水电站厂房

主厂房的布置一、发电机层设备布置发电机层为安放水轮发电机组及辅助设备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡回检查机组、监视仪表的场所。主要设备有：1．机旁盘(自动、保护、量测、动力盘)。与调速器布置在同一侧，靠近厂房的上游或下游墙。2．调速柜。应与下层的接力器相协调，尽可能靠近机组，并在吊车的工作范围之内。3．励磁盘。控制励磁机运行，常布置在发电机近旁。4．蝶阀孔。如果在水轮机前装设蝴蝶阀，则其检修需要在发电机层的安装间内进行，在发电机层与其相应的部位预留吊孔，以方便检修和安装。5．楼梯。一般两台机组设置一个楼梯。由发电机层到水轮机层至少设两个楼梯，分设在主厂房的两端，便于运行人员到水轮机层巡视和操作、及时处理事故。楼梯不应破坏发电机层楼板的梁格系统。6．吊物孔。在吊车起吊范围内应设供安装检修的吊物孔，以勾通上下层之间的运输，一般布置在既不影响交通、又不影响设备布置的地方，其大小与吊运设备的大小相适应，平时用铁盖板盖住。发电机层平面设备布置应考虑在吊车主、副钩的工作范围内，以便楼面所有设备都能由厂内吊车起吊。二、水轮机层设备布置水轮机层是指发电机层以下，蜗壳大块混凝土以上的这部分空间。在水轮机层一般布置：1．调速器的接力器。位于调速器柜的下方，与水轮机顶盖连在一起，并布置在蜗壳最小断面处，因为该处的混凝土厚度最大。2．电气设备的布置。发电机引出线和中性点侧都装有电流互感器，一般安装在风罩外壁或机座外壁上。小型水电站一般不设专门的出线层，引出母线敷设在水轮机层上方，而各种电缆架设在其下方。水轮机层比较潮湿，对电缆不利。对发电机引出母线要加装保护网。3．油、气、水管道。一般沿墙敷设或布置在沟内。管道的布置应与使用和供应地点相协调，同时避免与其他设备相互干扰，且与电缆分别布置在上下游侧，防止油气水渗漏对电缆造成影响。4．水轮机层上、下游侧应设必要的过道。主要过道宽度不宜小于1.2m~1.6m。水轮机机座壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为1.2m~1.8m，高度不小于1.8m~2.0m，且坡度不能太陡。三、蜗壳层的布置蜗壳层除过水部分外，均为大体积混凝土，布置较为简单。1．主阀。当引水式电站采用联合供水或分组供水时，在蜗壳进口前设置一道快速闸门或蝴蝶阀，一般称为主阀。2．进人孔。在下部块体结构中要设有通向蜗壳和尾水管的进人孔，并设置通道。一般进人孔的直径为60cm，进人孔通道尺寸不小于1×1m。3．检查、排水廊道。一般电站在蜗壳层以下的上游侧或下游侧均设有检查、排水廊道，作为运行人员进入蜗壳、尾水管检查的通道，有的电站还同时兼作到水泵室集水井的过道。4．集水井。位于全厂最低处，除要求能容纳运行时的渗漏水，还要担负机组检修时的集水、排水任务。5．排水泵室：一般布置在集水井的上层，有楼梯、吊物孔与水轮机层连接。电站排水都通向下游尾水渠。四、安装间的布置(一)安装间的位置与高程1．安装间的位置安装间一般均布置在主厂房有对外道路的一端。对外交通通道必须直达安装间，车辆直接开入安装间以便利用主厂房内桥吊卸货。水电站对外交通运输道路可以是铁路、公路或水路。对于大中型水电站，由于部件大而重，运输量又大，所以常建设专用的铁路线，中小型水电站多采用公路。2．安装间的高程安装间的高程主要取决于对外道路的高程及发电机层楼板的高程。安装间最好与对外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期对外交通畅通无阻。安装间最好也与发电机层同高，以充分利用场地，安装检修工作方便。当水电站的下游尾水过高时，发电机层楼板常低于下游最高尾水位，从而也低于对外道路，这时可以有以下几种方案：(1)安装间与对外道路同高，均高于发电机层。洪水期对外交通可保持通畅，但安装间与发电机层相邻部分的场面不能加以充分利用，安装间可能因之要稍加长些，同时桥吊的安装高程将取决于在安装间处吊运最大部件的要求，整个主厂房将加高。(2)安装间与发电机层同高，均低于下游最高水位。一是在对外道路在靠近厂房处下坡，由低于下游最高水位处起在路边筑挡水墙，挡水墙一直接主厂房。这种方式的好处是可保持对外交通通畅，但下游水位很高时挡水墙的工程量将太大。二是将主厂房大门做成挡水闸门，洪水时将大门关闭，断绝对外运输，值班人员可由高处的通道进入厂房。(3)安装间与发电机层同高，而在安装间上专门划出一块货车停车卸货处，此停车处高于安装间而与对外道路同高。这时安装间场面不能充分利用，而厂房的高度可能取决于卸货的要求。(二)安装间的面积和布置1．安装间的面积安装间与主厂房同宽以便桥吊通行，所以安装间的面积就决定了它的长度。安装间的面积可按一台机组扩大性检修的需要确，一般考虑放置四大部件，即发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮、水轮机顶盖。四大部件要布置在主钩的工作范围内，其中发电机转子应全部置于主钩起吊范围内。发电机转子和水轮机转轮周围要留有1～2m的工作场地。在缺乏资料时，安装间的长度可取1.25～l.5倍机组段长；多机组电站，安装间面积可根据需要增大或加设副安装间。2．安装间的布置安装间的大门尺寸要满足运输车辆进厂要求，如通行标准轨距的火车，其宽度不小于4.2m，高度不小于5.4m。通行载重汽车的大门宽度不小于3.3m，高度不小于4.5m。发电机转子放在安装间上时轴要穿过地板，地板上在相应位置要设大轴孔，面积要大于大轴法兰盘。为了组装转子时使轴直立，在轴下要设大轴承台，并预埋底脚螺栓。主变压器有时也要推入安装间进行大修，这时要考虑主变压器运入的方式及停放的地点。主变压器大修时常需吊芯检修，在安装间上设尺寸相当的变压器坑，先将整个变压器吊人坑内，再吊铁芯，以免增加厂房高度。目前大型变压器常做成钟罩式，检修时吊芯改为吊罩，起重量和起吊高度大为减小，安装间不再设变压器坑。主厂房的轮廓尺寸水电站主厂房空间尺寸的设计原则是在满足设备布置和安装、维护、运行、管理的前提下，尽量减小厂房尺寸，以降低造价。一、主厂房平面尺寸的确定(一)主厂房的长度L=nL0+L安+△L1．机组段长度L0机组段长度是指相邻两台机组中心线之间的距离，也称为机组间距。机组段间距一般由下部块体结构中水轮机蜗壳的尺寸控制，在高水头水电站情况下也可能由发电机定子外径控制。(1)当机组段间距由蜗壳尺寸控制时：L0=蜗壳平面尺寸+2△l△l——蜗壳外的混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般取0.8~1.0m，金属蜗壳一般可取1~2m，边机组段一般取1~3m。(2)当机组段间距由发电机定子外径控制时L0=D风+dD风——发电机风罩外缘直径；d——相邻两风罩外缘之间通道的宽度，一般取1.5~2.0m。机组段长度应综合考虑厂房分缝、蜗壳和尾水管厚度的影响，水轮机层和发电机层的布置要求，包括排架柱的布置、调速器接力器坑布置要求、楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置的要求。为了减小机组间距，最好不将调速器、油压装置和楼梯等布置在两台机组中间。2．边机组段加长△L=(0.1~1.0)D1由于远离安装间一端的机组段外侧有主厂房的端墙，为了使机组设备和辅助设备处于桥吊工作范围内，边机组段需要加长△L。3．安装间长度安装间的宽度一般与主厂房相同，安装间的长度一般取L安＝(1.0～l.5)L0。(二)主厂房的宽度主厂房宽度示意图可以机组中心线为界，将厂房宽度分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx。则厂房总宽度为B=Bx+Bs在确定Bs和Bx时，应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求。(1)发电机层：首先决定吊运转子(带轴)的方式，若由下游侧吊运，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。此外，发电机层交通应畅通无阻。一般主要通道宽2～3m，次要通道宽1～2m。在机旁盘前还应留有1m宽的工作场地，盘后应有0.8～1m宽的检修场地，以便于运行人员操作。(2)水轮机层：一般上下游侧分别布置水轮机辅助设备(即油水气管路等)和发电机辅助设备(电流电压互感器、电缆等)。以这些设备布置后，不影响水轮机层交通来确定水轮机层的宽度。(3)蜗壳层：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，以此确定蜗壳层平面宽度。(4)吊车标准宽度Lk：当宽度基本确定后，最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度Lk验证，厂房宽度必须满足吊车安装的要求。注：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，而在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度。(三)主厂房的高度及各层高程的确定水轮机安装高程是水电站厂房的控制高程，首先要确定水轮机的安装高程。1．水轮机的安装高程XHswT900)(10HHs(m)X=b0/2混流式水轮机X=0.41D1轴流式水轮机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。2．主厂房基础开挖高程FF=T-(h3+h2+h1)(h2+h3)——尾水管的尺寸；h1——尾水管底板混凝土厚度(根据地基性质和尾水管结构形式而定)3．水轮机层地面高程11=T+h4h4=蜗壳进口半径+蜗壳顶部混凝土层厚度。金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m，混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定。4．发电机装置高程GG=1+h5＋h6h5——发电机机墩进人孔高度(一般取1.8m~2.0m)；还须满足水轮机层附属设备油气水管道和发电机出线布置要求的高度。h6——进人孔顶部厚度混凝土厚度(一般为1.0m左右)，5．发电机层楼板高程2发电机层地面高程除应满足发电机层布置要求外，还应考虑水轮机层设备布置及母线电缆的敷设和下游尾水位影响。一般情况下，发电机层楼板高程2应满足下列条件：(1)保证水轮机层的净高不少于3.5～4.0m，否则发电机出线和油气水管道布置困难。如果发电机层楼板面与水轮机层地面之间加设出线层，则出线层底面到水轮机层地面净高也不宜少于3.5m。(2)保证下游设计洪水不淹厂房。一般情况下，发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平。(3)当河流洪水期与枯水期水位相差悬殊，若将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上是不经济的。不仅会增加厂房下部结构部分的混凝土工程量。将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下。在厂房大门和对外的交通口，设置临时性插板以挡洪水；沿进厂的交通道路设防水墙；6．起重机(吊车)的安装高程C（重机的安装高程是指吊车轨顶高程)11109872hhhhhCh7——发电机定子高度和上机架高度之和(如果发电机定子为埋入式布置，h7就仅为上机架的高度)；h8——吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距；固定的机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距0.3m，垂直净距0.6～1.0m(如采用刚性夹具，垂直净距可减小为0.25～0.5m)h9——最大吊运部件的高度(往往是发电机转子带轮或水轮机转轮带轴)；h10——吊运部件与吊钩间的距离(一般在1.0～1.5m左右)，取决于发电机起吊方式和挂索、卡具；h11——主钩最高位置(上极限位置)至轨顶面距离，可从起重机要参数表查出。7．屋顶高程R屋顶高程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置等要求。R▽C+h12+h13h12——小车高度；h13——为检修吊车需要在小车上方留有距离，一般取0.5m。