）影

11、响因素 指吊车轨顶高程，是确定主厂房上部结构高度的重要因素。 1）机组拆卸检修起吊最大和最长部件时与固定机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距0.3m，垂直净距0.61m，以免挂索或吊件摆动破坏设备或墙柱； 2）在安装场检修变压器时，还需满足起吊变压器铁芯所需的高度。 （2）轨顶高程 C=2+ 7+ 8+ 9+ 10+ 11,27,起重机的安装高程,（3）降低主厂房高度的措施 1）采用两台吊车吊装发电机和水轮机，以平衡梁做连接构件，但考虑平衡梁重，常增加起重量10%； 2）当两台吊车联合运行时，水轮机轴用法兰，水轮机轴用法兰连接于平衡梁上，发电机转子轴穿过平衡梁孔，用固定装置连接；装置两台吊

12、车的水电站厂房可以降低轨顶高程，但沿厂房纵轴方向要增加。,28,装配场的楼板高程,（1）影响因素 交通道路高程、发电机层楼板高程； （2）装配场楼板高程 理想情况：装配场与对外交通道路、发电机层楼板高程齐平；这种方案的交通运输方便，场地宽敞。 实际情况：因地形、地质、水文、设备和投资等原因，致使发电机层楼板低于下游设计尾水位，装配场与对外交通通道高于发电机层楼板， 少遇情况：装配场与对外交通道路同高，但低于发电机层，导致装配场与发电机层地面相邻部分的场地无法利用，主厂房高度将取决于主机室吊运最长部件，这种方案已很少用； 设计过程中，发现平面设计中有欠妥当之处，要重新考虑修改；通过、水机、电气、

13、建筑和结构方面的密切配合，从结构设计、施工、运行、管理、维修。,29,厂房辅助设备布置,1、油系统设备的布置 2、压缩空气系统设备的布置 3、供水系统设备的布置 4、排水系统设备的布置,30,油系统设备的布置,（1）油库：布置、防火、防爆，通风消防，防油外溢 （2）油处理室：在油库近旁，透平油、绝缘油合用一套油泵、滤油机与油再生装置等设备 （3）油化验室：布置在发电机层以上副厂房内外，应放火、防尘、防潮、采光、通风，远离振动 （4）补给油箱：在吊车梁下，自流补给用油设备少量新油 （5）废油槽：在机组最低点的蝶阀旁，以收集渗漏费油 （6）颜色：透平油压力管为红色，排油管为黄色,31,压缩空气系统

14、设备的布置,类型：高压气机、低压气机； 组成：空气压缩机、气罐室； 位置：装配场下层、尾水管上层、水轮机层；高压气系统可单独或合并布置；压气机间净距1.5m，距墙1m；储气罐离墙0.7m；远离中控室单独设置； 防火、防爆，利于排水； 屋顶设置起吊设施，供安装检修用； 颜色：白色,32,供水系统设备的布置,（1）位置 1）滤水器、阀门位置 引水道室或混合式厂房，位于本机组段的水轮机层上游侧，自流供给； 对坝后式厂房，布置在厂坝之间的副厂房内； 2）水泵：位于水轮机层的下游侧 单元供水机组：布置在本机组旁； 联合供水机组：布置在厂房一端，以最低尾水位校核水泵的吸出高度，确定水泵房的地面高程； 水泵

15、间距：1.5m，通道1m，以便安装检修； 3）颜色：浅蓝色,33,排水系统设备的布置,（1）布置要求 渗漏排水和检修排水应分别设置； 位于装配场下层或尾水管间，或厂房下部结构的块体结构底部； 每个集水井上设两台水泵，一台工作，一台备用； 电动机安置在下游正常尾水位以上。 （2）检修排水方式 集水井： 排水廊道： 分段排水： 移动水泵：,34,厂房电气设备布置,1、高压电气设备 （1）布置原则 （2）升压变压器的典型布置 （3）开关站（户外高压配电装置）的典型布置 2、低压电气设备,35,布置原则,1）尽量靠近厂内机组，缩短昂贵的发电机电压母线，减少电能损失和故障几率； 2）满足防火、防爆、防雷

16、、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠； 3）使升压变压器与主厂房的装配场在同一高程，便于运输、安装、利用轨道推进装配场检修； 4）考虑升压变压器的运输、高压侧出线的方便； 5）布置在不受洪水威胁的场地，基础坚实可靠。,36,升压变压器的典型布置,1）型式：厂房户外 2）河床式厂房 尾水平台上 3）坝后式厂房 厂坝之间 4）岸边式厂房 布置在厂房上、下游侧，左、右端，尾水渠旁； 地下式、坝内式和溢流式厂房：平行于主厂房的地下洞室内，或坝内廊道内。,37,开关站（户外式）的典型布置,1）型式：户外式、户内式 2）户外式位置要求 从运行观点看，开关站一般与升压变压器场在同一高程，多数在岸边，以便于检查

17、和维护； 实际上，因地形、地质条件的限制，往往二者相差悬殊，可设电梯或天桥。 主厂房屋顶：现在采用较多 3）面积形状要求 取决于电气主接线、运行条件、输电线回路数、出线方向等； 开关站尽量靠近升压变压器场，以节省高压导线，简化构架； 主变至开关站出线不宜跨越水跃区或挑流区，即远离挑跃点上、下游100150m，水跃最高点以上15m内不宜布线； 开关站可呈阶梯形布置，以减少开挖量。,38,低压电气设备,（1）组成：位于水轮发电机与主变之间，包括：低压出线、低压母线、低压油开关、厂用变压器及其断路器、近区送电变压器及其断路器、继电器保护设备和各种仪表盘等电气仪表； （2）要求：在副厂房内，低压电缆或

18、母线短，运行方便； （3）面积：由机组台数、主接线方式、厂用电多少等； （4）位置：在主厂房上、下游侧，与主变相对应位置； （5）输电方式：采用电缆或架空母线，电缆节省地方，危险性小，多用于短距，投资较高；架空母线占用较大空间，注意保安；低压电气设备房间与主厂房以钢筋砼墙隔开。,39,厂房的通风、空调、采暖与采光,1、厂房运行存在的问题与解决措施 2、通风 3、空气调节 4、采暖、防潮和除湿 5、采光,40,厂房运行存在的问题与解决措施,（1）存在的问题 人员：温度40以上，头晕、疲倦；低于水面房间，潮湿严重，易患关节炎； 设备：在中控室、载波与微机室、发电机层等电气和自动化仪表集中的房间，高

19、温使电气元件可靠性差，故障率高；低温使绝缘层脆化断裂，设备元件寿命短；相对湿度高，元件发霉，绝缘下降，过低易误动作。 （2）解决措施 四度：空气温度、相对湿度、清洁度、气流速度； 措施：通风、空调、采暖是解决“四度”的技术措施，保证空气新鲜、采光良好、技术保安、设备元件寿命加长。,41,通风,（1）厂内热源 1）夏季因厂内外空气温差和太阳辐射，通过屋顶、墙、窗等传入而得热； 2）厂内机电设备、照明灯具、人体散热而得热； （2）水轮发电机的通风冷却 （3）主厂房的通风 （4）副厂房的通风 精密仪表集中：中控、载波机、微机、仪表室 散发有害物质：蓄电池室、酸室；油库和处理室 布置输变电设备：主变、

20、厂变、地下开关站等 布置机械设备：空压机室、供水设备室 发电机层以下或地下办公室和值班室：空调 （5）检修通风,42,水轮发电机的通风冷却,1）密闭式空气循环冷却：用转子风扇或轮辐风扇，使空气在发电机内部循环流通，热空气通过布置在定子外壳的冷却器用水冷却； 2）水内冷方式：定子铁芯、绕组、转子绕组内直接通水；分为单水内冷、双水内冷；全水内冷（在定子非磁性压板中也通水冷却）； 3）其他方式：蒸发冷却和空调冷却 蒸发冷却：氟里昂通过发电机绕组中的空心导体内孔，在相应压力下迅速蒸发吸收周围热量，制冷效果强； 空调冷却：从机外吸入新鲜空气，经专门空调洗涤室喷雾水洗，降温、去湿后送入发电机内，热空气经管

21、道排出。,43,主厂房的通风,1）自然通风 利用厂内外气温差形成气流循环，或进排风口位置的高差促进通风换气，最经济； 2）机械通风 机械通风：将厂外的新鲜空气用风机送入厂内； 机械排风：将厂内的污染空气用风机排至厂外； 综合通风：机械进、排风相结合。,44,检修通风,1）检修通风部位 在尾水管直锥段的水轮机转轮室、水轮机井的水轮机室、发电机坑等； 2）措施 采用机械通风,45,空气调节,（1）目的 简称空调，当通风不能满足厂内生产和卫生条件时采用； 通过对送入空调房间的空气进行人工处理和控制调节，使温度、湿度、清洁度和气流速度控制在预定范围内。 （2）类型：按布置方式，有集中式、分散式和混合式

22、空调系统； （3）冷源 水库深层低温水：经济、简便、丰富、可靠的天然冷源； 地下水或尾水：用水泵抽取； 制冷机制冷：当水温、水量不满足要求，经技术经济比较，部分或全部采用制冷机制冷； go,46,空气调节,（4）风 空调房间的风，须有合适的风速，使厂内形成良好的气流； 空气温、湿度分布的均匀性，与气流密切相关； 通风方式：顶送、平送、侧送、地面送、纵向对射、横向匀射等；能有效地利用主厂房机组的余热，对送风射流进行升温降湿。,47,采暖、防潮和除湿,（1）采暖 利用机组热风采暖 电热风采暖 电炉采暖 电辐射板 采暖 （2）防潮除湿 以防潮为主、除湿为辅的原则，多专业配合，综合考虑，做好“导、堵、

23、隔、封、除”等措施； 除湿方法：供热降湿、通风降湿、供热通风降湿、空调除湿。,48,采光,（1）类型 天然采光：白昼间室内通过窗口取得光线；地面式厂房优先采用天然采光，综合考虑采光、通风和厂房立面艺术处理要求； 人工照明：地面厂房夜间，地下式、坝内式、溢流式厂房或地面式厂房的下部各层，采用人工照明；进一步分为工作照明、事故照明、检修照明和警卫照明； （2）要求 阳光：不能直射到仪表盘上； 灯光：不使仪表盘面上产生眩光，以避免运行人员视觉疲劳，误读数据。,49,副厂房的布置,1、定义 用来进行机电设备运行、控制、试验、管理和运行人员工作和生活的房间 2、副厂房的组成 3、副厂房的位置 4、副厂房

24、平面布置设计的原则和要求,50,副厂房的组成,（1）副厂房规模影响因素 水电站装机容量、机组台数、电站在电力系统中的作用、自动化程度、遥控的应用； （2）组成 直接生产副厂房： 检修试验副厂房：也称直接辅助生产副厂房； 间接辅助生产副厂房：,51,副厂房的位置,（1）上游副厂房 优点：布置紧凑，电缆短，监视机组方便，主厂房下游侧采光、通风良好； 缺点：电气设备线路与进水系统设备互相交叉干扰，引水道较长，不易分期建设、提前发电，施工、运行干扰较大，机组振动、噪音影响较大； 适用：引水道式、坝式、混合式。 （2）下游副厂房 优点：电气设备线路集中于上游侧，与水轮机进水系统设备互不交叉干扰，监视机组

25、方便；,52,副厂房的位置,缺点：主厂房采光、通风和外观受到影响；发电机引出母线和变压器位于主厂房下游侧，尾水管的振动影响较严重，易引起电气设备误操作，运行人员难于忍受；尾水管延长，厂房下部结构尺寸和工程量增加，电气出线较复杂； 适用：河床式，可从主厂房上游侧进行天然采光、通风。 （3）端部副厂房,53,副厂房的位置,优点：主副厂房的总宽度较小，采光通风良好，给运行人员值班创造良好的工作条件，适应电站分期建设、初期发电的特点，运行与机电设备安装干扰较小，能减轻机组振动、噪声对中控室的影响； 缺点：母线、电缆较长，增加投资，机组台数较多，监视、维护距离较长，检修、试验时联系不便；深山峡谷，增加开

26、挖量； 适用：引水道式，混合式。,54,副厂房平面布置设计的原则和要求,（1）中控室 （2）集缆室 （3）继电保护室 （4）通讯室及远动装置室 （5）开关室 （6）母线廊道、母线室或母线竖井 （7）电缆廊道和电缆沟 （8）直流系统用房 （9）厂用电设备房间 （10）电子计算机室 （11）巡回检测装置室 （12）电气试验室 （13）值班室和调度室 （14）办公室和生活用房,55,中控室,1）是厂房运行保护、调度、控制和监视的神经中枢，要与主厂房的发电机层邻近，以缩短控制电缆长度，利于主机间与中控室的联系； 2）环境安静，用玻璃作隔音墙，既隔音，又便于观察； 3）室内通风良好，光线均匀柔和，避免阳

27、光直射仪表盘，采取防西晒措施，无噪声干扰，室内温、湿度适当，以保证仪表的灵敏度和准确性； 4）不宜布置在主变下层或尾水平台上，因噪声和振动影响继电保护设备的整定值，使值班人员过度疲劳、注意力分散； 5）室内控制盘、直流盘、厂用盘、照明盘、同期盘、自动调频盘、远动盘等布置，要方便监视，整齐美观，既考虑近期投产需要，也要考虑长远合理； 6）室内净高一般44.5m，有空调时取小值；面积根据电站规模、性质和对电站的要求确定。,56,厂区枢纽布置,1、厂区枢纽 2、主厂房 3、副厂房 4、引水道 5、尾水道 6、主变场和高压开关站 7、厂区对外交通：施工、安装、运行、检修 进厂公路 进厂铁路 水路 8、行政及生活区建筑,57,厂区枢纽,（1）定义 也称厂房枢纽，是指由主厂房、副厂房、引水道（包括调压室或前池）、尾水道、主变场、开关站、交通道路、行政及生活区等组成的综合体； （2）厂区枢纽布置的目的 确定厂房和厂区