水電站地面式廠房布置設(shè)計

1、第六章 水電站地面廠房布置設(shè)計第一節(jié) 水電站廠房的任務(wù)、組成及類型一、水電站廠房的任務(wù)水電站廠房是水能轉(zhuǎn)為電能的生產(chǎn)場所，也是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)和活動的場所。其任務(wù)是通過一系列工程措施，將水流平順地引入水輪機(jī)，使水能轉(zhuǎn)換成為可供用戶使用的電能，并將各種必需的機(jī)電設(shè)備安置在恰當(dāng)?shù)奈恢茫瑒?chuàng)造良好的安裝、檢修及運(yùn)行條件，為運(yùn)行人員提供良好的工作環(huán)境。水電站廠房是水工建筑物、機(jī)械及電氣設(shè)備的綜合體，在廠房的設(shè)計、施工、安裝和運(yùn)行中需要各專業(yè)人員通力協(xié)作。二、水電站廠房的組成水電站廠房的組成可從不同角度劃分。(一) 從設(shè)備布置和運(yùn)行要求的空間劃分(1) 主廠房。水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是由水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)的，機(jī)械轉(zhuǎn)化為

2、電能是由發(fā)電機(jī)來完成的，二者之間由傳遞功率裝置連接，組成水輪發(fā)電機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)組和各種輔助設(shè)備安裝在主廠房內(nèi)，是水電站廠房的主要組成部分。(2) 副廠房。安置各種運(yùn)行控制和檢修管理設(shè)備的房間及運(yùn)行管理人員工作和生活用房。(3) 主變壓器場。裝設(shè)主變壓器的地方。水電站發(fā)出的電能經(jīng)主變壓器升壓后，再經(jīng)輸電線路送給用戶。(4) 開關(guān)站(戶外配電裝置)。為了按需要分配功率及保證正常工作和檢修，發(fā)電機(jī)和變壓器之間以及變壓器與輸電線路之間有不同電壓的配電裝置。發(fā)電機(jī)側(cè)的配電裝置，通常設(shè)在廠房內(nèi)，而其高壓側(cè)的配電裝置一般布置在戶外，稱高壓開關(guān)站。裝設(shè)高壓開關(guān)、高壓母線和保護(hù)設(shè)施，高壓輸電線由此將電能輸送給

3、電力用戶。水電站主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關(guān)站及廠區(qū)交通等，組成水電站廠區(qū)樞紐建筑物，一般稱廠區(qū)樞紐。(二) 從設(shè)備組成的系統(tǒng)劃分水電站廠房內(nèi)的機(jī)械及水工建筑物共分五大系統(tǒng)(1) 水流系統(tǒng)。水輪機(jī)及其進(jìn)出水設(shè)備，包括壓力管道、水輪機(jī)前的進(jìn)水閥、蝸殼、水輪機(jī)、尾水管及尾水閘門等。(2) 電流系統(tǒng)。即電氣一次回路系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)及其引出線、母線、發(fā)電機(jī)電壓配電設(shè)備、主變壓器和高壓開關(guān)站等。(3) 電氣控制設(shè)備系統(tǒng)。即電氣二次回路系統(tǒng)，包括機(jī)旁盤、厲磁設(shè)備系統(tǒng)、中央控制室、各種控制及操作設(shè)備如各種互感器、表計、繼電器、控制電纜、自動及遠(yuǎn)動裝置、通迅及調(diào)度設(shè)備等直流系統(tǒng)。(4) 機(jī)械控制設(shè)備系

4、統(tǒng)。包括水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備，如接力器及操作柜，事故閥門的控制設(shè)備，其它各種閘門、減壓閥、攔污柵等操作控制設(shè)備。(5) 輔助設(shè)備系統(tǒng)。包括為了安裝、檢修、維護(hù)、運(yùn)行所必須的各種電氣及機(jī)械輔助設(shè)備，如廠用電系統(tǒng)(廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統(tǒng))，油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)，起重設(shè)備，各種電氣和機(jī)械修理室、試驗(yàn)室、工具間、通風(fēng)采暖設(shè)備等。(三) 從水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成劃分1水平面上可分為主機(jī)室和安裝間。主機(jī)室是運(yùn)行和管理的主要場所，水輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備布置在主機(jī)室；安裝間是水電站機(jī)電設(shè)備卸貨、拆箱、組裝、檢修時使用的場地。2垂直面上，根據(jù)工程習(xí)慣主廠房以發(fā)電機(jī)層樓板面為界，分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)。

5、(1) 上部結(jié)構(gòu)。與工業(yè)廠房相似，基本上是板、梁 、柱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。(2) 下部結(jié)構(gòu)。為大體積混凝土整體結(jié)構(gòu)，主要布置過流系統(tǒng)，是廠房的基礎(chǔ)。三、水電站廠房的基本類型水電站廠房型式往往是隨不同的地形、地質(zhì)、水文等自然條件和水電站的開發(fā)方式、水能利用條件、下游水位的變化、水利樞紐的總體布置而定。水電站廠房類型劃分方法很多，根據(jù)廠房與擋水建筑物的相對位置及其結(jié)構(gòu)特征，可分為三種基本類型：1 引水式廠房發(fā)電用水來自較長的引水道，廠房遠(yuǎn)離擋水建筑物，一般位于河岸，其軸線常平行河道。若將廠房建在地下山體內(nèi)，則稱為地下廠房， 2 壩后式廠房廠房位于攔河壩的下游，緊接壩后，在結(jié)構(gòu)上與大壩用永久縫分開，發(fā)電用水由

6、壩內(nèi)高壓管道引入廠房。有時為了解決泄水建筑物布置與廠房建筑物布置之間的矛盾，可將廠房布置成以下型式。(1) 溢流式廠房。廠房位于壩后，將廠房頂作為溢洪道，成為壩后溢流式廠房。這種益流式廠房通常是承受中、高水頭的電站廠房。(2) 壩內(nèi)式廠房。廠房移入溢流壩體空腹內(nèi)，廠房與大壩全為一體。3河床廠房廠房位于河床中，成為擋水建筑物的一部分，廠壩結(jié)構(gòu)在河床上銜接為一體。如按機(jī)組主軸的裝置方式分，水電站廠房還可分為立式機(jī)組廠房和臥式機(jī)組廠房。本章主要介紹立式機(jī)組廠房。第二節(jié) 水電站廠房設(shè)計所需資料和設(shè)計程序一、廠房設(shè)計所需資料水電站廠房布置設(shè)計涉及到各種機(jī)電設(shè)備的布置與其相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)布置，在進(jìn)行其設(shè)計之

7、前，應(yīng)收集有關(guān)的原始資料。(一) 河流開發(fā)方案及建筑物等級一條河流要開發(fā)，應(yīng)先進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，確定修建梯級電站的先后順序。故設(shè)計之初應(yīng)有規(guī)劃報告的批文作為依據(jù)。應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、建壩高低、電站裝機(jī)容量等，確定電站建筑物等級和相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。此外還應(yīng)了解對廠房的特殊要求。(二) 地形資料(1) 庫區(qū)及取水樞紐1/20001/1000的地形圖。壩址軸線處1/200的地形圖。(2) 廠區(qū)樞紐處1/500的地形圖。(3) 廠房所在處1/200的地形圖。(4) 若為引水式電站，還應(yīng)有1/20001/1000引水線路帶狀地形圖。(三) 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料廠區(qū)地質(zhì)分析報告及圖紙，對廠區(qū)所屬范圍的地質(zhì)情況、巖

8、層走向、傾角、斷層走向、條數(shù)應(yīng)有了解。廠區(qū)內(nèi)有無滑坡體、廠區(qū)廠房后坡有無危巖孤石、樞紐及廠區(qū)的地震級別有多大，也應(yīng)有了解。此外，對廠區(qū)的地基覆蓋層厚度、下覆基巖深度、土壤及巖石物理力學(xué)指標(biāo)等，均應(yīng)了解清楚。對廠區(qū)內(nèi)地下水活動情況應(yīng)分析清楚，如地下水有無腐蝕性、巖層有無承壓水、它的滲透性等。(四) 水文及水能資料1站址的多年徑流資料，用以進(jìn)行洪水、枯水、徑流等水文計算作依據(jù)。2水庫的調(diào)洪方式，包括水庫及大壩的各種水文及下泄流量，壩址及廠址處的水位流量關(guān)系由線，尾水相應(yīng)的校核、設(shè)計及最小的各特征水位值。3廠區(qū)所在河流的泥沙資料、河流冰凌資料以及山洪泥石流等資料。4電站的裝機(jī)容量、機(jī)組臺數(shù)、電站的最

9、大最小和加權(quán)平均水頭。5電站的運(yùn)行方式、輸電方向、電壓等級、輸電距離等。(五) 施工組織資料了解施工單位的施工技術(shù)水平，包括施工方法及設(shè)備，施工材料的運(yùn)輸條件，施工工期、施工單價等資料。(六) 機(jī)組與輔助設(shè)備資料1 主機(jī)組及總裝圖（立面和平面）及臺數(shù)。2 發(fā)電機(jī)的尺寸和重量，冷卻方式及通風(fēng)道尺寸。3 水輪機(jī)型號、直徑和重量，蝸殼和尾水管的型式和尺寸。4 變壓器的臺數(shù)、重量和尺寸。5機(jī)旁盤、各種配電板、發(fā)電機(jī)引出線接地等裝置圖；油開關(guān)等的地腳螺栓基礎(chǔ)圖；調(diào)速器；高低壓空氣壓縮機(jī)、水泵等尺寸及基礎(chǔ)圖；吊車的規(guī)格及技術(shù)資料。綜上所述，要設(shè)計廠房，須在地形、地質(zhì)、水文、氣象、施工、機(jī)組等基本資料收集齊

10、后，方可進(jìn)行。二、水電站廠房的設(shè)計程序水電站廠房設(shè)計，根據(jù)電站規(guī)模和工程難易程度可分為兩個階段或三個階段設(shè)計。一般大中型電站按兩個階段設(shè)計，即初步設(shè)計和施工詳圖設(shè)計(或技施設(shè)計，即技術(shù)設(shè)計和施工詳圖合并進(jìn)行)。某些大型電站或比較復(fù)雜的廠房，則可按三個階段設(shè)計，即初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工詳圖。1初步設(shè)計初步設(shè)計階段的主要任務(wù)是通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，確定廠區(qū)總體布置、廠房內(nèi)部布置等方案，具體包括：(1) 闡述各比較方案的廠房及開關(guān)站布置的地形、地質(zhì)、型式、布置、工程量、施工及運(yùn)行條件、勞動力及造價等情況。各比較方案的優(yōu)缺點(diǎn)和選定方案的論證。(2) 主副廠房的內(nèi)部布置、結(jié)構(gòu)型式、面積、高程和主要尺寸的選

11、定，廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算及工程地質(zhì)處理措施等。(3) 尾水建筑物的結(jié)構(gòu)型式、控制高程、斷面尺寸、長度、尾水閘門及操作平臺布置的選定。尾水建筑物的水力計算以及提出尾水渠和下游河床防護(hù)整治措施方案的意見。(4) 開關(guān)站和主變壓器的位置、場地布置、面積、高程的選定。2技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計階段是在批準(zhǔn)初步設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行各建筑物的詳細(xì)設(shè)計。包括建筑物的細(xì)部布置、結(jié)構(gòu)布置，確定主要結(jié)構(gòu)的計算原則及編寫出設(shè)計大綱，進(jìn)行結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的設(shè)計和計算。為施工組織設(shè)計和編制工程預(yù)算提供更詳細(xì)的工程量，編制該階段的設(shè)計文件，包括技術(shù)設(shè)計書、專題報告等。3 施工詳圖施工詳圖階段是在技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。包括各建筑物的基礎(chǔ)開挖圖

12、，邊坡及基礎(chǔ)處理圖，混凝土澆筑分層分塊圖，各澆筑層預(yù)埋件圖，各結(jié)構(gòu)及構(gòu)件鋼筋圖，水下結(jié)構(gòu)的止水排水設(shè)計圖，各建筑物的觀測設(shè)備埋設(shè)圖及其它構(gòu)造詳圖。初步設(shè)計是關(guān)鍵，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是否合理主要取決于初步設(shè)計階段，因此必須做到充分論證、精心設(shè)計。第三節(jié) 水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的主要電氣設(shè)備，其型式和布置對主廠房的布置和尺寸影響很大。一、發(fā)電機(jī)類型及傳力方式豎軸水輪發(fā)電機(jī)就其傳力方式可分為二大類：(一) 懸掛式發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方，支承在上機(jī)架上。懸掛式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動部分(包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、大軸和作用于轉(zhuǎn)輪上的水壓力)的重量，通過推力頭和推力軸承傳給上機(jī)架，上機(jī)架傳給定子外殼，

13、定子外殼再把力傳給機(jī)墩，整個機(jī)組好象在上機(jī)架上掛著一樣，因此稱為懸掛式。下機(jī)架的作用是支撐下導(dǎo)軸承和制動閘，下導(dǎo)軸承是防止擺動的。當(dāng)機(jī)組停機(jī)時，需用制動閘將轉(zhuǎn)子頂起，以防燒毀推力頭和推力軸承。制動閘反推力、下導(dǎo)軸承自重等通過下機(jī)架傳給機(jī)墩。發(fā)電機(jī)樓板自重和樓板上設(shè)備重量通過通風(fēng)道外殼傳到機(jī)墩上。高轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)則多做成懸掛式的，因其轉(zhuǎn)子直徑小、高度大、重心高。 (二) 傘式發(fā)電機(jī)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。整個發(fā)電機(jī)象把傘，推力頭象傘柄，轉(zhuǎn)子象傘布，故稱傘式發(fā)電機(jī)。1普通傘式。有上下導(dǎo)軸承。機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量通過推力頭和推力軸承傳給下機(jī)架，下機(jī)架再把力傳給機(jī)墩。上機(jī)架只支撐上導(dǎo)

14、軸承和勵磁機(jī)定子。由于利用水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的軸安放推力頭，上機(jī)架的高度可減小，軸長可縮短，因而降低了廠房高度。發(fā)電機(jī)的重量比懸掛式要小，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可單獨(dú)吊出，不需卸掉推力頭，安裝檢修都比較方便。傘式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重心在推力軸承之上，重心較高，運(yùn)轉(zhuǎn)時容易發(fā)生擺動，應(yīng)用范圍受到限制。對于大容量、低轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子直徑大、高度小、重心低，多做成傘式。2半傘式。有上導(dǎo)軸承，無下導(dǎo)軸承。此種形式的發(fā)電機(jī)通常將上機(jī)架埋入發(fā)電機(jī)層地板以下。3全傘式。無上導(dǎo)軸承，有下導(dǎo)軸承。機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量通過推力軸承的支撐結(jié)構(gòu)傳到水輪機(jī)頂蓋上，通過頂蓋傳給水輪機(jī)墩環(huán)。這種發(fā)電機(jī)的上機(jī)架僅僅支撐勵磁機(jī)定子和上導(dǎo)軸承的重

15、量，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小。下機(jī)架只支撐下導(dǎo)軸承和制動閘的反作用力，結(jié)構(gòu)尺寸也較小。這種傳力方式進(jìn)一步縮短了發(fā)電機(jī)的軸長，減小了轉(zhuǎn)子的重量，同時也降低了廠房的高度。二、發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)是向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子供給形成磁場的直流電源。一般每臺發(fā)電機(jī)都設(shè)各自獨(dú)立的勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)包括勵磁機(jī)和勵磁盤。(1) 勵磁機(jī)。實(shí)際上是直流發(fā)電機(jī)，其勵磁方式有采用與水輪發(fā)電機(jī)同軸的勵磁機(jī)的直接勵磁系統(tǒng)。采用直流發(fā)電機(jī)，由水銀整流器組成的離子勵磁系統(tǒng)、半導(dǎo)體整流等非直接勵磁系統(tǒng)。大型水輪發(fā)電機(jī)多采用靜電可控硅勵磁方式。(2) 勵磁盤。它是裝設(shè)水輪發(fā)電機(jī)勵磁回路的控制設(shè)備和自動調(diào)整裝置的配電盤，其作用是控制和調(diào)整水輪發(fā)電

16、機(jī)的勵磁電流。每臺發(fā)電機(jī)一般有35塊勵磁盤。一般布置在發(fā)電機(jī)層的上游側(cè)或下游側(cè)。三、發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)(機(jī)墩)機(jī)墩是發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)，其作用是將發(fā)電機(jī)支承在預(yù)定位置上，并為機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)、安裝和檢修創(chuàng)造條件。對于立式機(jī)組的機(jī)墩承受水輪發(fā)電機(jī)組的全部動、靜荷載，這些荷載通過機(jī)墩傳到水下混凝土。為保證機(jī)組正常運(yùn)行，要求機(jī)墩具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時具有良好的抗振性能，一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。常見的機(jī)墩形式有：(1) 圓筒式機(jī)墩。其結(jié)構(gòu)形式為厚壁鋼筋混凝土圓筒，其壁厚在1m以上。外部形狀可是圓形，也可是八角形。內(nèi)壁為圓形的水輪機(jī)井，其直徑一般為1.31.4倍的轉(zhuǎn)輪直徑。圓筒式機(jī)墩的優(yōu)點(diǎn)是剛度較大，抗壓

17、、抗振、抗扭性能較好，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。我國大中型電站采用較多。其缺點(diǎn)是水輪機(jī)井空間狹小，水輪機(jī)的安裝、維修、維護(hù)不方便。(2) 環(huán)形梁立柱式機(jī)墩。由環(huán)形梁和立柱組成，發(fā)電機(jī)座落在環(huán)形梁上，立柱底部固結(jié)在蝸殼上部混凝土上，并將荷載傳到下部塊體結(jié)構(gòu)。此種機(jī)墩的優(yōu)點(diǎn)是混凝土用量省，水輪機(jī)頂蓋處寬敞，立柱間凈空對設(shè)備的布置、機(jī)組的出線、安裝、維修均比較方便。缺點(diǎn)是機(jī)墩剛度小，抗振、抗扭性能較差，一般用中小型機(jī)組。(3) 構(gòu)架式機(jī)墩。機(jī)墩是由兩個縱向剛架和兩根橫梁組成。發(fā)電機(jī)支承在框架上部的梁系上，并由框架將荷載經(jīng)蝸殼外圍混凝土傳至下部塊體結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，施工簡單，造價低。構(gòu)架下面的空間便于

18、布置管路和輔助設(shè)備，機(jī)組安裝、檢修都較方便。缺點(diǎn)是剛度更小，僅適用于小型機(jī)組。四、發(fā)電機(jī)的布置方式發(fā)電機(jī)的布置方式是按發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)層樓板的相互位置劃分的，常見的有定子外露式、定子埋入式、上機(jī)架埋入式三種。(1) 外露布置也叫開敞式。發(fā)電機(jī)定子完全露出于發(fā)電機(jī)層地面以上。此種布置在大型機(jī)組中不多見，因其占去發(fā)電機(jī)層地板很多位置，顯得擁擠，同時水輪機(jī)層高度小，不便其間布置夾層。(2) 埋入式布置。發(fā)電機(jī)定子埋入發(fā)電機(jī)層樓板下機(jī)坑內(nèi)。此種布置使得發(fā)電機(jī)層較寬敞，由于提高了發(fā)電機(jī)層高程而增高了水輪機(jī)層高度，可利用增設(shè)中間層布置發(fā)電機(jī)引出線及電氣設(shè)備。目前采用較多。(3) 當(dāng)單機(jī)容量在100MW以上的

19、大型機(jī)組常采用上機(jī)架埋入布置，即發(fā)電機(jī)定子及上機(jī)架全部埋設(shè)在發(fā)電機(jī)層樓板之下，發(fā)電機(jī)層只留有勵磁機(jī)。這樣要增加一些廠房的高度，但發(fā)電機(jī)層較寬敞，檢修場地大，利于各種控制設(shè)備和輔助設(shè)備的布置，有可能減小廠房的寬度。第四節(jié) 水電站廠房內(nèi)的輔助設(shè)備輔助設(shè)備是保證機(jī)組正常運(yùn)行和安裝所必需的，對廠房的布置和尺寸也有一定的影響。主要有：調(diào)速系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、氣系統(tǒng)和起重設(shè)備。一、調(diào)速系統(tǒng)每臺機(jī)組裝設(shè)一套包括調(diào)速器、油壓裝置等附屬設(shè)備組成的調(diào)速系統(tǒng)，根據(jù)電力系統(tǒng)要求自動調(diào)整機(jī)組的出力，同時使機(jī)組保持一定的額定轉(zhuǎn)速。調(diào)速設(shè)備一般由下列三部分組成：調(diào)速器柜、作用筒(接力器)、油壓裝置。三部

20、分之間用管路聯(lián)系。1調(diào)速器柜。單機(jī)容量不同，機(jī)型不同，調(diào)速系統(tǒng)也不一樣，調(diào)速柜的外形尺寸變化不大，一般為方形，尺寸為800mm×800mm×1900mm。它以機(jī)械的傳動桿和油管與作用筒相聯(lián)。因作用筒多布置在機(jī)墩的上游側(cè)，所以調(diào)速柜也多布置在發(fā)電機(jī)的上游側(cè)。2作用筒(接力器)。作用筒是個油壓活塞，大中型機(jī)組都采用兩個，用來推轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)環(huán)。調(diào)節(jié)環(huán)帶動導(dǎo)水葉來控制水輪機(jī)的引用流量，以調(diào)節(jié)機(jī)組的出力。因蝸殼上游斷面尺寸較小，作用筒一般布置在上游側(cè)機(jī)墩內(nèi)。3油壓裝置。油壓裝置是由壓力油罐、儲油槽和油泵組成。油罐內(nèi)油壓為2.5MPa，供推動活塞用。油壓靠壓縮空氣維持，所以油桶內(nèi)上部為壓縮空

21、氣。工作后的油回到儲油槽，罐內(nèi)油量不足時，由油泵將油槽中的油打入罐內(nèi)。油泵一般為兩臺，一臺工作，一臺備用。所示。 二、油系統(tǒng) 1 作用及分類 水電站油系統(tǒng)任務(wù)有兩方面：一是供給機(jī)組軸承的潤滑油和操作用的壓力油，稱為透平油。其作用是潤滑、散熱及傳遞能量；二是供給變壓器、油開關(guān)等電氣設(shè)備的絕緣油，其作用是絕緣、散熱及滅弧。兩種油的性質(zhì)不同，應(yīng)有兩套獨(dú)立的油系統(tǒng)。2油系統(tǒng)的組成及布置(1) 油庫。接受和貯存油地方，油庫設(shè)有油罐。透平油的用油設(shè)備均在廠內(nèi)，故透平油庫一般布置在廠內(nèi)，只有在油量很大時才在廠外另設(shè)存貯新油的油庫。絕緣油用量大的主變壓器和開關(guān)站都在廠外，所以絕緣油庫常布置在廠外主變壓器和開關(guān)

22、站附近。油庫要特別注意防火，大于100t時油庫應(yīng)設(shè)在廠外。(2) 油處理室。設(shè)有油泵和濾油機(jī)，有時還有油再生裝置。油處理室一般設(shè)在油庫旁。透平油與絕緣油常合用油處理室。相鄰水電站可合用一套油處理設(shè)備。(3) 補(bǔ)給油箱。設(shè)在主廠房的吊車梁下。當(dāng)設(shè)備中的油有消耗時，補(bǔ)給油罐自流補(bǔ)給新油。當(dāng)不設(shè)補(bǔ)給油箱時，可利用油泵補(bǔ)給新油。(4) 廢油槽。在每臺機(jī)組的最低點(diǎn)設(shè)廢油槽，收集漏出的廢油。(5) 事故油槽。當(dāng)變壓器、油開關(guān)、油庫發(fā)生燃燒事故時迅速將油排走，以免事故擴(kuò)大。油可排入事故油槽中或直接排入下游河道。事故油槽應(yīng)布置在便于充油設(shè)備排油的位置，并便于滅火。(6) 油管。油的輸送設(shè)備，一般布置在水輪機(jī)層

23、。三、供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。(一) 供水系統(tǒng)1供水對象及要求水電站廠房內(nèi)的供水系統(tǒng)包括技術(shù)供水、生活供水、消防供水。技術(shù)供水包括冷卻及潤滑用水，如發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器、機(jī)組導(dǎo)軸承和推力軸承的油冷卻器、水潤滑導(dǎo)軸承、空氣壓縮機(jī)氣缸冷卻器、變壓器的冷卻設(shè)備等。耗水量最大的是發(fā)電機(jī)和變壓器的冷卻用水，可達(dá)技術(shù)用水的80%左右，要求水質(zhì)清潔、不含對管道和設(shè)備有害的化學(xué)成分。2 供水系統(tǒng)布置及供水方式一般供水系統(tǒng)是從壓力管道取水、上游水庫取水、下游水泵取水和地下水源取水。供水系統(tǒng)由水源、供水設(shè)備、水處理設(shè)備、管網(wǎng)和測量控制元件組成。管路應(yīng)盡可能靠近機(jī)組，以縮短管線并減少水頭損失。供水泵房應(yīng)布置在水輪機(jī)層或以

24、下的洞室內(nèi)。為保證水質(zhì)，用水管把水引向過濾設(shè)備，經(jīng)過濾后再分配用水。(1) 水泵供水：當(dāng)水電站的水頭太低(水壓力不夠)或太高(需要減壓設(shè)備)時采用此方式供水。(2) 自流供水：適用于水頭在1260m之間的水電站，但當(dāng)水頭大于40m時需要減壓設(shè)備。壩后式廠房從水庫引水，引水式廠房從壓力水管引水。(3) 混合式供水：水電站水頭變化較大時采用，高水頭用自流方式，低水頭時用水泵。消防用水要求水流能噴射到建筑物的最高部位，水量一般為15L/s。消防用水可從上游壓力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，并且應(yīng)設(shè)置兩個水源。生活用水根據(jù)工作人員的多少決定。(二) 排水系統(tǒng)1排水系統(tǒng)的作用和排水方式廠房內(nèi)的生

25、活用水、技術(shù)用水、閥門或建筑物及其他設(shè)備的滲漏水，均需及時排走。發(fā)電機(jī)冷卻用水等均自流排往下游。不能自流排除的用水和滲水，則集中到集水井，再用水泵排到下游，這個系統(tǒng)稱為滲漏排水系統(tǒng)。機(jī)組檢修時常需要排空蝸殼和尾水管，為此需設(shè)檢修排水系統(tǒng)。檢修時，將檢修機(jī)組前蝴蝶閥或進(jìn)水閘門關(guān)閉，將蝸殼及尾水管中的水自流經(jīng)尾水管排往下游。當(dāng)蝸殼和尾水管中的水位等于下游尾水時，關(guān)閉尾水閘門，利用檢修排水泵將余水排走。檢修排水可采用下列幾種方式：(1) 集水井。各尾水管與集水井之間以管道相連，并設(shè)閥門控制，尾水管的積水可自流排入集水井，再用水泵排走。(2) 排水廊道。在廠房最低處沿縱軸線設(shè)一廊道，各尾水管的積水直接

26、排入廊道，再以水泵排走。由于廊道體積大，尾水管中積水排除迅速，可縮短檢修時間。(3) 分段排水。在每兩臺機(jī)組之間設(shè)集水井和水泵，擔(dān)負(fù)兩臺機(jī)組的檢修排水。(4) 移動水泵。需檢修某臺機(jī)組時，臨時移動水泵裝在該處進(jìn)行排水。2 排水系統(tǒng)的布置要求水泵集中在水泵房內(nèi)，集水井設(shè)在水泵房的下層。集水井通常布置在安裝間下層、廠房一端、尾水管之間或廠房上游側(cè)。集水井的底部高程要足夠低，以便自流集水。每個集水井至少設(shè)兩臺水泵，一臺工作，一臺備用。四、氣系統(tǒng)1壓氣系統(tǒng)的用途壓縮空氣分為低壓壓縮空氣和高壓壓縮空氣。(1) 低壓壓縮空氣系統(tǒng)。機(jī)組制動；調(diào)相運(yùn)行壓水；蝶閥關(guān)閉時，將壓縮空氣通入閥上的空氣圍帶，使其膨脹而

27、減少漏水；檢修時清掃設(shè)備，供風(fēng)動工具使用；通向攔污柵，防凍清污。額定氣壓為0.50.8MPa。(2) 高壓壓縮空氣系統(tǒng)。廠房中所有調(diào)速器油壓裝置的壓力油箱充氣，調(diào)速器壓力油箱中約有2/3的體積為壓縮空氣，以保證調(diào)速器用油時無過大的壓力波動，額定氣壓為2.5MPa及4MPa。配電裝置如空氣斷路器的滅弧和操作的用氣，以及開關(guān)和少油斷路器的操作用氣，額定氣派壓為25MPa。2 壓氣系統(tǒng)的組成及布置壓氣系統(tǒng)的組成有空壓機(jī)、儲氣罐、輸氣管、測量控制元件。用氣設(shè)備如遠(yuǎn)離廠房(如高壓開關(guān)站及進(jìn)水口)，則在該處另設(shè)有壓氣系統(tǒng)，廠房內(nèi)高低壓系統(tǒng)均要設(shè)置?？諝鈮嚎s機(jī)室一般布置在水輪機(jī)層，安裝間的下面，其噪聲很大，

28、要遠(yuǎn)離中央控制室，并滿足防火防爆要求。五、水電站廠房的起重設(shè)備為了安裝和檢修機(jī)組及其輔助設(shè)備，廠房內(nèi)要裝設(shè)專門的起重設(shè)備。最常見的起重設(shè)備是橋式起重機(jī)(橋吊)。橋吊由橫跨廠房的橋吊大梁及其上部的小車組成，橋吊大梁可在吊車梁頂上沿主廠房縱向行駛，橋吊大梁上的小車可沿該大梁在廠房橫向移動。起重設(shè)備的型式和吊運(yùn)方式對廠房上部結(jié)構(gòu)和尺寸影響較大，正確選擇起重設(shè)備和吊運(yùn)方式，可減小其寬度或高度。(一) 橋吊的起重量和臺數(shù)橋吊的最大起重量取決于所吊運(yùn)的最重部件，一般為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，懸式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子需帶軸吊運(yùn)，傘式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可帶軸吊運(yùn)，也可不帶軸。對于低水頭電站，最重部件也可能是帶軸或不帶軸的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。少

29、數(shù)情況下，橋吊的起重量決定于主變壓器(主變需要在廠內(nèi)檢修時)。橋式起重機(jī)有單小車和雙小車兩種。單小車設(shè)有主鉤和副鉤，當(dāng)起重量不大時一般采用一臺雙鉤橋吊；雙小車是在橋吊大梁上設(shè)有兩臺可以單獨(dú)或聯(lián)合運(yùn)行的小車，每臺小車只有一個起重吊鉤，起重量大于75t時，可采用雙小車橋吊。與單小車相比，雙小車橋吊不僅重量輕、外形尺寸小，而且用平衡梁吊運(yùn)帶軸轉(zhuǎn)子時，大軸可以超出主鉤極限位置以上，從而可降低主廠房的高度。當(dāng)機(jī)組較大而且臺數(shù)多于6臺時，也可考慮采用兩臺吊車。兩臺橋吊可降低廠房高度，運(yùn)用較靈活。(二) 橋吊跨度與工作范圍橋吊跨度是指橋吊大梁兩端輪子的中心距。選擇橋吊跨度時應(yīng)綜合考慮下列因素：(1) 橋吊跨

30、度要與主廠房下部塊體結(jié)構(gòu)的尺寸相適應(yīng)，使主廠房構(gòu)架直接座落在下部塊體結(jié)構(gòu)的一期混凝土上。(2) 滿足發(fā)電機(jī)層及安裝間布置要求，使主廠房內(nèi)主要機(jī)電設(shè)備均在主副鉤工作范圍之內(nèi)，以便安裝和檢修。(3) 盡量采用起重機(jī)制造廠家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)跨度。橋式起重機(jī)的工作范圍是指主鉤和副鉤所能到達(dá)的范圍，起重機(jī)產(chǎn)品目錄上給出的吊鉤各方向上的極限位置構(gòu)成吊車的工作范圍。如圖6-1 所示。圖6-1 起重機(jī)工作范圍圖第五節(jié) 主廠房的布置水電站主廠房是安裝水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的場所，根據(jù)設(shè)備布置的需要通常在高度方向上分為數(shù)層。廠房內(nèi)部布置應(yīng)根據(jù)機(jī)電布置、設(shè)備安裝、檢修及運(yùn)行要求結(jié)合水工結(jié)構(gòu)布置統(tǒng)一考慮。一、發(fā)電機(jī)層設(shè)

31、備布置發(fā)電機(jī)層為安放水輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備和儀表表盤的場地，也是運(yùn)行人員巡回檢查機(jī)組、監(jiān)視儀表的場所。主要設(shè)備有發(fā)電機(jī)、調(diào)速柜、油壓裝置、機(jī)旁盤、勵磁盤、蝶閥孔、樓梯、吊物孔等。1機(jī)旁盤(自動、保護(hù)、量測、動力盤)。與調(diào)速器布置在同一側(cè)，靠近廠房的上游或下游墻。2調(diào)速柜。應(yīng)與下層的接力器相協(xié)調(diào)，盡可能靠近機(jī)組，并在吊車的工作范圍之內(nèi)。3勵磁盤。為控制勵磁機(jī)運(yùn)行而設(shè)置，常布置在發(fā)電機(jī)近旁。4蝶閥孔。如果在水輪機(jī)前裝設(shè)蝴蝶閥，則其檢修需要在發(fā)電機(jī)層的安裝間內(nèi)進(jìn)行，這就需要在發(fā)電機(jī)層與其相應(yīng)的部位預(yù)留吊孔，以方便檢修和安裝。5樓梯。每隔一段距離需要設(shè)置一個樓梯，一般兩臺機(jī)組設(shè)置一個。由發(fā)電機(jī)層到水輪

32、機(jī)層至少設(shè)兩個樓梯，分設(shè)在主廠房的兩端，便于運(yùn)行人員到水輪機(jī)層巡視和操作、及時處理事故。樓梯不應(yīng)破壞發(fā)電機(jī)層樓板的梁格系統(tǒng)。6吊物孔。在吊車起吊范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)供安裝檢修的吊物孔，以勾通上下層之間的運(yùn)輸，一般布置在既不影響交通、又不影響設(shè)備布置的地方，其大小與吊運(yùn)設(shè)備的大小相適應(yīng)，平時用鐵蓋板蓋住。發(fā)電機(jī)層平面設(shè)備布置應(yīng)考慮在吊車主、副鉤的工作范圍內(nèi)，以便樓面所有設(shè)備都能由廠內(nèi)吊車起吊。二、水輪機(jī)層設(shè)備布置水輪機(jī)層是指發(fā)電機(jī)層以下，蝸殼大塊混凝土以上的這部分空間。在水輪機(jī)層一般布置調(diào)速器的接力器、水力機(jī)械輔助設(shè)備(如油、氣、水管路)、電氣設(shè)備 (如發(fā)電機(jī)引出線、中性點(diǎn)引出線、接地、滅磁裝置等)、廠用

33、電的配電設(shè)備。1調(diào)速器的接力器。位于調(diào)速器柜的下方，與水輪機(jī)頂蓋連在一起，并布置在蝸殼最小斷面處，因?yàn)樵撎幍幕炷梁穸茸畲蟆?電氣設(shè)備的布置。發(fā)電機(jī)引出線和中性點(diǎn)側(cè)都裝有電流互感器，一般安裝在風(fēng)罩外壁或機(jī)墩外壁上。小型水電站一般不設(shè)專門的出線層，引出母線敷設(shè)在水輪機(jī)層上方，而各種電纜架設(shè)在其下方。水輪機(jī)層比較潮濕，對電纜不利。對發(fā)電機(jī)引出母線要加裝保護(hù)網(wǎng)。3油、氣、水管道。一般沿墻敷設(shè)或布置在溝內(nèi)。管道的布置應(yīng)與使用和供應(yīng)地點(diǎn)相協(xié)調(diào)，同時避免與其他設(shè)備相互干擾，且與電纜分別布置在上下游側(cè)，防止油氣水滲漏對電纜造成影響。4水輪機(jī)層上、下游側(cè)應(yīng)設(shè)必要的過道。主要過道寬度不宜小于1.2m1.6m。水

34、輪機(jī)機(jī)墩壁上要設(shè)進(jìn)人孔，進(jìn)人孔寬度一般為1.2m1.8m，高度不小于1.8m2.0m，且坡度不能太陡。三、蝸殼層的布置1主閥。當(dāng)引水式電站采用聯(lián)合供水或分組供水時，在蝸殼進(jìn)口前設(shè)置一道快速閘門或蝴蝶閥，一般稱為主閥。主閥可以裝設(shè)在廠內(nèi)也可以裝設(shè)在廠外，設(shè)在廠內(nèi)時運(yùn)行管理安裝等都比較方便，但增加了廠房寬度。主閥的上游側(cè)要安裝伸縮節(jié)，以方便其拆裝。主閥布置在主閥層內(nèi)，其控制設(shè)備就近布置。2進(jìn)人孔。在下部塊體結(jié)構(gòu)中要設(shè)有通向蝸殼和尾水管的進(jìn)人孔，并設(shè)置通道。一般進(jìn)人孔的直徑為60cm，進(jìn)人孔通道尺寸不小于1×1m。3一般電站在蝸殼層以下的上游側(cè)或下游側(cè)均設(shè)有檢查、排水廊道，作為運(yùn)行人員進(jìn)入

35、蝸殼、尾水管檢查的通道，有的電站還同時兼作到水泵室集水井的過道。集水井位于全廠最低處，除要求能容納運(yùn)行時的滲漏水，還要擔(dān)負(fù)機(jī)組檢修時的集水、排水任務(wù)。排水泵室一般布置在集水井的上層，有樓梯、吊物孔與水輪機(jī)層連接。電站排水都通向下游尾水渠。四、安裝間的布置(一) 安裝間的位置與高程1安裝間的位置水電站對外交通運(yùn)輸?shù)缆房梢允氰F路、公路或水路。對于大中型水電站，由于部件大而重，運(yùn)輸量又大，所以常建設(shè)專用的鐵路線，中小型水電站多采用公路。對外交通通道必須直達(dá)安裝間，車輛直接開入安裝間以便利用主廠房內(nèi)橋吊卸貨，因而安裝間一般均布置在主廠房有對外道路的一端。2安裝間的高程安裝間的高程主要取決于對外道路的高

36、程及發(fā)電機(jī)層樓板的高程。安裝間最好與對外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期對外交通暢通無阻。安裝間最好也與發(fā)電機(jī)層同高，以充分利用場地，安裝檢修工作方便。當(dāng)水電站的下游尾水過高時，發(fā)電機(jī)層樓板常低于下游最高尾水位，從而也低于對外道路，這時可以有以下幾種方案：(1) 安裝間與對外道路同高，均高于發(fā)電機(jī)層，洪水期對外交通可保持通暢，但安裝間與發(fā)電機(jī)層相鄰部分的場面不能加以充分利用，安裝間可能因之要稍加長些，同時橋吊的安裝高程將取決于在安裝間處吊運(yùn)最大部件的要求，整個主廠房將加高。(2) 安裝間與發(fā)電機(jī)層同高，均低于下游最高水位。這時又有兩種處理方式，一種是對外道路在靠近廠房處下坡，由低于下

37、游最高水位處起在路邊筑擋水墻，擋水墻一直接主廠房。這種方式的好處是可保持對外交通通暢，但下游水位很高時擋水墻的工程量將太大。二是將主廠房大門做成擋水閘門，洪水時將大門關(guān)閉，斷絕對外運(yùn)輸，值班人員可由高處的通道進(jìn)入廠房。(3) 安裝間與發(fā)電機(jī)層同高，而在安裝間上專門劃出一塊貨車停車卸貨處，此停車處高于安裝間而與對外道路同高。這時安裝間場面不能充分利用，而廠房的高度可能取決于卸貨的要求。(二) 安裝間的面積和布置1安裝間的面積。安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安裝間的面積就決定了它的長度。安裝間的面積可按一臺機(jī)組擴(kuò)大性檢修的需要確，一般考慮放置四大部件，即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)上機(jī)架、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、

38、水輪機(jī)頂蓋。四大部件要布置在主鉤的工作范圍內(nèi)，其中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)全部置于主鉤起吊范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪周圍要留有12m的工作場地。在缺乏資料時，安裝間的長度可取1.25l.5倍機(jī)組段長；多機(jī)組電站，安裝間面積可根據(jù)需要增大或加設(shè)副安裝間。2安裝間的布置安裝間的大門尺寸要滿足運(yùn)輸車輛進(jìn)廠要求，如通行標(biāo)準(zhǔn)軌距的火車，其寬度不小于4.2m，高度不小于5.4m。通行載重汽車的大門寬度不小于3.3m，高度不小于4.5m。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子放在安裝間上時軸要穿過地板，地板上在相應(yīng)位置要設(shè)大軸孔，面積要大于大軸法蘭盤。為了組裝轉(zhuǎn)子時使軸直立，在軸下要設(shè)大軸承臺，并預(yù)埋底腳螺栓。主變壓器有時也要推入安裝間進(jìn)行大

39、修，這時要考慮主變壓器運(yùn)入的方式及停放的地點(diǎn)。因?yàn)橹髯冎亓亢艽?，尺寸也很大，安裝間的樓板常常要專門加固，地板應(yīng)設(shè)專門軌道，大門也可能要放大。主變壓器大修時常需吊芯檢修，在安裝間上設(shè)尺寸相當(dāng)?shù)淖儔浩骺樱葘⒄麄€變壓器吊人坑內(nèi)，再吊鐵芯，以免增加廠房高度。目前大型變壓器常做成鐘罩式，檢修時吊芯改為吊罩，起重量和起吊高度大為減小，安裝間不再設(shè)變壓器坑。主變吊裝如圖6-2所示。圖6-2主變吊裝圖(a) 檢修變壓器吊出鐵芯 (b) 檢修鐘罩式變壓器吊起鐘罩第六節(jié) 主廠房的輪廓尺寸水電站主廠房布置設(shè)計就是確定主廠房的空間尺寸。其設(shè)計原則是在滿足設(shè)備布置和安裝、維護(hù)、運(yùn)行、管理的前提下，盡量減小廠房尺寸，以

40、降低造價。水電站主廠房的空間尺寸指主廠房的長度、寬度和高度，其中長度和寬度稱為廠房的平面尺寸。一、主廠房平面尺寸的確定(一) 主廠房的長度主廠房的長度包括機(jī)組段長度、安裝間長度以及邊機(jī)組段加長。即：L=nL0+L安+L式中 L主廠房的總長度；n機(jī)組臺數(shù)；L0機(jī)組段長度；L安安裝間長度；L邊機(jī)組段加長。1機(jī)組段長度L0機(jī)組段長度是指相鄰兩臺機(jī)組中心線之間的距離，也稱為機(jī)組間距。機(jī)組段間距一般由下部塊體結(jié)構(gòu)中水輪機(jī)蝸殼的尺寸控制，在高水頭水電站情況下也可能由發(fā)電機(jī)定子外徑控制。當(dāng)機(jī)組段間距由水輪機(jī)蝸殼尺寸控制時，蝸殼平面尺寸確定后，機(jī)組段長度L0=蝸殼平面尺寸+2L。L為蝸殼外的混凝土結(jié)構(gòu)厚度，混

41、凝土蝸殼一般取0.81.0m，金屬蝸殼一般可取12m，邊機(jī)組段一般取13m。某些情況下(尤其是低水頭電站)，下部塊體結(jié)構(gòu)的尺寸可能取決于尾水管的平面尺寸。當(dāng)機(jī)組段間距由發(fā)電機(jī)定子外徑控制時，機(jī)組段長度L0=D風(fēng)+B。式中D風(fēng)為發(fā)電機(jī)風(fēng)罩外緣直徑，B為相鄰兩風(fēng)罩外緣之間通道的寬度，一般取1.52.0m。為了減小機(jī)組間距，最好不將調(diào)速器、油壓裝置和樓梯等布置在兩臺機(jī)組中間。機(jī)組段長度應(yīng)綜合考慮廠房分縫、蝸殼和尾水管厚度的影響，水輪機(jī)層和發(fā)電機(jī)層的布置要求，包括排架柱的布置、調(diào)速器接力器坑布置要求、樓梯、樓板孔洞和梁格系統(tǒng)布置的要求。2邊機(jī)組段加長由于遠(yuǎn)離安裝間一端的機(jī)組段外側(cè)有主廠房的端墻，為了使

42、機(jī)組設(shè)備和輔助設(shè)備處于橋吊工作范圍內(nèi)，邊機(jī)組段需要加長L，一般取L =(0.11.0)D1。3安裝間長度安裝間的寬度一般與主廠房相同，其面積在第四節(jié)安裝間布置中已講述，這時不再重復(fù)。安裝間的長度一般取L安(1.0l.5) L0。(二) 主廠房的寬度可以機(jī)組中心線為界，將廠房寬度分為上游側(cè)寬度Bs和下游側(cè)寬度Bx。則廠房總寬度為B=Bx+Bs (6-1)在確定Bs和Bx時，應(yīng)分別考慮發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層和蝸殼層三層的布置要求。(1) 發(fā)電機(jī)層中，首先決定吊運(yùn)轉(zhuǎn)子(帶軸)的方式，是由上游側(cè)還是下游側(cè)吊運(yùn)。若由下游側(cè)吊運(yùn)，則廠房下游側(cè)寬度主要由吊運(yùn)之轉(zhuǎn)子寬度決定。若從上游側(cè)吊運(yùn)，則上游側(cè)較寬。此外，發(fā)

43、電機(jī)層交通應(yīng)暢通無阻。一般主要通道寬23m，次要通道寬12m。在機(jī)旁盤前還應(yīng)留有1m寬的工作場地，盤后應(yīng)有0.81m寬的檢修場地，以便于運(yùn)行人員操作。(2) 水輪機(jī)層中，一般上下游側(cè)分別布置水輪機(jī)輔助設(shè)備(即油水氣管路等)和發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備(電流電壓互感器、電纜等)。以這些設(shè)備布置后，不影響水輪機(jī)層交通來確定水輪機(jī)層的寬度。(3) 蝸殼層一般由設(shè)置的檢查廊道、進(jìn)人孔等確定寬度。蝸殼和尾水管進(jìn)人孔的交通要通暢，集水井水泵房設(shè)置應(yīng)有足夠的位置，以此確定蝸殼層平面寬度。一般由廠房機(jī)組中心線為基準(zhǔn)，分別確定各層上游側(cè)和下游側(cè)所需寬度，再分別找出各層上下游側(cè)的最大值Bu和Bd，則主廠房寬度為Bu+Bd。(

44、4) 當(dāng)寬度基本確定后，最后要根據(jù)尺寸相近的吊車標(biāo)準(zhǔn)寬度Lk驗(yàn)證，廠房寬度必須滿足吊車安裝的要求。一般在高水頭電站中，常由發(fā)電機(jī)層布置要求確定廠房的寬度，而在低水頭水電站中常由下部塊體結(jié)構(gòu)確定廠房寬度。二、主廠房的高度及各層高程的確定水電站廠房的各層高程中，起基準(zhǔn)作用的高程是水輪機(jī)安裝高程。水輪機(jī)的安裝高程確定以后，其他高程就可逐個確定下來。1水輪機(jī)的安裝高程水輪機(jī)的安裝高程是一個基準(zhǔn)高程，與水輪機(jī)的型式、允許吸出高度和電站下游尾水位等有關(guān)。其計算公式為：(6-2)(m) (6-3)式中 水輪機(jī)安裝高程，m；水電站正常運(yùn)行時可能出現(xiàn)的最低下游水位，一般可取臺機(jī)組的過流量相應(yīng)的尾水位，m；水輪機(jī)

45、允許吸出高度，m；氣蝕系數(shù)，根據(jù)水輪機(jī)特性曲線確定；氣蝕系數(shù)的修正值，由水輪機(jī)廠家提供；計算水頭，m；水電站廠房所在地點(diǎn)的海拔高程。X水輪機(jī)壓力最低點(diǎn)與安裝高程之間的高差，與水輪機(jī)的型式有關(guān)。X=b0/2 混流式水輪機(jī) (6-4)X=0.41D1 軸流式水輪機(jī) (6-5)水輪機(jī)的安裝高程確定以后，就可以依據(jù)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的布置要求確定各層高程了。2主廠房基礎(chǔ)開挖高程從水輪機(jī)安裝高程，向下減去尾水管的尺寸(h2+h3)，再減去尾水管底板混凝土厚度h1(根據(jù)地基性質(zhì)和尾水管結(jié)構(gòu)形式而定)，就得到廠房基礎(chǔ)開挖高程?？捎孟率奖硎荆?-( h3+h2+ h1) (6-6)3水輪機(jī)層地面高程水輪機(jī)層設(shè)計的原則

46、是要保證蝸殼頂部混凝土的強(qiáng)度，因此要求蝸殼頂部混凝土要有足夠的厚度，一般不低于1.0m。從水輪機(jī)安裝高程向上加上蝸殼進(jìn)口半徑和蝸殼頂部混凝土層厚度h4，可得水輪機(jī)層地面高程。金屬蝸殼的保護(hù)層一般不少于1.0m?；炷廖仛ろ敯搴窀鶕?jù)結(jié)構(gòu)計算決定，或根據(jù)國內(nèi)外已建電站的經(jīng)驗(yàn)采用，然后在結(jié)構(gòu)設(shè)計時進(jìn)行復(fù)核。水輪機(jī)層地面高程一般取100mm的整倍數(shù)?？捎孟率奖硎荆?+ h4 (67)4發(fā)電機(jī)裝置高程從水輪機(jī)層地面高程加上發(fā)電機(jī)機(jī)墩進(jìn)人孔高度h5(一般取1.8m2.0m)和進(jìn)人孔頂部厚度h6(混凝土強(qiáng)度要求，一般為1.0m左右)，就可得發(fā)電機(jī)定子裝置高程?？捎孟率奖硎荆?+h5h6 (6-8)式中h5還

47、須滿足水輪機(jī)層附屬設(shè)備油氣水管道和發(fā)電機(jī)出線布置要求的高度。5發(fā)電機(jī)層樓板高程發(fā)電機(jī)層地面高程除應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)層布置要求外，還應(yīng)考慮水輪機(jī)層設(shè)備布置及母線電纜的敷設(shè)和下游尾水位影響。一般情況下，發(fā)電機(jī)層樓板高程應(yīng)滿足下列條件：(1) 保證水輪機(jī)層的凈高不少于3.54.0m，否則發(fā)電機(jī)出線和油氣水管道布置困難。如果發(fā)電機(jī)層樓板面與水輪機(jī)層地面之間加設(shè)出線層，則出線層底面到水輪機(jī)層地面凈高也不宜少于3.5m。(2) 保證下游設(shè)計洪水不淹廠房。一般情況下，發(fā)電機(jī)層樓板面和裝配場樓板面高程齊平。大中型水電站廠房總是希望將發(fā)電機(jī)層樓板面設(shè)在下游設(shè)計洪水位以上0.51.0m(由廠房等級而定)。上述條件并不是

48、在任何情況下均必須滿足的。有的河流洪水期與枯水期水位相差懸殊，山區(qū)河流尤其是如此，因而在這種情況下將發(fā)電機(jī)層樓板面設(shè)在下游設(shè)計洪水位以上是不經(jīng)濟(jì)的。這樣不僅會增加廠房下部結(jié)構(gòu)部分的混凝土工程量，而且機(jī)組主軸增長，既增加金屬的消耗，又對機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性帶來不利。這時，可將發(fā)電機(jī)層樓板面高程布置在下游設(shè)計洪水位以下。但必須在廠房大門和對外的交通口，設(shè)置臨時性插板以擋洪水；窗臺下的墻體采用混凝土防滲，沿進(jìn)廠的交通道路設(shè)防水墻；或者將裝配場樓板面高出發(fā)電機(jī)層樓板面并高于洪水位。6起重機(jī)(吊車)的安裝高程起重機(jī)的安裝高程是指吊車軌頂高程，它是確定主廠房上部結(jié)構(gòu)高度的重要因素。它取決于下列要求：機(jī)組拆卸檢修

49、起吊最大和最長部件(往往是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶輪或水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶軸)時與固定的機(jī)組、設(shè)備、墻、柱、地面之間保持水平凈距0.3m，垂直凈距0.61.0m(如采用剛性夾具，垂直凈距可減小為0.250.5m)，以免由于掛索松弛或吊件擺動而碰壞設(shè)備或墻柱；另一方面在裝配場檢修變壓器時，還需滿足吊起變壓器鐵芯所需要的高度?？捎孟率奖硎荆?6-9)式中 h7發(fā)電機(jī)定子高度和上機(jī)架高度之和(如果發(fā)電機(jī)定子為埋入式布置，h7就僅為上機(jī)架的高度)；h8吊運(yùn)部件與固定的機(jī)組或設(shè)備間的垂直凈距；h9最大吊運(yùn)部件的高度；h10吊運(yùn)部件與吊鉤間的距離(一般在1.01.5m左右)，取決于發(fā)電機(jī)起吊方式和掛索、卡具；h11主鉤最高位

50、置(上極限位置)至軌頂面距離，可從起重機(jī)主要參數(shù)表查出。圖6-3圖6-3中h12為起重機(jī)軌頂至小車頂面的凈空尺寸，可以從起重機(jī)主要參數(shù)表查出；而h13為小車頂與屋面大梁或屋架下弦底面的凈距。當(dāng)采用肋形結(jié)構(gòu)或屋架時，h13=0.20.3m(指屋架下弦底或屋面大梁底)，小車可在兩根屋架間或兩極大梁間進(jìn)行檢修；當(dāng)采用整片屋面厚板時，可在裝配場上方留出小車檢修用的空間或在廠頂預(yù)留吊孔，而不必過多地抬高廠房的高度。大型水電站機(jī)組臺數(shù)較多，為了降低主廠房的高度，同時為避免設(shè)置一臺吊車起重量太大，常設(shè)兩臺吊車來吊裝發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)。這時，用平衡梁做連接構(gòu)件。因此除了吊裝部件外，必須考慮平衡梁的重量，通常約增加

51、起重量的10。當(dāng)兩臺吊車聯(lián)合運(yùn)行時，水輪機(jī)軸用法蘭連接于平衡梁上，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸可穿過平衡梁孔，用固定裝置連接在平衡梁上。因此裝有兩臺吊車的水電站廠房可以降低軌頂高程，但在廠房縱軸方向需要加長幾米。7屋頂高程屋頂高程應(yīng)根據(jù)屋頂結(jié)構(gòu)尺寸和形式確定，并應(yīng)滿足起重機(jī)部件安裝與檢修、廠房吊頂和照明設(shè)施布置等要求。吊車軌頂高程確定以后，根據(jù)已知軌頂?shù)降踯嚿闲≤嚫叨萮12，加上為檢修吊車需要在小車上方留有h13(一般取0.5m)，根據(jù)屋面大梁的高度、屋面板厚度、屋面保溫防水層的厚度等確定屋頂高程。8安裝間的樓板高程安裝間的樓板高程確定見本章第四節(jié)。第七節(jié) 副廠房的布置為了保證機(jī)組正常運(yùn)行，在主廠房近旁布置

52、的各種輔助機(jī)電設(shè)備、控制、試驗(yàn)、管理和運(yùn)行人員工作和生活的房間，稱為副廠房。一、副廠房的組成副廠房的組成、面積和內(nèi)部布置取決于電站裝機(jī)容量、機(jī)組臺數(shù)、電站在電力系統(tǒng)中的作用等因素。大型水電站的副廠房，按性質(zhì)可分為三類：直接生產(chǎn)副廠房、檢修試驗(yàn)副廠房、工作生活副廠房。二、副廠房的位置副廠房的位置應(yīng)緊靠主廠房，基本上布置在主廠房的上游側(cè)，下游側(cè)和端部，可集中一處，也可分兩處布置。1副廠房設(shè)在主廠房的上游側(cè)這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是布置緊湊，電纜短，監(jiān)視機(jī)組方便，主廠房下游側(cè)采光通風(fēng)條件良好。但電氣設(shè)備線路與進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)備互相交叉干擾，引水道可能要增長。適用于引水式、壩后式水電站，壩后式廠房主要是利用廠壩之

53、間的空間。2副廠房設(shè)在主廠房的下游側(cè)其優(yōu)點(diǎn)是電氣設(shè)備的線路集中在下游側(cè)，與水輪機(jī)進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)備互不交叉干擾，監(jiān)視機(jī)組方便。缺點(diǎn)是主廠房的通風(fēng)和采光受到影響，由于發(fā)電機(jī)引出母線和變壓器布置在主廠房的下游側(cè)，尾水管的振動影響較嚴(yán)重，容易引起電氣設(shè)備的誤操作，運(yùn)行人員的工作環(huán)境不好。另外，副廠房布置在下游側(cè)需延長尾水管的長度，相應(yīng)增加廠房下部結(jié)構(gòu)尺寸和工程量，電氣出線也較復(fù)雜。適用于河床式水電站。如葛洲壩、富春江水電站。3副廠房設(shè)在主廠房靠對外交通的一端其優(yōu)點(diǎn)是主副廠房的總寬度較小，采光通風(fēng)良好，給運(yùn)行人員創(chuàng)造了良好的工作條件，能適應(yīng)電站分期建設(shè)、初期發(fā)電的特點(diǎn)，運(yùn)行與機(jī)電設(shè)備安裝干擾小， 可以減輕機(jī)

54、組噪音對中央控制室的影響。缺點(diǎn)是母線與電纜線路較長，投資加大，當(dāng)機(jī)組臺數(shù)較多時，監(jiān)視、維護(hù)距離較長。適用于引水式電站。三、副廠房平面布置設(shè)計的原則和要求1中央控制室(簡稱中控室)中控室是整個水電站發(fā)電、配電、變電等設(shè)備以及水位和流量等集中控制和集中監(jiān)視的地方，是電站的神經(jīng)中樞。中控室一般布置控制盤、直流盤、繼電保護(hù)盤和信號盤、廠用盤、自動調(diào)頻盤等。中控室的位置要便于電站的控制、監(jiān)視并迅速消除故障，電纜長度盡量短，一般布置在發(fā)電機(jī)層的中部。中控室不宜布置在主變壓器場的下層或尾水平臺上，因?yàn)槌霈F(xiàn)的噪聲和振動將會影響繼電保護(hù)設(shè)備的整定值，并使值班人員過度疲勞和注意力分散。中控室要求寬敞明亮、干燥舒適

55、、安靜，具有良好的工作環(huán)境。最好用玻璃作隔音墻隔開，既便于觀察，又收到隔聲效果。室內(nèi)要求通風(fēng)良好，光線均勻柔和，避免陽光直射至儀表盤面并設(shè)有防西曬的隔熱遮陽措施，無噪聲干擾，室內(nèi)溫度、濕度適當(dāng)，以保證儀表的靈敏度和準(zhǔn)確性。中控室面積根據(jù)電站規(guī)模、性質(zhì)和對電站的要求而定，一般為60100m2。室內(nèi)凈高一般為45m。2集纜室又稱電纜夾層，布置在中控室和繼電保護(hù)盤室的下層，面積等于或稍小于中央控制室。室內(nèi)只有電纜和電纜吊架，布置簡單，室內(nèi)凈高一般為23m，以工作人員能站立工作為宜。該層匯集來自主廠房和變電站的各種操作電纜，然后通往中控室的控制盤、操作盤。集纜室安全出口不少于兩個，并應(yīng)做好防潮設(shè)計。3

56、繼電保護(hù)盤室布置在中控室附近，當(dāng)開關(guān)站距主廠房較遠(yuǎn)，尤其是在高程相差很大情況下，可將輸電線路保護(hù)盤室布置在開關(guān)站。4發(fā)電機(jī)電壓配電裝置室(低壓開關(guān)室)主要布置發(fā)電機(jī)電壓母線和發(fā)電機(jī)電壓斷路器等設(shè)備，通常這些設(shè)備成套地集成于一個金屬柜中，稱為開關(guān)柜。這些開關(guān)柜布置在高度為45m、寬度為68m的房間中。低壓開關(guān)室的位置布置在主變壓器與發(fā)電機(jī)之間，與發(fā)電機(jī)層同高程的副廠房內(nèi)。開關(guān)室一般不設(shè)窗戶，要滿足通風(fēng)、防潮、防火、防爆的要求。開關(guān)室長度超過7m時，須兩端設(shè)出口，超過60m或通向防爆間隔通道長度大于40m時，宜設(shè)三個出口，門朝外開，兩個出口相距不宜超過30m，開關(guān)室不應(yīng)布置在浴室或廁所下面。耐火等級不應(yīng)低于2級。采用自然通風(fēng)，當(dāng)不能滿足溫度要求或發(fā)生事故排煙困難時，可考慮增設(shè)機(jī)械通風(fēng)裝置。5. 通訊室及遠(yuǎn)動裝置室當(dāng)輸電電壓在110kV以上時，為了電站與系統(tǒng)調(diào)度中心聯(lián)系，由系統(tǒng)調(diào)度中心指揮電站運(yùn)行，專設(shè)載波電話通訊室、自動電話交換機(jī)室、微波或其他無線電通訊室和遠(yuǎn)動裝置室等。這些房間要毗鄰于中控室且同一高程，室內(nèi)最小高度為3.23.5m。要求防塵防震，避免過大的噪聲、不應(yīng)