水電站廠房布置-立式機(jī)組廠房布置

水電站廠房布置1任務(wù)1立式機(jī)組廠房布置2任務(wù)2主廠房的輪廓尺寸3任務(wù)3臥式機(jī)組廠房布置4任務(wù)4副廠房布置5任務(wù)5廠房的通風(fēng)、采光、交通和防潮項(xiàng)目12廠房布置任務(wù)1立式機(jī)組廠房布置一、廠房布置內(nèi)容和要求內(nèi)容：1.確定水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速設(shè)備、主閥、起重設(shè)備以及其他輔助設(shè)備在廠房?jī)?nèi)的合理位置、布置形式和支承方式；2.確定主、副廠房的布置方式以及主副廠房的尺寸；3.確定主廠房?jī)?nèi)垂直和水平通道的位置和尺寸；4.提供設(shè)備布置圖紙和數(shù)據(jù)以供設(shè)備安裝和廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用。一、廠房布置內(nèi)容和要求要求：1.結(jié)合地形、地質(zhì)條件、自然環(huán)境和水工建筑物在布置上的特點(diǎn)等、盡量減少土建工程量、使總造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理；2.設(shè)備布置緊湊，位置合理，便于安裝、運(yùn)行、檢修和操作管理。盡量減少安裝工程量；3.能滿足勞動(dòng)保護(hù)、遙控、防空、防火、防淹、防潮等要求，并能適應(yīng)水電站分期建設(shè)和提前發(fā)電的需要；4.滿足水工結(jié)構(gòu)和建筑的施工方面的要求，力求布置整齊美觀。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)主廠房的總體輪廓：以發(fā)電機(jī)層樓板高程為界將廠房分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)。上下部結(jié)構(gòu)高度之和（即由尾水管基底至屋頂?shù)母叨龋┚褪侵鲝S房的總高度。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)主廠房的總體輪廓：水輪機(jī)軸中心的連線稱為主廠房的縱軸線，與之垂直的機(jī)組中心線稱為橫軸線。每臺(tái)機(jī)組在縱軸線上所占的范圍為一個(gè)機(jī)組段，各機(jī)組段和安裝間長(zhǎng)度的總和，就是廠房的總長(zhǎng)度，廠房在橫軸線上所占的范圍，就是主廠房的寬度。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)主廠房上部結(jié)構(gòu)：主廠房上部結(jié)構(gòu)包括屋頂結(jié)構(gòu)、圍墻、門(mén)窗、樓板、吊車梁以及支承屋頂結(jié)構(gòu)和吊車梁的排架柱等，水電站中多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)主廠房上部結(jié)構(gòu)：主廠房發(fā)電機(jī)層樓板以上布置有發(fā)電機(jī)上機(jī)架，勵(lì)磁機(jī)、機(jī)旁盤(pán)、調(diào)速器操作柜和油壓裝置、橋式吊車等機(jī)電設(shè)備及走道，樓梯、吊物孔等廠內(nèi)交通設(shè)施。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)主廠房上部結(jié)構(gòu)：安裝間一般位于主廠房的一端，進(jìn)廠大門(mén)設(shè)于安裝間，對(duì)外可與進(jìn)廠公路相連接，有時(shí)還鋪設(shè)有變壓器進(jìn)廠軌道以利變壓器進(jìn)廠檢修。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)主廠房下部結(jié)構(gòu)：一般分為水輪機(jī)層和蝸殼尾水管層。發(fā)電機(jī)出線層，若水輪機(jī)層高度較大，可在發(fā)電機(jī)層與水輪機(jī)層之間增設(shè)。水輪機(jī)層以下是混凝土塊體結(jié)構(gòu)。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)水輪機(jī)層：水輪機(jī)層布置有水輪機(jī)頂蓋、調(diào)速器的接力器、發(fā)電機(jī)機(jī)墩、蝸殼進(jìn)人孔、油、水、氣系統(tǒng)和電纜等。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)蝸殼尾水管層：水輪機(jī)層以下一般都是埋設(shè)蝸殼和尾水管的混凝土塊體結(jié)構(gòu)，為了運(yùn)行上的需要有時(shí)常在尾水管上游側(cè)的空間布置進(jìn)人孔和主閥室，若此空間較大，則形成蝸殼水管層。在上游側(cè)布置有蝶閥，油壓裝置，蝶閥基礎(chǔ)、樓梯等。二、廠房的輪廓結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：整個(gè)廠房和地基連接的部分，把作用在廠房上的所有荷載傳給地基。故，應(yīng)建造在堅(jiān)固可靠的地基上，且不同的地基可采用不同的地下輪廓線。

廠房的下部結(jié)構(gòu)是混凝土塊體結(jié)構(gòu)，體積比較龐大，基礎(chǔ)開(kāi)挖和工程量都比較大，且下部結(jié)構(gòu)中，埋設(shè)部件很多，施工復(fù)雜。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的型式和布置方式：常用的發(fā)電機(jī)型式：懸式和傘式。懸式發(fā)電機(jī)：推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方，支承在上機(jī)架上。穩(wěn)定性較好，轉(zhuǎn)速一般>150r/min，多適用于中小型機(jī)組。傘式發(fā)電機(jī)：推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方，設(shè)在下機(jī)架上?？偢叨容^低，可降低水電站廠房高度，轉(zhuǎn)速一般<150r/min時(shí)，多適用于大中型機(jī)組。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的型式和布置方式：常用的發(fā)電機(jī)型式：懸式和傘式。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的型式和布置方式：

發(fā)電機(jī)的布置主要有開(kāi)敞式、埋沒(méi)式和半島式三種，開(kāi)敞式布置時(shí)一般適用于容量較小的機(jī)組；埋沒(méi)式布置方式一般適用于大、中型電站。半島式布置由于廠房?jī)?nèi)場(chǎng)地狹小，設(shè)備擁擠給安裝、檢修造成不便，故采用不多。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的型式和布置方式：三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的型式和布置方式：三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的冷卻與通風(fēng)：發(fā)電機(jī)通風(fēng)方式與發(fā)電機(jī)的布置方式密切相關(guān)，主要有開(kāi)敞式、川流式、半川流式和密閉式等4種。小型立軸水輪發(fā)電機(jī)常采用開(kāi)敞式通風(fēng)，自廠房及機(jī)坑內(nèi)吸入冷空氣，熱空氣排入主機(jī)房中，方式簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、維護(hù)方便。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的冷卻與通風(fēng)：川流式或半川流式：?jiǎn)螜C(jī)容量在10000kw以下的埋沒(méi)式或半島式布置的發(fā)電機(jī)，常采用川流式或半川式通風(fēng)，冷空氣自水輪機(jī)機(jī)坑內(nèi)或室外進(jìn)入發(fā)電機(jī)，從定子出來(lái)的熱風(fēng)排出廠外或機(jī)房。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的冷卻與通風(fēng)：三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的冷卻與通風(fēng)：密閉式：大容量埋沒(méi)式或半島式布置的發(fā)電機(jī)，采用密閉式通風(fēng)，定子周圍設(shè)置空氣冷卻器，冷卻后的冷風(fēng)經(jīng)專設(shè)風(fēng)道

進(jìn)入轉(zhuǎn)子，熱風(fēng)從定子送入空氣冷卻器冷卻，循環(huán)冷卻時(shí)空氣量是固定的。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)---機(jī)墩：底部固結(jié)在水輪機(jī)層大體積混凝土上，上部與發(fā)電機(jī)層樓板或風(fēng)罩連接。作用是將發(fā)電機(jī)支承在預(yù)定的位置上，并給機(jī)組的安裝、運(yùn)行、維護(hù)、檢修創(chuàng)造有利的條件。

對(duì)于立式機(jī)組，機(jī)墩將承受發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)的全部動(dòng)、靜荷載。為了承受這些荷載，機(jī)墩必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

常用的機(jī)墩有如下幾種型式：圓筒式、平行墻式、環(huán)形梁式、框架式4種。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)---機(jī)墩：圓筒式：一般為上、下直徑相同的等厚的鋼筋混凝土圓筒。有時(shí)為了施工立模便利，也有將外圍作成正八角形時(shí)。圓筒式機(jī)墩的筒壁厚度一般在1.0m以上。圓筒的內(nèi)部空間稱為水輪機(jī)井，機(jī)組的主軸位于其中。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)---機(jī)墩：圓筒式：優(yōu)點(diǎn)是：剛度大，抗扭、抗震性能好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。

缺點(diǎn)是：占用水輪機(jī)層空間較大，使輔助設(shè)備布置和預(yù)埋管路等較為不便：水輪機(jī)井空間較小，安裝、檢修也不夠方便。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)---機(jī)墩：平行墻式：由兩平行承重鋼筋混凝土墻及其間的兩橫梁所組成。發(fā)電機(jī)直接支承在平行墻及橫梁上。優(yōu)點(diǎn)：水輪機(jī)頂蓋處寬敞，工作方便，檢修水輪機(jī)時(shí)可以在不折除發(fā)電機(jī)的情況下將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪從兩平行墻間吊出。但其剛度和抗扭性不如圓筒式機(jī)墩。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)---機(jī)墩：環(huán)形梁式：一般由四或六根立柱以及固接于柱頂?shù)沫h(huán)形梁組成。發(fā)電機(jī)支承在環(huán)形梁上。

優(yōu)點(diǎn)：水輪機(jī)層可充分利用立柱間的凈空布置設(shè)備；機(jī)組的出線、安裝、檢修均較方便；機(jī)墩的混凝土用量少。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)剛度及抗扭抗震性能較圓筒式差，多用于中小型機(jī)組。

三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)---機(jī)墩：框架式：由兩個(gè)平行的鋼筋混凝土框架和兩根橫梁所組成。發(fā)電機(jī)支承在框架上部的梁系上。

優(yōu)點(diǎn)：可方便利用框架下的空間布置輔助設(shè)備和管路等；施工簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，造價(jià)低。

缺點(diǎn)：剛度、抗扭抗震性較差。一般適用于小型機(jī)組。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)的附屬設(shè)備及其布置：（1）發(fā)電機(jī)主引出線的布置：主引出線即母線，常方形匯流銅排或鋁排。由于價(jià)格較貴，要求在廠房?jī)?nèi)母線長(zhǎng)度應(yīng)最短，且是明線，沒(méi)有干擾，出線要暢通，母線道應(yīng)干燥，且通風(fēng)散熱條件好。（2）勵(lì)磁盤(pán)的布置：勵(lì)磁盤(pán)用于控制和調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，每機(jī)有3~5塊，與勵(lì)磁機(jī)聯(lián)系較多，宜布置在較干燥的主機(jī)房?jī)?nèi)，或布置在與發(fā)電機(jī)層同高的副廠房?jī)?nèi)。（3）機(jī)旁盤(pán)的布置：一般包括機(jī)組自動(dòng)操作盤(pán)、繼電保護(hù)盤(pán)，測(cè)量盤(pán)和動(dòng)力盤(pán)等，每機(jī)3~5塊，用來(lái)監(jiān)視和控制機(jī)組運(yùn)行。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置起重設(shè)備：任務(wù)、構(gòu)造和工作范圍：常用為電動(dòng)橋式吊車（橋吊）。橋式吊車由大梁（移動(dòng)行架式）、小車、驅(qū)動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)等部分組成。橋吊大梁可在吊車梁的軌道上沿廠房縱向行駛，吊車梁則支承于主廠房上下游兩側(cè)的鋼筋混凝土排架柱上。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置起重設(shè)備：橋吊的起重量：取決于廠房?jī)?nèi)設(shè)備的最重部件。中、高水頭廠房?jī)?nèi)最重部件一般是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶軸，低水頭有時(shí)可能是帶軸的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，當(dāng)主變壓器需在廠內(nèi)檢修時(shí)，主變壓器也可能是控制性最重部件。橋吊主鉤起重量應(yīng)能起吊最重部件。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置起重設(shè)備：橋吊的跨度和安裝高程：橋吊的跨度是指大梁兩端輪子的中心距，選擇時(shí)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品中的標(biāo)準(zhǔn)跨度。橋吊的安裝高程是指吊車軌頂高程。橋吊的跨度和安裝高程應(yīng)滿足在吊運(yùn)最大部件時(shí)，不影響其他機(jī)組和設(shè)備的正常運(yùn)行。三、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置起重設(shè)備：四、水輪機(jī)層設(shè)備布置

水輪機(jī)的布置

水輪機(jī)選定之后，水輪機(jī)的安裝高程是廠房的一個(gè)控制性標(biāo)高，應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。

進(jìn)水管和主閥的布置

進(jìn)水管進(jìn)入廠房后，應(yīng)有一水平段，以便布置主閥和與蝸殼連接。此水平管段的中心線高程應(yīng)與水輪機(jī)安裝高程相同。主閥的布置方式一般有兩種：廠房?jī)?nèi)上游側(cè)、廠房外主閥室。四、水輪機(jī)層設(shè)備布置

進(jìn)水管和主閥的布置主閥的布置方式一般有兩種：廠房?jī)?nèi)上游側(cè)、廠房外主閥室。（1）主廠房?jī)?nèi)的上游側(cè)

位于橋吊工作范圍之內(nèi)，閥上各層樓板都設(shè)有主閥吊物孔，方便吊裝和檢修主閥。特點(diǎn)：布置緊湊，運(yùn)行管理方便，但會(huì)增加廠房寬度，并且萬(wàn)一主閥爆裂，水流會(huì)淹沒(méi)主廠房，安全要求高。

四、水輪機(jī)層設(shè)備布置

進(jìn)水管和主閥的布置主閥的布置方式一般有兩種：廠房?jī)?nèi)上游側(cè)、廠房外主閥室。（2）廠房外專設(shè)閥室

對(duì)于高水頭的地下廠房或在特殊的情況下才采用。特點(diǎn)：需專設(shè)運(yùn)輸、起重設(shè)備和通道,不便維護(hù)。并且主閥室要設(shè)置專門(mén)的水流出口，以免主閥爆裂對(duì)主廠房造成危險(xiǎn)。四、水輪機(jī)層設(shè)備布置水輪機(jī)附屬設(shè)備調(diào)速器的布置調(diào)速器操作柜在布置時(shí)應(yīng)盡量靠近接力器，以縮短油管，并便于安排回復(fù)裝置，同時(shí)操作柜應(yīng)盡可能靠近機(jī)旁盤(pán)，以便值班人員操作。而油壓裝置應(yīng)盡可能地靠近操作柜并布置在同一高程，以縮短油管。

接力器一般布置在蝸殼斷面較小的上游側(cè)，固定在機(jī)墩孔洞中。四、水輪機(jī)層設(shè)備布置水輪機(jī)附屬設(shè)備調(diào)速器的布置調(diào)速柜和油壓裝置均應(yīng)布置在橋式吊車吊鉤的工作范圍之內(nèi)，周圍還應(yīng)留1m左右的通道，以便安裝、檢修。通常都是一臺(tái)機(jī)組設(shè)有一套調(diào)速設(shè)備，且應(yīng)盡量布置在本機(jī)組段內(nèi)，以免主機(jī)組分期安裝時(shí)給施工和安裝帶來(lái)困難。五、蝸殼層及尾水管層設(shè)備布置蝸殼的布置中、高水頭水電站廠房?jī)?nèi)的混流式水輪機(jī)一般均采用金屬蝸殼。金屬蝸殼的內(nèi)圈焊接在座環(huán)的上、下環(huán)上，上半部通常用彈性墊層與上面的混凝土隔開(kāi)。蝸殼進(jìn)人孔一般可設(shè)在主閥下游進(jìn)水鋼管處，也可從水輪機(jī)層向下用垂直孔洞聯(lián)通一水平短洞進(jìn)入蝸殼。低水頭的水電站廠房，可采用鋼筋混凝土蝸殼，放空蝸殼和引水管的排水管，常設(shè)在進(jìn)口處底部并通向尾水管。蝸殼進(jìn)人孔多設(shè)在前半段。五、蝸殼層及尾水管層設(shè)備布置尾水管和尾水閘門(mén)的布置一般大中型水電站，多采用彎曲形尾水管；小型水電站中采用直錐形尾水管。尾水管在布置時(shí)，可使直錐段的頂端與水輪機(jī)的基礎(chǔ)環(huán)相接，尾水管出口潛沒(méi)于尾水中。為了檢修水輪機(jī)，還需要設(shè)置尾水管進(jìn)人孔和排水管。進(jìn)人孔一般設(shè)在尾水管的直錐段。

尾水管的排水管進(jìn)口應(yīng)設(shè)在尾水管的最低點(diǎn)。末端通入集水井，排水管上應(yīng)設(shè)控制閥門(mén)。五、蝸殼層及尾水管層設(shè)備布置下部塊體的最小尺寸一般情況下主廠房的長(zhǎng)度及寬度主要取決于下部塊體結(jié)構(gòu)的尺寸，只有在高水頭水電站上，才取決于發(fā)電機(jī)層的尺寸，決定廠房塊體結(jié)構(gòu)最小尺寸時(shí)，必須考慮廠房的施工（主廠房塊體結(jié)構(gòu)的混凝土一般劃分為兩期進(jìn)行澆筑），運(yùn)行及強(qiáng)度，剛度穩(wěn)定性等多方面的因素。

五、蝸殼層及尾水管層設(shè)備布置下部塊體的最小尺寸立面尺寸：當(dāng)水輪機(jī)安裝高程和蝸殼，尾水管的尺寸選定后，可根據(jù)水輪機(jī)安裝高程及轉(zhuǎn)輪的尺寸定出尾水管的頂部高程，再減去尾水管的高度就得到尾水管的底部高程。