引水式地面厂房设置

1、第十一章第十一章引水式地面厂房布置设计引水式地面厂房布置设计第一节第一节水电站厂房的功用和基本类型水电站厂房的功用和基本类型一、水电站厂房的任务一、水电站厂房的任务:水电站厂房是将水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。的场所。 水电站厂房的主要任务水电站厂房的主要任务： (1) 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。 (2) 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，

2、保证发电质量。 (3) 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。二、水电站厂房的基本类型二、水电站厂房的基本类型 根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结根据厂房与挡水建筑物的相对位置及其结构特征，可分为三种基本类型：构特征，可分为三种基本类型： (1)坝后式厂房坝后式厂房 特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内高压管道引入厂房。由坝内高压管道引入厂房。 有时为了解决泄水建筑物布置与厂房建筑有时为了解决泄水建筑物布置与厂房建筑物布置之间的矛盾，可将厂房布置成以下物布置之间的

3、矛盾，可将厂房布置成以下型式：型式： 1) 挑越式厂房挑越式厂房 乌江渡水电站位于贵州省遵义附近的乌江乌江渡水电站位于贵州省遵义附近的乌江干流上，是开发乌江水能资源的第一期工干流上，是开发乌江水能资源的第一期工程，也是我国在岩溶地区兴建的第一座大程，也是我国在岩溶地区兴建的第一座大型水电站。最大坝高型水电站。最大坝高165m，装机容量，装机容量63万万kW（3台单机容量台单机容量21万万kW的机组），年发的机组），年发电量电量33.4亿亿kWh。2) 溢流式厂房溢流式厂房。将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房。3) 坝内式厂房坝内式厂房 厂房移入溢流坝体空腹内(3)引水式厂房引水式厂房 特征

4、特征：发电用水来自较长的引水道，厂房远离挡水建筑物，一般位于河岸。如若将厂房建在地下山体内，则称为地下厂房。 (二二)按机组主轴的装置方式分按机组主轴的装置方式分：立式机组厂房和卧式机组厂房。三、水电站厂房的设计程序三、水电站厂房的设计程序 我国大中型水电站设计一般分为四个阶段： 预可行性研究 可行性研究 招标设计 施工详图。第二节第二节水电站厂房的组成水电站厂房的组成 水电站厂房是建筑物和机械、电气设备的综合体，而厂房建筑物是为安置机电设备服务的。在具体讨论厂房布置设计的原理前，本节概述厂房的机电设备的组成和建筑物的组成，并通过实例介绍它们之间的协调配合，使读者对水电站厂房的组成有一个整体概

5、念 。 一、厂房的机电设备一、厂房的机电设备 为了安全可靠地完成变水能为电能并向电网或用户供电的任务，水电站厂房内配置了一系列的机械、电气设备，它们可归纳为以下五大系统。 (1)水力系统。即水轮机及其进出水设备，包括钢管、水轮机前的蝴蝶阀（或球阀）、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。 (2）电流系统。即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等。 (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，减压阀或其他闸门、拦污栅等的操作控制设备。 (4)电气控制设备系统。包括机旁盘、励磁设备系统、

6、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。 (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：厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统。 2)起重设备：厂房内外的桥式起重机、门式起重机、闸门启闭机等。 3)油系统：透平油及绝缘油的存放、处理、流通设备。 4)气系统（又称风系统或空压系统）：高低压压气设备、贮气筒、气管等。 5)水系统：技术供水、生活供水、消防供水、渗漏排水、检修排水等。图11-2 主要机械、电气设备示意图二、厂房的建筑物组成二、厂房的建筑物组成主厂房主厂房：布置水电站的主

7、要动力设备(水轮发电机组)和各种辅助设备，设置装配场(安装间)。副厂房副厂房：布置控制设备，电气设备和辅助设备，是水电站运行、控制、监视、通讯、试验、管理和工作的房间。主变压器场主变压器场：装设主变压器的地方。水电站发出的电能经主变压器升压后，再经输电线路送给用户。高压开关站高压开关站：装设高压开关、高压母线、和保护措施等设备的场所，高压输电线由此送往用户。 此外厂房枢纽中还有：进水道、尾水道和交通道路等。 水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站组成水电站厂房枢纽建筑物，一般称厂房枢纽。站组成水电站厂房枢纽建筑物，一般称厂房枢纽。 工程范例工程范

8、例： 一：三峡电站一：三峡电站 二：湖南镇水电站位二：湖南镇水电站位于中国浙江省衢州市境内、于中国浙江省衢州市境内、钱塘江支流乌溪江上。以发电为主，兼有防洪、钱塘江支流乌溪江上。以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、供水等综合利用效益。电站于灌溉、航运、供水等综合利用效益。电站于58年年开工，开工，79年第年第1台机组发电，台机组发电，80年年10月月4台机组全台机组全部并网投产。厂房位于拦河坝下游右岸部并网投产。厂房位于拦河坝下游右岸5km处，处，共安装共安装4台台4.25万万kW水轮发机机组，总装机容量水轮发机机组，总装机容量为为17万万kW。一 坝 址 三峡工程大坝坝址选定在宜昌市三斗坪，在

9、已建成的葛洲坝水利枢纽上游约40公里处。 坝址区河谷开阔，两岸岸坡较平缓，江中有一小岛（中堡岛），具备良好的分期施工导流条件。 二枢纽布置 三峡工程枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建 筑物等三大部分组成。 三 主要水工建筑物 1、大坝 拦河大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长2309.47米，坝顶高程185米，最大坝高181米。 泄洪坝段位于河床中部，前缘总长483米，设有22个表孔和23个泄洪深孔，其中深孔进口高程90米，孔口尺寸为79米；表孔孔口宽8米，溢流堰顶高程158米，表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消能。 电站坝段位于泄洪坝段两侧，设有电站进水口。进水口底板高程为108米。压力输水管道

10、为背管式，内直径12.40米，采用钢衬钢筋混凝土联合受力的结构型式。 校核洪水时坝址最大下泄流量102500立方米/秒。 2、水电站 水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房。共安装26台水轮发电机组，其中左岸厂房14台，右岸厂房12台。水轮机为混流式，机组单机额定容量70万千瓦。 右岸地下电站共安装6台机组，总容量为 420万千瓦。 3、通航建筑物 通航建筑物包括永久船闸和升船机，均位于左岸山体内。 永久船闸为双线五级连续梯级船闸。单级闸室有效尺寸为280345米（长宽坎上最小水深），可通过万吨级船队。 升船机为单线一级垂直提升式，承船厢有效尺寸为120183.5米，一次可通过一条30

11、00吨的客货轮。承船厢运行时总重量为11800吨，总提升力为6000牛顿。4、枢纽工程量枢纽工程量 工程主体建筑物及导流工程的主要工程量为：土石方开挖10283万立方米,土石方填筑3198万立方米，混凝土浇筑2794万立方米,钢筋制安46.30万吨,金属结构制安25.65万吨,水轮发电机组制安26台套。 5、工期安排、工期安排 三峡工程分三个阶段完成全部施工任务，全部工期为17年。 第一阶段（1993-1997年）为施工准备及一期工程，施工需5年，以实现大江截流为标志。 第二阶段（1998-2003年）为二期工程，施工需6年，以实现水库初期蓄水、第一批机组发电和永久船闸通航为标志。 第三阶段（

12、2004-2009年）为三期工程，施工需6年，以实现全部机组发电和枢纽工程全部完建为标志。 5、三峡水库淹没实物指标三峡水库淹没实物指标 三峡水库将淹没陆地面积632平方公里，涉及重庆市、湖北省的20个县（市）。三峡水库淹没涉及城市2座、县城11座、集镇116个；受淹没或淹没影响的工矿企业1599家，水库淹没线以下共有耕地（含柑桔地）2.45万公顷；淹没公路824.25公里，水电站9.22万千瓦；淹没区房屋面积为3459.6万平方米，淹没区居住的总人口为84.41万人（其中农业人口36.15万人）。考虑到建设期间内的人口增长和二次搬迁等其它因素，三峡水库移民安置的动态总人口将达到113万人。

13、四 三峡工程的巨大效益三峡工程的巨大效益 三峡工程是中国、也是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程。三峡工程水库正常蓄水位175米，总库容393亿立方米；水库全长600余公里，平均宽度1.1公里；水库面积1084平方公里。它具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益。 1 防洪 兴建三峡工程的首要目标是防洪。三峡水利枢纽是长江中下游防洪体系中的关键性骨干工程。其地理位置优越，可有效地控制长江上游洪水。经三峡水库调蓄，可使荆江河段防洪标准由现在的约十年一遇提高到百年一遇。遇千年一遇或类似于1870年曾发生过的特大洪水，可配合荆江分洪等分蓄洪工程的运用，防止荆江河段两岸发生干堤溃决

14、的毁灭性灾害，减轻中下游洪灾损失和对武汉市的洪水威胁，并可为洞庭湖区的治理创造条件。 2 发电 三峡电站安装32台70万千瓦水轮发电机组和2台5万千瓦水轮发电机组，总装机容量2250万千瓦，年发电量超过1000亿千瓦时，是世界上装机容量最大的水电站。 3 航运 三峡水库将显著改善宜昌至重庆660公里的长江航道，万吨级船队可直达重庆港。航道单向年通过能力可由现在的约1000万吨提高到5000万吨，运输成本可降低35-37%。经水库调节，宜昌下游枯水季最小流量，可从现在的3000立方米/秒提高到5000立方米/秒以上，使长江中下游枯水季航运条件也得到较大的改善。 三峡右岸电站15号机组于2008年

15、10月29日并网发电，是左岸和右岸26台机组中最后一台投产的机组 三峡左岸电站厂房，总长度643.7米，跨度39米，高度93.8米，相邻发电机组中心距38.3米。总面积相当于两艘航空母舰甲板面积，足够战斗机在里面起降。 三峡右岸电站12根直径12.8米的特大型压力引水钢管，和大坝下方的右岸发电厂房12台水轮发电机组2005年12月7日，三峡右岸电站吊装完成的一台机组蜗壳，与大坝引水管相连，蜗壳中间是座环固定导叶 哈电制造的水轮机转轮是水轮机核心部件之一，直径10.4米，高约5米，重达450吨，造价超过3000万元人民币，制造难度极高 2006年10月11日上午，一个有两层楼高的庞然大物，骑在一

16、辆有256个轮子的平板拖车上，浩浩荡荡地开进了成都市区。这个庞然大物是由东方电机厂生产制造的首台国产三峡右岸水轮机转轮。该转轮毛重497吨，加上拖车、平板拖车的重量，车货总重达到了616.2吨。水轮机蜗壳由高强度钢板卷制，与大坝压力引水钢管相连接。 图11-1 湖南镇水电站（引水式）厂房总体布置图 图11-3 主厂房横剖面图 图11-4 厂房装配场横剖面图 图11-5 湖厂房装配场层（125.40m高程）平面布置图 图11-6 湖南镇水电站厂房发电机层（122.50m高程）平面布置图 图11-7 湖南镇水电站厂房水轮机层（116.00m高程）平面布置图 图11-8 湖南镇水电站厂房蝸壳层（11

17、3.70m高程）平面布置图 水水电电站站厂厂房房组组成成图图 三、 从水电站厂房的结构组成划分 1平面：主机室平面：主机室+安装间（装配场）安装间（装配场） 主机室：水轮发电机组及辅助设备布置在主机室，是运行和管理的主要场所； 安装间：是水电站机电设备卸货、拆箱、组装、检修时使用的场地。 2垂面：上部结构垂面：上部结构+下部结构下部结构(以发电机层楼板面为界)厂房横剖面图厂房横剖面图第三节第三节水轮发电机水轮发电机 一、发电机类型及传力方式一、发电机类型及传力方式 (一一)悬挂式发电机悬挂式发电机 推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。推力轴承位于转子上方，支承在上机架上。 发电机的传力方式为

18、：发电机的传力方式为： 转动部分重量转动部分重量(发电机转子、励磁机转子、水轮机发电机转子、励磁机转子、水轮机转轮转轮)推力头推力头推力轴承推力轴承定子外壳定子外壳机座；机座； 固定部分重量固定部分重量(推力轴承、上机架、发电机定子、推力轴承、上机架、发电机定子、励磁机定子励磁机定子)定子外壳定子外壳机座。机座。悬挂式发电机悬挂式发电机 (二二)伞式发电机伞式发电机 推力轴承位于转子下方，设在下机架上。 发电机的传力方式为发电机的传力方式为： 机组转动部分的重量推力头和推力轴承下机架机座。 上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。 二、发电机的支承结构二、发电机的支承结构(机座或机墩机座或机墩) 1机座作用：将发电机支承在预定位置上，机座作用：将发电机支承在预定位置上，并为机组的运行、维护、安装和检修创造并为机组的运行、维护、安装和检修创造条件。条件。 2要求：具有足够的强度和刚度，具有良要求：具有足够的强度和刚度，具有良好的抗振性能。好的抗振性能。3常见的机座形式常见的机座形式： (1)圆筒式圆筒式：钢筋砼圆筒，壁厚在1m以上。 优：刚度较大，抗振、抗扭性能较好。 缺：水轮机直径较小时，安装、维护不便。 (2)环形梁立柱式环形梁立