水电站学习课件.pptx

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1、第一节 水电站厂房的功用和基本类型功用：装设水轮发电机组及其辅助设备，并为这些设备的安 装、检修和运行提供方便有效的条件。特征：是建筑物及各种机械和电气设备的综合体。一、水电站厂房的功用二、水电站厂房的基本类型根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，地面厂房可分为以下三种基本类型：(1)坝后式厂房 (2)河床式厂房 (3)引水式厂房第十一章 引水式地面厂房布置设计第1页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计（1）坝后式厂房 特征：厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝采用永久 缝分开，发电用水直接穿过坝体引入厂房。第2页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计在坝址河谷相对狭窄、泄水建筑物

2、布置受限等条件下，可将表孔泄水坝段与厂房坝段相结合，形成坝后式厂房的若干演变型式，如：挑越式、溢流式及坝内式等。挑越式厂房第3页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计溢流式厂房：坝内式厂房：第4页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计（2）河床式厂房 特征：厂房位于河床中，厂房本身也起挡水作用。第5页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计P17（3）引水式厂房 特征：厂房远离挡水建筑物，发电用水由较长的引水建筑 物引入厂房。湖南镇水电站引水式厂房：第6页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计三、水电站厂房的设计程序水电站厂房是水电站工程的主要建筑物之一。水电站厂房设计是水电站工

3、程设计的重要组成部分。我国大中型水电站工程设计一般分为四个阶段：（1 1）预可行性研究阶段 （2 2）可行性研究阶段 （3 3）招标设计阶段 （4 4）施工详图设计阶段本章重点：以图11-111-1所示的引水式地面厂房为例，研究 厂房布置设计的一般规律。第7页/共51页第二节 水电站厂房的组成一、厂房的机电设备组成由五大系统组成：（1）水力系统；（2）电流系统；（3）机械控制设备系统；（4）电气控制设备系统；（5）辅助设备系统。见图11-2。第十一章 引水式地面厂房布置设计第8页/共51页第二节 水电站厂房的组成一、厂房的机电设备组成（1）水力系统；水轮机及其进出水设备，包括钢管、水轮机前蝴蝶

4、阀（或球阀）、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门。第十一章 引水式地面厂房布置设计 （2）电流系统；所谓电气一次回路系统，包括发电机、发电机引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器、高压开关及配电设备。第9页/共51页第二节 水电站厂房的组成一、厂房的机电设备组成（3）机械控制设备系统；包括水轮机的调速设备如操作柜、油压装置及接力器，蝴蝶阀的操作控制设备、减压阀及其他闸门、拦污栅的操作控制设备。第十一章 引水式地面厂房布置设计 （4）电气控制设备系统；包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通讯及调度设备等。第10页/共51页第二

5、节 水电站厂房的组成一、厂房的机电设备组成（5）辅助设备系统；即为设备安装、检修、维护、运行所必需的各种电气及机械辅助设备，包括：1）厂用电系统2）起重设备3）油系统4）气系统5）水系统6）其他第十一章 引水式地面厂房布置设计第11页/共51页二、厂房的建筑物组成厂房枢纽建筑物一般由四部分建筑物组成：（1）主厂房；（2）副厂房；（3）变压器场；（4）高压开关站。见图11-1。第二节 水电站厂房的组成第十一章 引水式地面厂房布置设计第12页/共51页二、厂房的建筑物组成（1）主厂房；主厂房（含装配场）是指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建筑物，其内装有水轮发电机组及主要的控制和辅助设备，

6、并提供安装和检修设施和场地。第二节 水电站厂房的组成第十一章 引水式地面厂房布置设计（2）副厂房；副厂房是指为了布置各种控制或附属设备以及工作生活用房而在主厂房临近所建的房屋。第13页/共51页二、厂房的建筑物组成（3）变压器场；场内布置主升压变压器、将发电机输出的电流升压至输电线电压。第二节 水电站厂房的组成第十一章 引水式地面厂房布置设计（4）高压开关站；常为开阔场地，安装高压母线及开关等配电装置，向电网或用户输电。第14页/共51页三、主、副厂房内建筑物及设备的布置特点概述以图11-1所示的水电站为例，主、副厂房内建筑物及设备的主要布置特点见图11-3至图11-8。第二节 水电站厂房的组

7、成第十一章 引水式地面厂房布置设计第15页/共51页一、安装高程下部块体结构：指水轮机层地面以下的厂房结构部分。主要为蜗壳和尾水管外围的混凝土块体。各种水轮机安装高程定义及确定方法（第二章）:1.反击式水轮机安装高程取决于气蚀；2.下游尾水位取一台机满发时尾水位；3.下游尾水位+吸出高度+导叶高度一半；第十一章 引水式地面厂房布置设计第三节 下部块体结构的布置第16页/共51页（一）金属蜗壳 一般均应按水轮机制造厂家提供的单线图进行布置，其包角 多为345。但布置时应注意：1、应做好与其上游的伸缩节或主阀或减压阀等设备的紧 凑协调；2、其外围混凝土的厚度一般应不小于1.0m。（二）混凝土蜗壳

8、混凝土蜗壳的包角可根据需要进行选择，一般为180270，最终按厂家提供的单线图进行平、立面布置。混凝土蜗壳的 边墙、顶板的厚度一般应不小于1.0m，为钢筋混凝土结构，一般应按框架结构进行结构计算。二、蜗壳的布置第十一章 引水式地面厂房布置设计第三节 下部块体结构的布置第17页/共51页三、尾水管的布置下部块体结构：指水轮机层地面以下的厂房结构部分。主要为蜗壳和尾水管外围的混凝土块体。布置要点:1.应严格遵照厂家提供的尾水管体型及其尺寸进行布置。在某些特殊情况下,也可经与厂家协商,对尾水管的体 型及尺寸进行更改；2.尾水管外围混凝土的厚度一般应不小于1.0m；3.尾水管的出口扩散段可根据需要布置

9、成倒坡,倒坡坡角 一般不超过612；4.尾水管可根据需要适当延长。第十一章 引水式地面厂房布置设计第三节 下部块体结构的布置第18页/共51页一、发电机的类型及励磁方式水轮发电机的类型：根据推力轴承设置的位置不同，立式水轮发电机 可分为悬式和伞式两种类型。悬式：推力轴承位于转子上方的上机架上。伞式：推力轴承位于转子下方的下机架上。水轮发电机的励磁方式：主要有直流电机励磁（励磁机）及可控硅整流励磁两种。第四节 水轮机层及发电机层第十一章 引水式地面厂房布置设计P32第19页/共51页二、发电机层的布置1.设备布置 (1)发电机：常见的布置方式有:上机架埋入式、定子埋 入式及定子外露式等三种。相邻

10、两台发电机之间的净距一般应不小于1.5m。(2)机旁盘：应布置在厂房的一侧（上游或下游），并应 尽量靠近调速器的操作柜及油压设备,且三者之间应 有不小于1.0m的间距。(3)调速器的操作柜和油压设备：操作柜、油压设备及导 叶接力器应注意协调布置。(4)起重机：其起吊范围应涵盖所有需起吊的设备。第四节 水轮机层及发电机层第十一章 引水式地面厂房布置设计第20页/共51页2.结构布置 (1)每两个机组段应至少布置一个通向下层的楼梯。(2)每个或两个机组段应布置一个吊物孔。(3)发电机层的一侧及一端应留作主通道，其作为通 道的净宽度应不小于1.5m。第四节 水轮机层及发电机层第十一章 引水式地面厂房

11、布置设计第21页/共51页三、水轮机层的布置1.设备布置 布置原则:应尽量避免电气设备与机械设备和各种管道的 相互交叉、干扰。（1）发电机引出线：常布置在水轮机层上部，沿上游或 下游侧墙出线架(明)或出线夹层（暗）敷设。（2）厂用变压器：设置在专用且相对隔离的室内。（3）调速器的导叶接力器：对金属蜗壳，一般布置在蜗 壳断面较小的一侧；对混凝土蜗壳，一般可根 据运行需要进行布置。（4）油、水、气辅助设备：各自相对集中、相互隔离布置。第四节 水轮机层及发电机层第十一章 引水式地面厂房布置设计第22页/共51页2.结构布置机座的布置 机座的作用：支承发电机，承受发电机大部分的垂直荷载。常用的机座种类

12、：（1）圆筒式机座：见图片。（2）环梁立柱式机座：见图11-7。布置原则：应满足机坑空间需要；有足够的强度、刚度及稳 定性；避免与机组发生共振等。机座断面尺寸的确定：机座一般均采用现浇钢筋混凝土结构，其直径及厚度或 扇形断面的尺寸应根据结构计算确定。一般径向厚度不 小于0.6米。第四节 水轮机层及发电机层第十一章 引水式地面厂房布置设计第23页/共51页 第五节 装配场功用：提供机组主要部件组装、检修的场地。一、桥式起重机（桥吊）的选型桥机类型：A.单小车桥吊；B.双小车桥吊。选型依据：主厂房内需吊运的最重部件的重量。最重部件一般为发电机转子（带轴）。选型原则：技术经济比较确定桥吊的台数、类型

13、及型号。桥吊的特征参数：1.跨度：应采用标准跨度LK。2.安装高程：按需吊运的最大、最长部件及发电 机层设备布置等情况确定。第十一章 引水式地面厂房布置设计第24页/共51页 1、装配场一般均布置在发电机层的一端，与主机房同宽。一般与发电机层同层布置，也可与发电机层地坪不同高。2、装配场的面积应满足一台机组大修的需要。一台机组大 修需要布置的检修部件通常为四大件：A、发电机转子；B、发电机上机架；C、水轮机转轮；D、水轮机顶盖。3、上述各部件均应布置在吊车的吊钩工作范围线以内，且各 部件之间以及各部件与墙之间的净距应不小于1.0M。见图11-5。二、装配场的布置要点第五节 装配场第十一章 引水

14、式地面厂房布置设计第25页/共51页第六节 油、水、气系统布置布置要点：1.油系统分为透平油系统和绝缘油系统两部分。水系统包括供水系统（技术、消防和生活）和排水系统。气系统包括高、低压两个气系统。2.自成一体，集中、隔离布置；同系统在各机组之间,相互 连通，互为备用。3.三种系统（除绝缘油系统和厂外排水系统）的设备房间均 布置在水轮机层或装配场下面的适当位置。4.三种系统（除绝缘油系统和厂外排水系统）的管路均沿水 轮机层的上游或下游侧墙布设。第十一章 引水式地面厂房布置设计第26页/共51页第七节 采光、通风、交通及防火问题要点:1.地面厂房尽可能采用自然采光,为此布置主副厂房时 应考虑开窗的

15、要求。厂房水下部分及夜间使用的房 间要安排适宜的人工照明。2.地面厂房应尽量采用自然通风，某些厂房下部的房间 可按需要设置人工通风。3.厂内交通：对外至少开两扇大门；上、下层面之间，一般每两台机组可设一道楼梯。4.防火设施按有关规范要求设置。5.取暖、防潮等，根据电站具体情况设置。第十一章 引水式地面厂房布置设计第27页/共51页主要由装配场长度、机组段长度及端机组段长度等构成。一、主厂房的长度（L）第十一章 引水式地面厂房布置设计第八节 主厂房轮廓尺寸决定第28页/共51页确定主厂房长度L的步骤：1.机组段长度L机:机组段长度L机通常由：（1）蜗壳长度尺寸加两侧砼边墙厚 度的单机长度；（2）

16、尾水管扩散段长度尺寸加两侧 砼边墙厚度的单机长度；（3）发电机层计入机组之间通道尺 寸后的单机长度。三者中取最大值确定L机。第十一章 引水式地面厂房布置设计第八节 主厂房轮廓尺寸决定第29页/共51页2.2.装配场长度L L装:一般取L L装=（1.01.0 1.51.5）L L机，并结合布置四大件（发电机上 机架、发电机转子、水轮机转轮及水轮机顶盖等）的长度尺 寸要求进行校核确定。3.3.端机组段长度L L端:主厂房端部为厂房的一主要通道，一般取L L端不小于1.5m1.5m。4.4.主厂房的总长度L:L:第十一章 引水式地面厂房布置设计第八节 主厂房轮廓尺寸决定n厂房内机组总台数。第30页

17、/共51页在以下几个宽度尺寸中经过分析、调整后取最大值：1.水轮机层以下的块体结构宽度：蜗壳上下游方向尺寸+下游侧外包砼厚度+主阀上下游方向尺寸+宽度裕量 2.装配场布置四大件所需的宽度；3.发电机层主机房宽度:围绕机组布置的机电控制设备的宽度尺寸+厂房 上、下游侧纵向主副通道的宽度 4.桥吊的标准跨度LK：根据桥吊型号按手册选取。第十一章 引水式地面厂房布置设计第八节 主厂房轮廓尺寸决定二、主厂房的宽度（二、主厂房的宽度（B B）第31页/共51页确定方法：以水轮机安装高程为基准，分别向上及向下，按照各层 需布置的设备高度尺寸，确 定立面上各种结构高度的尺 寸，进而可确定各层的高程。第八节

18、主厂房轮廓尺寸决定第十一章 引水式地面厂房布置设计三、主厂房各层的高程三、主厂房各层的高程第32页/共51页已在第三节讨论。第十一章 引水式地面厂房布置设计第九节 主厂房的结构布置设计（简介）一、主厂房的结构传力特点一、主厂房的结构传力特点二、下部结构二、下部结构第33页/共51页1.屋面：屋面板一般采用预制钢筋混凝土板，屋面板上须设隔热、防 水及保护层。2.吊车梁：多采用现浇或预制的T形断面钢筋混凝土梁，其截面高跨 比一般为1/51/8。3.排（构）架：排架柱网应与厂房分缝相适应；柱距应尽量统一，常 取610m；立柱应避免直接落在蜗壳、尾水管或压力管道的顶 板上；4.楼板：一般为整体现浇钢筋

19、混凝土结构，主机房板厚不宜小于 15cm，装配场板厚不宜小于25cm。5.内、外墙：只起围护作用的外墙通常采用砖墙，墙厚一般用37墙。内墙只起隔离作用，墙厚一般用24或12墙。第九节 主厂房的结构布置设计第十一章 引水式地面厂房布置设计三、上部结构三、上部结构第34页/共51页第十节 厂区布置见图11-17。与主厂房位置选择有关的因素：1.地形地质条件；2.水流条件；3.施工和对外交通条件；4.与厂区其它设施的协调。第十一章 引水式地面厂房布置设计一、常见的厂区布置方案一、常见的厂区布置方案二、主厂房的位置二、主厂房的位置第35页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计第36页/共51页副厂

20、房布置的一般原则：1、应紧靠主厂房尤其是主机房；2、按功能或需要集中布置；3、尽可能减小建筑面积，节约投资。中型水电站副厂房所需面积参见表11-1。第十一章 引水式地面厂房布置设计第十节 厂区布置三、副厂房的布置三、副厂房的布置第37页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计第十节 厂区布置第38页/共51页布置原则：1.尽可能靠近主厂房；2.便于运输、安装及检修；维护、巡视、排除故障。3.注意防洪、防火等。布置原则：1.尽可能靠近变压器场；2.便于送电；3.便于运输、安装及检修；4.注意防洪、防火等。第十一章 引水式地面厂房布置设计第十节 厂区布置四、变压器场的布置四、变压器场的布置五、高

21、压开关站的布置五、高压开关站的布置第39页/共51页第十一章 引水式地面厂房布置设计 第十一章复习思考题（1）水电站厂房的功用和基本类型；（2）厂房的机电设备组成与建筑物组成；（3）厂房下部块体结构的概念及布置要点；（4）发电机层及水轮机层的布置要点；（5）装配场的布置要点；（6）影响主厂房机组段长度的主要因素。确定主厂房轮廓 尺寸（长度、宽度及各层高程）的基本步骤；（7）厂区布置设计的内容及应遵循的主要原则。第40页/共51页第一章 水轮机的类型、构造及工作原理 第一章复习思考题（1）反击式水轮机与冲击式水轮机的主要区别；（2）混流式水轮机与轴流式水轮机的水力特征及适用条件；（3）水轮机工作

22、参数（水头、流量、转速、出力与效率）的概念；（4）反击式水轮机的过流部件及其作用；（5）水轮机型号的编制规则；（6）水轮机总效率的确定方法；（7）水轮机的最优工况及其产生的基本条件。第41页/共51页第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀 第二章复习思考题（1）蜗壳的型式及其适用条件；（2）蜗壳的断面形状及其主要参数的确定方法；（3）尾水管的作用及型式；（4）弯肘形尾水管尺寸的确定方法；（5）水轮机气蚀的概念及类型；（6）水轮机吸出高度及安装高程的概念与意义。第42页/共51页第三章复习思考题（1）水轮机系列（轮系）、相似工况、单位参数、比 转速、综合特性曲线及系列型谱的概念；（2）模型与原型水轮

23、机效率及单位参数换算的方法；（3）水轮机选型设计的主要内容和基本方法。（4）用模型综合特性曲线选择水轮机主要参数的基本步骤。第三章 水轮机的特性及选型第43页/共51页 第四章复习思考题（1）水轮机调节的主要任务，水轮机调节的原理；（2）水轮机调节系统及其组成元件；（3）水轮机调速器的类型。第四章 水轮机调节第44页/共51页 第五章复习思考题（1）水电站的典型布置型式、特点及适用条件；（2）水电站的组成建筑物。第五章 水电站的典型布置及组成建筑物第45页/共51页 第六章复习思考题（1）水电站进水口的基本要求，有压进水口与无压进水口 的区别；（2）有压进水口的类型及其适用条件；（3）有压进水

24、口的位置、高程及轮廓尺寸确定的原则；（4）有压进水口的主要设备及其作用和运行方式；（5）无压进水口的主要问题及其处理措施。第六章 水电站进水口第46页/共51页第七章复习思考题（1）水电站渠道的功用、要求及类型；（2）自动调节渠道与非自动调节渠道的概念及区别；（3）渠道水力计算的目的及内容；（4）运用“系统计算支出最小法”比较和选择渠道 断面方案的步骤；（5）压力前池的组成建筑物；（6）隧洞的作用、特点及断面型式。第七章 水电站渠道及隧洞第47页/共51页 第八章复习思考题（1）水电站压力管道的类型、布置及供水方式；（2）压力管道水力计算的内容及经济直径的确定方法；（3）明钢管的敷设方式，镇墩

25、和支墩的布置设计内容，主要设备的设置、功用及运行方式；（4）明钢管管身应力分析的基本步骤。第八章 水电站的压力管道第48页/共51页 第九章复习思考题（1）研究水锤现象的目的；（2）直接水锤与间接水锤、第一相水锤与极限水锤的概念 和判别条件；（3）在开度依直线变化情况下，如何进行开度变化终了前、后水锤现象的分析及最大水锤压强的计算；（5）调节保证计算的概念、任务及内容；（6）水锤计算条件的选择及减小水锤压强的措施。第九章 水电站的水锤第49页/共51页 第十章复习思考题（1）调压室的功用、要求及设置调压室的条件；（2）调压室的工作原理及基本类型；（3）简单式和阻抗式调压室水位波动计算的基本方法；（4）调压室水位波动的类型；大、小波动稳定的条件；托马断面的概念；影响波动稳定的主要因素；（5）调压室水力计算的内容及条件，水力计算条件的选择。第十章 调压室第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页