水电站建筑物学习教案.pptx

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1、会计学1水电站建筑物水电站建筑物第一页，共60页。第一节第一节 水电站厂房水电站厂房(chngfng)(chngfng)设设计计一、水电站厂房一、水电站厂房(chngfng)(chngfng)的组的组成成（1 1）主厂房）主厂房(chngfng)(chngfng)（3 3）主变压器场（2 2）副厂房（4 4）开关站从设备布置、运行要求的空间可分为：第2页/共60页第二页，共60页。二、水电站厂房二、水电站厂房(chngfng)(chngfng)型式型式 水电站厂房按结构及布置特点可分为地面式（包括河床(hchung)式、坝后式、岸边式）、地下式（包括地下式、半地下式、窑洞式）、坝内式、厂顶溢流

2、式等型式。第3页/共60页第三页，共60页。（一）地面式厂房(chngfng)（1）河床式厂房(chngfng)（2）坝后式厂房(chngfng)（3）岸边式厂房(chngfng)（二）地下(dxi)式厂房（1）地下(dxi)式厂房（2）窑洞式厂房（三）其他(qt)型式厂房（1）坝内式厂房（2）厂顶溢流式厂房第4页/共60页第四页，共60页。地地 下下 厂厂 房房第5页/共60页第五页，共60页。三、地面三、地面(dmin)(dmin)厂房厂区布置厂房厂区布置（一）厂区布置原则 （1）合理布置主厂房、副厂房、主变压器场地、开关站、高低压引出线、进厂交通、发电引水及尾水建筑物等，使电站运行安全、

3、管理和维护方便。（2）妥善解决厂房和其它建筑物（包括泄洪、排沙、通航、过竹木和过鱼等）布置及运用的相互协调，避免干扰，保证电站安全和正常运行。（3）考虑厂区消防、排水及检修的必要条件(b yo tio jin)。（4）综合考虑施工程序、施工导流及首批机组发电投运的工期要求，优化各建筑物的布置。第6页/共60页第六页，共60页。（二）坝后式厂房(chngfng)的厂区布置（三）岸边式厂房(chngfng)的厂区布置（四）尾水渠布置（五）主变压器布置（六）开关站布置第7页/共60页第七页，共60页。四、主厂房主要尺寸(ch cun)的确定（一）主长房(zhngfng)长度的确定（1）机组间距L1（

4、二）主厂房宽度的确定（三）主厂房高度的确定1）水轮机吸出高度Hs第8页/共60页第八页，共60页。五、厂房内部(nib)布置（一）发电机层布置(bzh)（二）安装间布置(bzh)（三）水轮机层布置(bzh)（四）蜗壳层及蝴蝶阀的布置(bzh)（五）检查（排水）廊道及水泵室的布置(bzh)（六）副厂房布置(bzh)第9页/共60页第九页，共60页。六、厂房结构(jigu)布置（一）伸缩缝布置（二）厂房水下结构(jigu)布置（三）厂房水上结构(jigu)布置第10页/共60页第十页，共60页。七、地面厂房整体稳定(wndng)分析及地基应力计算（一）荷载组合（二）荷载（三）整体稳定及地基应力计算

5、(j sun)（四）地面厂房的基础处理第11页/共60页第十一页，共60页。八、地面(dmin)厂房结构设计（一）一般规定（二）尾水管结构设计(shj)（三）水轮发电机机墩设计(shj)（四）蜗壳设计(shj)（五）水电站厂房吊车梁设计(shj)（六）水电站厂房排架设计(shj)第12页/共60页第十二页，共60页。九、灯泡(dngpo)贯流式机组厂房设计（一）厂区布置（二）厂房(chngfng)布置（三）厂房(chngfng)结构计算第13页/共60页第十三页，共60页。十、水电站地下厂房(chngfng)设计（一）地下厂房布置(bzh)特点（1）首部式开发布置(bzh)（2）中部式开发布置

6、(bzh)（3）尾部式开发布置(bzh)（4）半地下式及窑洞式厂房布置(bzh)的特点第14页/共60页第十四页，共60页。（二）地下厂房枢纽布置(bzh)1.厂房位置选择 厂房位置的选择原则2)厂房埋置深度3)洞口的选择4)洞室间岩体厚度第15页/共60页第十五页，共60页。2.厂房纵轴线方向的选择1）洞室纵轴线走向，宜与围岩的主要构造弱面断层、节理、裂隙、层面等呈较大夹角。同时，应注意次要构造面对洞室稳定的不利影响。2）对于深埋的地下洞室，地应力往往较大，此时洞室纵轴线走向不仅要考虑与构造弱面的夹角，还应考虑与地层主应力的关系。3）洞室纵轴线走向还要考虑与上下游水道及调压室位置等因素，避免

7、水道过多(u du)转弯甚至延长。第16页/共60页第十六页，共60页。3.主、副厂房(chngfng)内部布置主厂房(chngfng)主机间的控制尺寸主阀布置副厂房(chngfng)布置安装间布置第17页/共60页第十七页，共60页。4.主变压器和开关站的布置变电站布置在地面(dmin)主阀布置主变压器布置在地下，开关站布置在地面(dmin)主变压器及开关站都布置在地下主变压器布置在地下的型式第18页/共60页第十八页，共60页。5.尾水布置尾水系统设计应满足SL266-2001水电站厂房设计规范的有关要求。抽水蓄能电站的尾水洞一般较长，常用多机一洞布置，各机组(jz)后面设尾水闸门或阀门。

8、第19页/共60页第十九页，共60页。6.其它附属洞室的布置附属通道布置交通(jiotng)运输洞的布置竖井布置出线洞安全交通(jiotng)道排水廊道第20页/共60页第二十页，共60页。7.通风、防潮和排水布置地下厂房通风系统的布置应遵循的原则(yunz)地下厂房、主变压器室及高压开关站等洞室的防渗、排水、防潮措施，应根据工程地质、水文地质和工程布置情况确定。第21页/共60页第二十一页，共60页。（三）地下厂房洞室围岩稳定（三）地下厂房洞室围岩稳定(wndng)(wndng)分析分析1.围岩地质条件2.地下洞室形状3.地下洞室尺寸4.地下洞群间距5.地下洞室开挖与临时支护(zh h)6.

9、围岩稳定分析7.地下洞室支护(zh h)第22页/共60页第二十二页，共60页。（四）岩壁(yn b)吊车梁设计(1)地下厂房中除可采用常规(chnggu)的吊车梁、柱外，还可根据具体条件选用能缩小厂房开挖跨度的吊车梁。(2)岩壁式、岩台式吊车梁的设计与施工应满足的要求。第23页/共60页第二十三页，共60页。第二节第二节 进水口设计进水口设计(shj)(shj)一、进水口类型及结构(jigu)布置1.坝式进水口2.河床(hchung)式进水口3.岸塔式进水口（一）进水口类型4.竖井式进水口5.岸坡式进水口6.开敞式进水口7.塔式进水口第24页/共60页第二十四页，共60页。（二）进水口布置

10、在各级水位下，进水口应水流平顺、流态平稳、进流匀称和尽量减少水头损失，并按运行(ynxng)需要引进所需流量或中断进水。进水口应避免产生贯通式漏斗漩涡。否则，应采取消涡措施。进水口所需的设备应齐全，闸门和启闭机应操纵灵活可靠，充水、通气和交通设施应畅通无阻。多泥沙河流上的进水口，应设置有效的防沙措施，防止泥沙淤堵进水口，避免推移质进入引水系统。多污物河流上的进水口，应设置有效的导污、排污和清污措施，防止大量污物汇集于进水口前缘堵塞拦污栅，影响电站运行(ynxng)。第25页/共60页第二十五页，共60页。（三）进水口防沙、防污、防冰 1.防沙 2.防污 3.防冰第26页/共60页第二十六页，共

11、60页。二、进水口水力二、进水口水力(shul)(shul)计算计算 水电站进水口的水力计算应根据进水口水电站进水口的水力计算应根据进水口型式进行相应的水力计算，计算内容包括：各式型式进行相应的水力计算，计算内容包括：各式进水口的水头损失；开敞式进水口的引水进水口的水头损失；开敞式进水口的引水(ynshu)(ynshu)流量；有压进水口的通气面积；有压进流量；有压进水口的通气面积；有压进水口的管道充水时间；竖井式进水口竖井上游管水口的管道充水时间；竖井式进水口竖井上游管道的水锤压力。道的水锤压力。第27页/共60页第二十七页，共60页。（一）水头损失计算（1）有压进水口喇叭段最小断面水头损失（

12、2）拦污栅损失（3）闸门槽水头损失（4）渐变(jinbin)段（矩形断面变圆）水头损失（5）沿程损失第28页/共60页第二十八页，共60页。（二）有压进水口的最小淹没深度（1）从防止产生贯通式漏斗漩涡考虑(kol)，建议按戈登公式估算。（2）从防止产生负压考虑(kol)，建议按式（6.2.2-8）估算。（三）开敞式进水口流量开敞式进水口流量按式(6.2.2-9)计算。第29页/共60页第二十九页，共60页。三、三、进水口结构设计（一）开敞式进水口布置及孔口尺寸拟定 1.开敞式进水口布置 从防沙考虑，应充分利用河流弯道的环流作用，将进水口设在凹岸，引进河流表层清水，将底沙挟带到凸岸，以减轻泥沙对

13、进水口的威胁，减少入渠泥沙，同时避免回流引起漂浮物的堆积。进水口位置应设在弯道顶点以下(yxi)水最深、单宽流量最大、环流作用最强的地方。这个地点距弯道起点的距离L可由式(6.2.3-1)初步确定。第30页/共60页第三十页，共60页。2.开敞(ki chn)式进水口的尺寸拟定1)进水口底板顶面高程2）开敞(ki chn)式进水口孔口尺寸第31页/共60页第三十一页，共60页。（二）深式进水口高程选择及尺寸拟定 1.深式进水口高程选择时需考虑的因素 1）进水口顶部高程应在水电站运行中可能出现的最低水位以下，并有一定的淹没深度，以免产生漩涡而吸入空气和漂浮物，引起振动和噪音，减少流量，降低水轮机

14、的出力。2）进口底板高程必须在水库设计淤沙高程以上，以免堵塞进水口。如无法满足此项要求时，应设置冲沙设施，保证(bozhng)进口门前不被淤积。3）考虑闸门结构、启闭设备及引水道的造价，进口高程应尽可能提高。4）进口高程应考虑综合利用要求，如满足灌溉、渔业、航运、供水等要求。第32页/共60页第三十二页，共60页。2.进口高程的选择1）进口底部高程进口底部高程通常应在水库设计淤沙高程以上0.51.0m。当设有冲沙设施时，应根据排沙条件决定(judng)。2）进口顶部高程 避免进水口前出现吸气漏斗和漩涡的临界淹没深度Sk，Sk可按式(6.2.3-3)计算。避免压力管道出现负压，进口闸门顶部在水库

15、最低水位下的最小安全距离s，可按式(6.2.3-4)计算，第33页/共60页第三十三页，共60页。3.深式进水口尺寸(ch cun)拟定 深式进水口轮廓尺寸(ch cun)拟定时，要保证最优的水流条件，减少水头损失，并满足设备布置要求。此外，还要简化结构，便于施工。1）进口段 2）闸门段 3）渐变段 4）通气孔 5）进人孔第34页/共60页第三十四页，共60页。（三）深孔式进水口的结构设计（1）进水口应进行沿建基面整体抗滑稳定与地基应力计算。（2）隧洞(su dn)式进水口是在河岸岩石中开挖而成的，闸门设置在开挖竖井之中，故结构设计时可完全按地下结构（隧洞(su dn)和竖井）考虑。（3）岸坡

16、式进水口紧靠在山岩之上，因进水口长期浸在水中，进水口背坡的稳定性需要充分论证（包括地震力作用）。（4）塔式进水口承受着冰压力、风浪压力的作用，在地震区还要承受地震惯性力和地震动水压力的作用。（5）布置在混凝土重力坝上的坝式进水口，结构计算主要是计算坝体开孔的孔口应力和配置孔口的加强钢筋，以及按空间刚架计算拦污栅支撑结构等。第35页/共60页第三十五页，共60页。第三节第三节 压力压力(yl)(yl)钢管设计钢管设计一、概况(gikung)（一）压力钢管(gnggun)的分类（二）压力钢管的附件及其他设备（三）材料（四）压力管道设计原则（五）压力钢管设计的一般步骤第36页/共60页第三十六页，共

17、60页。二、管线(gunxin)布置（一）压力管道(gundo)根数确定（二）管道(gundo)线路（三）压力钢管的经济直径第37页/共60页第三十七页，共60页。三、压力(yl)钢管选型（一）地下(dxi)埋管与明管的选择（二）坝内埋管与坝后背管的选择第38页/共60页第三十八页，共60页。四、水力(shul)计算（一）压力钢管的水头(shutu)损失（二）水锤计算 压力钢管的水力(shul)计算包括钢管的水头损失计算和水锤压力计算。计算成果应包括（1）最高压力线；（2）最低压力线；（3）水头损失。第39页/共60页第三十九页，共60页。五、压力(yl)钢管构造要求（一）管壁厚度（二）焊缝(

18、hn fn)布置（三）消除应力要求（四）伸缩节、预留环缝和凑合节（五）其他要求第40页/共60页第四十页，共60页。六、明管（一）布置特点1.地形、地质条件2.事故溢洪道3.镇、支墩（二）结构计算（三）构造(guzo)特点1.镇、支墩2.伸缩节3.其他要求第41页/共60页第四十一页，共60页。七、明管（一）布置特点(tdin)（1）地形地质条件（2）管线布置（3）排水系统（4）压力钢管失稳第42页/共60页第四十二页，共60页。（二）结构计算（1）地下埋管承受内水压力计算原则1）钢衬与管外混凝土之间以及混凝土与岩石之间有缝隙。2）缝隙的存在，使钢衬的工作分为两个阶段。3）认为钢衬与围岩之间的

19、混凝土已经出现径向裂缝。4）认为所有材料（钢、混凝土和围岩）都在弹性阶段内工作，岩石被当作(dn zu)各向同性材料。（2）结构分析第43页/共60页第四十三页，共60页。（三）构造特点（1）灌浆 地下埋管灌浆包括回填灌浆、接触灌浆和固结灌浆，可在同一孔中分序进行，但在进行固结灌浆时，必须设置封堵栓塞。钢管壁上宜预留灌浆孔，并在管外焊接补强板。灌浆过程中，应进行检测，防止钢管发生(fshng)失稳事故。灌浆后，全部灌浆孔均应严密封堵。（2）加劲环与阻水环（3）其它要求第44页/共60页第四十四页，共60页。八、坝内埋管（一）布置特点（二）结构分析计算原则与混凝土开裂情况判别（1）结构分析计算原

20、则（2）混凝土开裂情况的判别（三）构造(guzo)特点（1）坝内埋管安装（2）阻水环（3）接触灌浆第45页/共60页第四十五页，共60页。九、坝后背管（一）布置特点（二）构造(guzo)特点（1）结构分析计算原则（2）混凝土开裂情况的判别（三）构造(guzo)特点（1）坝内埋管安装（2）阻水环（3）接触灌浆第46页/共60页第四十六页，共60页。十、岔管（一）岔管的种类与选型（1）三梁(sn lin)岔管（2）月牙肋岔管（3）球形岔管（4）无梁岔管（5）贴边岔管（6）外包钢筋混凝土岔管（7）钢筋混凝土岔管第47页/共60页第四十七页，共60页。（二）布置特点（1）岔管布置原则（2）布置型式（3

21、）管底排水（4）体形参数（三）构造特点 三梁岔管、月牙肋岔管和无梁岔管在锥管与锥管之间、锥管与球壳之间应布置虚拟(xn)的公切球，使其相贯线成为平面曲线，简化体型。第48页/共60页第四十八页，共60页。第四节第四节 调压室设计调压室设计(shj)(shj)一、水电站不稳定(wndng)工况 当水电站的负荷发生变化时，水轮机的转动力矩与发电机的阻力矩失去平衡，引起机组转速变化，调速器为了保持机组转速恒定，必相应地改变水轮机的流量，从而在水电站的过水系统(xtng)中引起非恒定流现象。第49页/共60页第四十九页，共60页。（一）水锤及调节(tioji)保证计算的任务（二）水锤(shu chu)

22、基本方程（三）水锤(shu chu)计算（四）减小水锤压强的措施二、水锤及调节保证计算 水锤由流量变化引起，引起流量改变的原因很多，归纳起来有两类：第一类：正常运行情况下的负荷变化。第二类：事故引起的负荷变化。第50页/共60页第五十页，共60页。（一）调压室的功能(gngnng)三、调压室的功能、要求和设置(shzh)调压室的条件 (1)由调压室自由水面反射(fnsh)水锤波，限制水锤波进入引水道，减少压力管道及水轮机的水锤压力。(2)改善水轮机在负荷变化时的运行条件及系统供电质量。第51页/共60页第五十一页，共60页。（二）调压室的基本(jbn)要求 (1)调压室的布置应尽量靠近厂房，以

23、缩短压力水管的长度。(2)能较充分地反射压力管道传来的水锤波。(3)调压室的顶部，应满足水库最高设计水位当电站在瞬时丢弃全部负荷时，水涌入调压室所需的容积及高度。(4)调压室的工作(gngzu)必须满足稳定条件，即在任何情况下负荷变化时，引水道和调压室中水体的波动必须是逐渐衰减的。(5)结构安全可靠，施工简单方便，造价经济合理。第52页/共60页第五十二页，共60页。（三）调压室的设置(shzh)条件（四）调压室的基本(jbn)类型 根据DL/T5058-1996水电站调压室设计规范设置调压室，应在机组调节保证计算(j sun)和运行条件分析的基础上，考虑水电站在电力系统中的作用、地形地质条件

24、和压力管道布置等因素，进行技术经济比较后确定。(1)引水调压室(上游调压室)(2)尾水调压室(下游调压室)(3)上下游双调压室系统(4)上游双调压室系统第53页/共60页第五十三页，共60页。（五）调压室的基本(jbn)结构型式(1)(1)简单圆筒式调压室。简单圆筒式调压室。(2)(2)阻抗阻抗(zkng)(zkng)式调压室。式调压室。(3)(3)双室式调压室。双室式调压室。(4)(4)溢流式调压室。溢流式调压室。(5)(5)差动式调压室。差动式调压室。(6)(6)气垫式调压井。气垫式调压井。第54页/共60页第五十四页，共60页。（一）调压室水力(shul)计算的基本原理四、调压室水力(s

25、hul)计算 进行调压室水力计算的目的，主要解决两个问题：(1)求出调压室中可能出现的最高和最低水位及水位变化过程，从而确定引水道的设计压力(yl)和布置高程，并确定调压室的高度；(2)根据波动衰减的要求，求出调压室所需的最小稳定面积。第55页/共60页第五十五页，共60页。（二）水位(shuwi)波动计算 调压室水位波动计算常用的方法有解析法与逐步积分法。解析法较为简便，可直接求出最高和最低水位，但精度较差，不能求出波动的全过程，常用以初步决定调压室的尺寸。逐步积分法必须通过逐步计算才能求出最高和最低水位，此法的最大优点是可以求出波动的全过程。逐步积分法又分为图解法和数值积分法(列表法)，两

26、者原理相同。图解法简便、醒目(xngm)；数值积分法则较精确；逐步积分法一般用于最后尺寸校核。第56页/共60页第五十六页，共60页。（三）调压室稳定断面的分析(fnx)计算 因为调压室的波动衰减问题，主要是保证水电站发电机因为调压室的波动衰减问题，主要是保证水电站发电机组组(jz)(jz)的稳定运行问题，在机组的稳定运行问题，在机组(jz)(jz)的稳定运行有可靠的论的稳定运行有可靠的论证和措施时，调速室断面的改进或减小才有可能证和措施时，调速室断面的改进或减小才有可能 调压室的稳定断面面积计算可采用现行规范中有关公式计算。调压室的稳定断面面积计算可采用现行规范中有关公式计算。从上述稳定断面的计算公式中可以看出：从上述稳定断面的计算公式中可以看出：(1)(1)水电站的水头水电站的水头H H愈高，要求的稳定断面愈小，即波动的愈高，要求的稳定断面愈小，即波动的衰减条件愈易满足。衰减条件愈易满足。(2)(2)引水道的糙率愈大，水头损失系数愈大，因此稳定断面引水道的糙率愈大，水头损失系数愈大，因此稳定断面面积愈小。面积愈小。第57页/共60页第五十七页，共60页。第58页/共60页第五十八页，共60页。谢谢 谢谢第59页/共60页第五十九页，共60页。感谢您的观看(gunkn)！第60页/共60页第六十页，共60页。