第12章厂房结构设计.ppt

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1、第第1212章章 厂房的厂房的布置设计布置设计12.1 主厂房的轮廓尺寸主厂房的轮廓尺寸 水水电电站站主主厂厂房房空空间间尺尺寸寸的的设设计计原原则则是是在在满满足足设设备备布布置置和和安安装装、维维护护、运运行行、管管理理的的前前提提下，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1 1机组段长度机组段长度L L0 0机组段长

2、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。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、水轮机层副厂房副厂房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(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 +2L+2LLL蜗蜗壳壳外外混混凝凝土土结结构

3、构厚厚度度。混混凝凝土土蜗蜗壳壳一一般般取取0.80.81.0m1.0m，金金属属蜗蜗壳壳一一般般可可取取1 12m2m，边边机机组组段一般取段一般取1 13m3m。(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。2 2边机组段加长边机组段加长由由于于外外侧侧有有主主厂厂房房的的端端墙墙，为为了了使使机机组组设设备备和和辅辅助助设设备备处处于于桥桥吊吊工工作作范范围围内

4、内，远远离离安安装装间间一一端端的的机组段需要加长机组段需要加长l l。l l决决定定于于安安装装间间位位置置，桥桥吊吊宽宽度度和和工工作作范范围围，应应保保证证机机组组中中心心线线或或进进水水阀阀中中心心线线在在吊吊钩钩极极限限位位置置以内，并留有以内，并留有0.20.3m0.20.3m的裕度。的裕度。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

5、般放下四大件，即发电机转子、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。(二二)主厂房的宽度主厂房的宽度以以机机组组中中心心线线为为界界，将将厂厂房房宽宽度度分分为为上上游游侧侧宽宽度度B Bs s和和下下游游侧侧宽度宽度B Bx x。则厂房总宽度为。则厂房总宽度为 B=B=B Bx x+B+Bs s 在在确确定定B Bs s和和B Bx x时时，应应分分别别考考虑虑发发电电机机层层、水水轮轮机机层层和和蜗蜗壳壳层层三三层层的的布布置置要要求求。当当宽宽度度基基本本确确

6、定定后后，最最后后要要根根据据尺尺寸寸相相近近的的吊吊车车标标准准宽宽度度验验证证，厂厂房房宽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。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倍蝶阀直径

7、。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:厂房下游侧宽度厂房下游侧宽度Bs:下下游游侧侧主主要要考考虑虑发发电电机机尺尺寸寸及及发发电电机机层层主主通通道道要要求求，一一般般主主通通道道宽宽度度为为2-2-2.5m2.5m。还还要要满满足足蜗蜗壳壳尺尺寸寸及及外外围围混混凝凝土土厚厚度度要求。要求。（主主通通道道是是从从发发电电机机风风道道外外侧侧到到排排架架柱边的距离）柱边的距离）(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

8、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，次要通道宽要通道宽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。(2)(2)水轮机层水轮机层一一般般上上下下游游侧侧分分别别布布置置水水轮轮机机辅辅助助设设备备(即即油油、水水、气气管管路路等等)和和发发电电机机辅辅助助设设备备(电电流流电电压

9、压互互感感器器、电电缆缆等等)。以以这这些些设设备备布布置置后后，不不影影响响水水轮轮机机层层交交通通来来确确定水轮机层的宽度。定水轮机层的宽度。(3)(3)蜗壳层：蜗壳层：一般由设置的检查廊道、进人孔等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，集水井水泵房设置应交通要通畅，集水井水泵房设置应有足够的位置，以此确定蜗壳层平有足够的位置，以此确定蜗壳层平面宽度。面宽度。(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

10、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。v水轮机安装水轮机安装高程是水电高程是水电站厂房的控站厂房的控制高程。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1 1水轮机安装高程水轮机安装高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 1水轮机的安装高程确定以后，就可以依

11、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。水轮机水轮机允许吸允许吸出高度出高度气蚀系数气蚀系数修正值修正值水电站厂房所在地点水电站厂房所在地点海拔高程的修正值海拔高程的修正值2 2主厂房基础开挖高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

12、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+h2h13 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1.0m1.0m，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。h44 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

13、)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)。h5h6h7h45 5、发电机层楼板高程、发电机层楼板高程h4h5h6hdh hd d-定定子子高高度度，如如果果发发电电机机上上机机架架为为埋埋入入式式则则还还需需加加入入上上机架高度。机架高度。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、保保证证水水轮轮机机层层的的净净高高不不少少于于3.53.54.0m4.0m，否否则则

14、发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、保保证证下下游游设设计计洪洪水水不不淹淹厂厂房房。一一般般情情况况下下，发发电电机机层层楼楼板板面面和和装装配配场场楼楼板板面面高高程程齐齐平平。大大中中型型厂厂房房总总是是希希望望将将发发电电机机层层楼楼板板面面设设在在下下游游设设计计洪洪水水位位以以上上0.51.0m0.51.0m。3 3、从从经经济济性性考考虑虑，也也可可将将发发电电机机层层楼楼板板面面高高程程布布置置在在下下游游设设计计洪洪水水位位以以下下。在在厂厂房房大大门门和和对对外外的的交交通通口口，设设置置临临时时性性插插板板以以挡挡洪洪水水；沿沿进进厂厂

15、的的交交通通道道路路设防水墙。设防水墙。6 6起重机起重机(吊车吊车)的安装高程的安装高程C Ch 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；h h8 8吊吊运运部部件件与与固固定定的的机机组组或或设设备备间间的的垂垂直直净净距距；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吊吊运运部部件件与与吊吊钩钩间间的的距距离离(一一般般在在1.01.01.5m1.5m左右左右)；h h1111主主钩钩最最高高位位置置至至轨轨顶顶面面距距离离，可可从从起起重重机机主主要参数

16、表查出。要参数表查出。注意：注意：1 1、吊吊车车轨轨顶顶高高程程是是通通过过画画图图设设计计出出来来的的，不是靠计算出来的。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。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，并应满足起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、厂房吊顶和照明设施布重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求。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0.5m

17、0.5m。12.2 厂区布置厂区布置厂厂区区布布置置是是指指水水电电站站的的主主厂厂房房、副副厂厂房房、主主变变压压器器场场、高高压压开开关关站站、引引水水道道 、尾尾水水道道及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v主厂房主厂房 主主厂厂房房是是厂厂房房枢枢纽纽的的主主要要建建筑筑物物。它它的的布布置置是是厂厂区区布布置置的的关关键键。副副厂厂房房、主主变变压器场、开关站的位置都依它的位置而定。压器场、开关站的位置都依它的位置而定。主主厂厂

18、房房应应布布置置在在地地质质条条件件好好、开开挖挖量量小小、岸岸坡坡稳稳定定、对对外外交交通通方方便便、施施工工条条件件好好且且导导流流容容易易解解决决、出出线线方方便便、对对整整个个水水利枢纽工程经济合理的位置。利枢纽工程经济合理的位置。(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)尾尾水水渠渠尽尽量量远远离离溢溢洪洪道道或或泄泄洪洪洞洞出出口口，防防止止水水位位波波动动对对机机组组运运行行不不利利。尾尾水水渠渠与与下下游河道衔接要平顺。游河道衔接要平顺。(3)(3)主主厂厂房房的的地地基基条条件件要要好好，对对外外交交通通和和出出线方便，线方便，并不受施工导流干扰

19、。并不受施工导流干扰。v引引水水道道一一般般为为正正向向引引水水，尽尽可可能能保保证证进进、出出水水水水流流平平顺顺。尾尾水水渠渠一一般般为为明明渠渠，正正向向将将尾尾水水导导入入下下游游河河道道，少少数数情情况况也可侧向导入下游河道。也可侧向导入下游河道。v对对外外交交通通一一般般为为公公路路，也也有有的的采采用用铁铁路路或或水水路路的的。引引水水式式厂厂房房一一般般沿沿河河岸岸布布置置，进进厂厂公公路路可可沿沿等等高高线线从从厂厂房房一一端端进进入厂房。坝式电站进厂公路一般从下游侧进入。入厂房。坝式电站进厂公路一般从下游侧进入。v公公路路、铁铁路路要要直直接接通通入入主主厂厂房房的的安安装

20、装间间，临临近近厂厂房房一一段段应应是是水水平平，长长度度不不小小于于20m20m，并并有有回回车车场场地地。公公路路的的坡坡度度不不宜大于宜大于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

21、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：1 1、直接生产副厂房直接生产副厂房中中央央控控制制室室，继继电电保保护护盘盘室室，电电缆缆室室，蓄蓄电电池池室室，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继电电保保护护试试验验室室，精精密密仪仪器器试试验验室室，测测量量表表计计试试验室，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交接接班班室

22、室，运运行行分分场场，检检修修分分场场，水水工工分分场场，总总工工程程师师室室，厂厂长长室室，生生产产技技术术科科，会会议议室室，资资料料室，厕所、盥洗室。室，厕所、盥洗室。中中控控室室：它它是是整整座座水水电电站站厂厂房房运运行行、调调度度、控控制制和和监监视视的神经中枢。的神经中枢。希希望望尽尽量量与与发发电电机机层层同同高高；有有良良好好的的通通风风、采采光光、采采暖暖、防防震震、防防噪噪条条件件；室室内内净净高高4-4.5 4-4.5 m m。面面积积与与机机组组台台数、自动化程度有关。数、自动化程度有关。继电保护室：继电保护室：继继电电保保护护设设备备的的作作用用是是：系系统统中中任

23、任何何地地方方发发生生故故障障时时，继继电电器器就就会会自自动动断断开开，以以保保护护其其他他电电器器设设备备不不受受损损害害；另另外外尚尚可可把把不不正正常常的的工工作作信信号号显显示示给给值值班班人人员员。继继电电保保护护室室一一般般布置在中控室附近。布置在中控室附近。集缆室：集缆室：直直接接位位于于中中控控室室的的下下层层，又又称称电电缆缆夹夹层层，净净高高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。蓄蓄电电池池室室、酸酸室室、套套间间、充充电电机机室室、通通风风机室等构成机室等构成直流系统直流系统。作作用用：机机组组故故障障，又又无无外外来来电电源源时时作作为为

24、事事故故照照明明以以及及部部分分动动力力设设备备用用电电；厂厂房房中中部部分仪器、仪表的用电。分仪器、仪表的用电。其其布布置置要要求求防防止止酸酸气气外外溢溢、防防爆爆，套套间间布布置置在在酸酸室室外外。整整套套系系统统不不得得布布置置在在中中控控室室、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。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

25、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。(二二)副厂房的位置副厂房的位置副副厂厂房房的的位位置置应应紧紧靠靠主主厂厂房房，基基本本上上布布置置在在主主厂厂房房的的上上游游侧侧，下下游游侧侧和和端端部部，可可集集中中一一处处，也也可可分两处布置。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)尾尾水水管管顶顶板板上上。影影响响主主厂厂房房的的通通风风、采采光光，需需加加长长尾尾水水管管，从从而而增增加加工工程程量量。由由于于尾尾水水管管在在机机组组运运行行时时振振动动较较大大，不不宜宜布布置置中中央央控控制制室

26、室及及继继电保护设备。电保护设备。(3)(3)主主厂厂房房的的两两端端。当当机机组组台台数数多多时时，这这种种布布置置会增加母线及电缆的长度。会增加母线及电缆的长度。付厂房付厂房v主变压器主变压器(一一)主变压器场的布置原则主变压器场的布置原则主主变变压压器器的的位位置置应应结结合合安安装装、检检修修运运输输、消消防防通通道道、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)尽尽量量靠靠近近厂厂房房，以以缩缩短短昂昂贵贵的的发发电电机机电电压压母母线线长长度度，减减小小电电能能损损失失和和故故障障机机会会，并并满满足足防防火火、防防爆爆、防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可

27、靠；防雷、防水雾和通风冷却的要求，安全可靠；(2)(2)尽尽量量与与安安装装间间在在同同一一高高程程上上，便便于于主主变变压压器器的的运运输、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)变变压压器器的的运运输输和和高高压压侧侧出出线线要要方方便便，且且变变压压器器之之间要留必要空间。间要留必要空间。(4)(4)高程应高于下游最高洪水位，高程应高于下游最高洪水位，四周设置排水沟。四周设置排水沟。(二二)升压变压器可能布置的位置升压变压器可能布置的位置(1)(1)坝后式厂房，可以利用厂坝之间的空间布置坝后式厂房，可以利用厂坝之间的空间布置升压变压

28、器。升压变压器。(2)(2)河床式厂房，由于尾水管较长，可将升压变河床式厂房，由于尾水管较长，可将升压变压器布置在尾水平台上。压器布置在尾水平台上。(3)(3)引水式地面厂房，变压器场可能的位置是厂引水式地面厂房，变压器场可能的位置是厂房的一端进厂公路旁、尾水渠旁、厂房上游侧或房的一端进厂公路旁、尾水渠旁、厂房上游侧或尾水平台上。尾水平台上。(4)(4)由于地形和场地的限制，个别水电站有将主由于地形和场地的限制，个别水电站有将主变压器布置在厂房顶上。地下厂房的主变压器可变压器布置在厂房顶上。地下厂房的主变压器可布置在地下洞室内。布置在地下洞室内。v 高压开关站高压开关站1 1、高高压压开开关关

29、站站布布置置各各种种高高压压配配电电装装置置和和保保护护设设备备。如如电电缆缆、母母线线、各各种种互互感感器器、各各种种开开关关继继电电保保护护装装置置、防防雷雷保保护护、输输电电线路以及杆塔构架。线路以及杆塔构架。2 2、高高压压开开关关站站一一般般为为露露天天布布置置。应应尽尽量量靠靠近近主主变变压压器器场场和和中中央央控控制制室室，且且在在同同一一高程上。高程上。3 3、通通常常布布置置在在附附近近山山坡坡上上，也也有有布布置在主厂房顶上的。置在主厂房顶上的。4 4、当当地地形形较较陡陡时时，可可布布置置成成阶阶梯梯式式和和高高架架式式，以以减减少少挖挖方方。当当高高压压出出线线不不止止一一个个等等级级，可可分分设设两两个个或或多多个个开开关站。关站。水水电电站站厂厂区区布布置置方方案案示示意意图图