引水式地面厂房布置设计

第十一章引水式地面厂房布置设计第一节水电站厂房的功用和基本类型第二节水电站厂房的组成第三节下部块体结构的布置第四节水轮机层及发电机层的布置第五节装配场第六节油、水、气系统布置第七节采光、通风、交通及防火问题第八节主厂房轮廓尺寸的确定第九节主厂房的结构布置（简介）第十节厂区布置第十一节其它类型厂房简介第一节水电站厂房的功用和基本类型一、水电站厂房的功用功用：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。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，水电站厂房可分为以下三种基本类型：(1)坝后式厂房：见图5-2。(2)河床式厂房：见图5-4。(3)引水式厂房：见图11-1，12-10。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（油、水、气、起重机及厂用电等）系统。见图11-2。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。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。到下页到22到28第三节下部块体结构的布置下部块体结构：指水轮机层以下的厂房结构部分。主要为蜗壳和尾水管外围的砼块体。一、尾水管的布置布置要点:1.应严格遵照厂家提供的尾水管的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.尾水管的水平扩散段一般可布置成倒坡,倒坡坡角一般可取60100；4.尾水管可根据需要适当延长。二.蜗壳的布置（一）金属蜗壳一般均应按水轮机制造厂家提供的型线图进行布置，其包角多为3450。但布置时应注意：1、应做好与其前面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）混凝土蜗壳混凝土蜗壳的包角可根据需要进行选择，一般为1350—2700。最终按厂家提供的型线图进行平、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。第四节发电机层及水轮机层的布置一、发电机的类型及励磁方式发电机的两种主要类型见下页图示。二、发电机层的布置1.设备布置(1)发电机的布置方式:上机架埋入式、定子埋入式及定子外露式三种。(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装置,且三者之间应有不小于1.0M的间距；悬式发电机伞式发电机(3)调速器的三个部分（操作柜、油压装置及导叶接力器）应注意协调布置；(4)起重机的起吊范围应涵盖所有需起吊的设备。2.结构布置(1)每两个机组段应至少设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。三、水轮机层的布置1.设备布置布置在水轮机层的机电设备常见的有：发电机引出线、中性点及励磁盘等电气设备；调速系统的接力器和回复杆；油、水、气等辅助设备。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）调速系统接力器布置：对金属蜗壳，一般布置在蜗壳断面小的一侧；对混凝土蜗壳，一般可根据运行需要进行布置；（2）机坑进人孔布置：应考虑发电机引出线和调速系统接力器的布置，使进人孔与后二者错开一定的间距。2.结构布置—机座（机墩）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：圆筒式机座：见图11-10。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。机墩断面尺寸的确定：机墩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。第五节装配场功用：进行机组主要部件安装、检修的场地。一、桥吊（桥式起重机）的选型桥吊类型：A.单小车桥吊；B.双小车桥吊。见下页图示。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。选型原则：技术经济比较确定桥吊的台数、类型及型号。桥吊的布置：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。参见图11-3。单小车桥吊双小车桥吊二、装配场的布置要点1、装配场一般均布置在发电机层的一端，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。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。见图11-7、11-8。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要求。夜间及水下部分的房间要合理安排照明设施。2.地面厂房应尽量采用自然通风，某些水下部分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(转梯、电梯等)。4.防火设施按规范要求设置。5.取暖、防潮等，根据具体情况设置。第八节主厂房轮廓尺寸的确定一、主厂房的长度（L）主要由装配场长度、机组段长度及端机组段长度等构成。LLLL主机房装配场机机L机装端主厂房长度L确定的步骤：1.确定机组段长度L机:机组段长度L机通常由：蜗壳长度尺寸加两侧砼边墙后的单机长度；尾水管扩散段长度尺寸加两侧砼边墙后的单机长度；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。边墙厚大于1.0M边墙厚大于1.0M边墙厚大于1.0M边墙厚大于1.0M+2个边墙厚蜗尾+2个边墙厚尾2.确定L装:一般取L装=（1.01.5）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.确定L端:主厂房端部为厂房的一主要通道，一般取L端不小于1.5M。4.确定主厂房的总长度L:二、主厂房的宽度（B）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+下游外包砼厚+进水阀体上下游方向尺寸+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、下游侧主副纵向通道宽度4.桥吊的标准跨度LK：根据桥吊型号按手册选取。三、主厂房各层的高程确定方法：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。第九节主厂房的结构布置一、主厂房的结构传力特点二、下部结构此略。三、上部结构布置要点1.屋面：屋面板一般采用预制钢砼板，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形断面钢砼梁，其截面高跨比一般为1/51/8。3.构架：构架柱网应与厂房分缝相适应；柱距应尽量统一，常取610M；立柱宜避免直接落在蜗壳、尾水管或压力管道的顶板上。构架横梁常用矩形断面，高跨比为1/121/8；构架立柱常用分段变断面高的现浇矩形截面钢砼结构。4.楼板：一般为整体现浇钢砼结构，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一般采用砖墙，墙厚一般用37墙。内墙只起隔离作用，墙厚一般用24或12墙。第十节厂区布置一、常见的厂区布置方案见图11-16。二、主厂房的位置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。三、副厂房的布置副厂房布置的一般原则：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。四、变压器场的布置布置原则：1.尽可能靠近主厂房；2.便于运输、安装及检修;3.注意防洪、防火等。五、高压开关站的布置布置原则：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。第十一节其它类型厂房简介一、装置冲击式水轮机的地面厂房见图11-17及图11-18。二、溢流式厂房和坝内式厂房见图12-3。三、地下式厂房见图12-13。四、潮汐式电站厂房见图12-22。