引水式地面廠房設(shè)置

1、第十一章第十一章引水式地面廠房布置設(shè)計(jì)引水式地面廠房布置設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié)水電站廠房的功用和基本類型水電站廠房的功用和基本類型一、水電站廠房的任務(wù)一、水電站廠房的任務(wù):水電站廠房是將水電站廠房是將水能轉(zhuǎn)為電能的綜合工程設(shè)施，包括廠水能轉(zhuǎn)為電能的綜合工程設(shè)施，包括廠房建筑、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、開房建筑、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)站等，也是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)和活動(dòng)關(guān)站等，也是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)和活動(dòng)的場所。的場所。 水電站廠房的主要任務(wù)水電站廠房的主要任務(wù)： (1) 將水電站的主要機(jī)電設(shè)備集中布置在一起，使其具有良好的運(yùn)行、管理、安裝、檢修等條件。 (2) 布置各種輔助設(shè)備，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，

2、保證發(fā)電質(zhì)量。 (3) 布置必要的值班場所，為運(yùn)行人員提供良好的工作環(huán)境。二、水電站廠房的基本類型二、水電站廠房的基本類型 根據(jù)廠房與擋水建筑物的相對(duì)位置及其結(jié)根據(jù)廠房與擋水建筑物的相對(duì)位置及其結(jié)構(gòu)特征，可分為三種基本類型：構(gòu)特征，可分為三種基本類型： (1)壩后式廠房壩后式廠房 特征：廠房位于攔河壩的下游，緊接壩后，特征：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)電用水在結(jié)構(gòu)上與大壩用永久縫分開，發(fā)電用水由壩內(nèi)高壓管道引入廠房。由壩內(nèi)高壓管道引入廠房。 有時(shí)為了解決泄水建筑物布置與廠房建筑有時(shí)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物布置之間的

3、矛盾，可將廠房布置成以下型式：型式： 1) 挑越式廠房挑越式廠房 烏江渡水電站位于貴州省遵義附近的烏江烏江渡水電站位于貴州省遵義附近的烏江干流上，是開發(fā)烏江水能資源的第一期工干流上，是開發(fā)烏江水能資源的第一期工程，也是我國在巖溶地區(qū)興建的第一座大程，也是我國在巖溶地區(qū)興建的第一座大型水電站。最大壩高型水電站。最大壩高165m，裝機(jī)容量，裝機(jī)容量63萬萬kW（3臺(tái)單機(jī)容量臺(tái)單機(jī)容量21萬萬kW的機(jī)組），年發(fā)的機(jī)組），年發(fā)電量電量33.4億億kWh。2) 溢流式廠房溢流式廠房。將廠房頂作為溢洪道，成為壩后溢流式廠房。3) 壩內(nèi)式廠房壩內(nèi)式廠房 廠房移入溢流壩體空腹內(nèi)(3)引水式廠房引水式廠房 特征

4、特征：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。如若將廠房建在地下山體內(nèi)，則稱為地下廠房。 (二二)按機(jī)組主軸的裝置方式分按機(jī)組主軸的裝置方式分：立式機(jī)組廠房和臥式機(jī)組廠房。三、水電站廠房的設(shè)計(jì)程序三、水電站廠房的設(shè)計(jì)程序 我國大中型水電站設(shè)計(jì)一般分為四個(gè)階段： 預(yù)可行性研究 可行性研究 招標(biāo)設(shè)計(jì) 施工詳圖。第二節(jié)第二節(jié)水電站廠房的組成水電站廠房的組成 水電站廠房是建筑物和機(jī)械、電氣設(shè)備的綜合體，而廠房建筑物是為安置機(jī)電設(shè)備服務(wù)的。在具體討論廠房布置設(shè)計(jì)的原理前，本節(jié)概述廠房的機(jī)電設(shè)備的組成和建筑物的組成，并通過實(shí)例介紹它們之間的協(xié)調(diào)配合，使讀者對(duì)水電站廠房的組成有一個(gè)整體概

5、念 。 一、廠房的機(jī)電設(shè)備一、廠房的機(jī)電設(shè)備 為了安全可靠地完成變水能為電能并向電網(wǎng)或用戶供電的任務(wù)，水電站廠房內(nèi)配置了一系列的機(jī)械、電氣設(shè)備，它們可歸納為以下五大系統(tǒng)。 (1)水力系統(tǒng)。即水輪機(jī)及其進(jìn)出水設(shè)備，包括鋼管、水輪機(jī)前的蝴蝶閥（或球閥）、蝸殼、水輪機(jī)、尾水管及尾水閘門等。 (2）電流系統(tǒng)。即所謂電氣一次回路系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)引出線、母線、發(fā)電機(jī)電壓配電設(shè)備、主變壓器、高壓開關(guān)及配電設(shè)備等。 (3)機(jī)械控制設(shè)備系統(tǒng)。包括水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備如操作柜、油壓裝置及接力器，蝴蝶閥的操作控制設(shè)備，減壓閥或其他閘門、攔污柵等的操作控制設(shè)備。 (4)電氣控制設(shè)備系統(tǒng)。包括機(jī)旁盤、勵(lì)磁設(shè)備系統(tǒng)、

6、中央控制室、各種控制及操作設(shè)備如互感器、表計(jì)、繼電器、控制電纜、自動(dòng)及遠(yuǎn)動(dòng)裝置、通訊及調(diào)度設(shè)備等。 (5)輔助設(shè)備系統(tǒng)。即為設(shè)備安裝、檢修、維護(hù)、運(yùn)行所必需的各種電氣及機(jī)械輔助設(shè)備，包括： 1)廠用電系統(tǒng)：廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統(tǒng)。 2)起重設(shè)備：廠房內(nèi)外的橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、閘門啟閉機(jī)等。 3)油系統(tǒng)：透平油及絕緣油的存放、處理、流通設(shè)備。 4)氣系統(tǒng)（又稱風(fēng)系統(tǒng)或空壓系統(tǒng)）：高低壓壓氣設(shè)備、貯氣筒、氣管等。 5)水系統(tǒng)：技術(shù)供水、生活供水、消防供水、滲漏排水、檢修排水等。圖11-2 主要機(jī)械、電氣設(shè)備示意圖二、廠房的建筑物組成二、廠房的建筑物組成主廠房主廠房：布置水電站的主

7、要?jiǎng)恿υO(shè)備(水輪發(fā)電機(jī)組)和各種輔助設(shè)備，設(shè)置裝配場(安裝間)。副廠房副廠房：布置控制設(shè)備，電氣設(shè)備和輔助設(shè)備，是水電站運(yùn)行、控制、監(jiān)視、通訊、試驗(yàn)、管理和工作的房間。主變壓器場主變壓器場：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。高壓開關(guān)站高壓開關(guān)站：裝設(shè)高壓開關(guān)、高壓母線、和保護(hù)措施等設(shè)備的場所，高壓輸電線由此送往用戶。 此外廠房樞紐中還有：進(jìn)水道、尾水道和交通道路等。 水電站主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關(guān)水電站主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關(guān)站組成水電站廠房樞紐建筑物，一般稱廠房樞紐。站組成水電站廠房樞紐建筑物，一般稱廠房樞紐。 工程范例工程范

8、例： 一：三峽電站一：三峽電站 二：湖南鎮(zhèn)水電站位二：湖南鎮(zhèn)水電站位于中國浙江省衢州市境內(nèi)、于中國浙江省衢州市境內(nèi)、錢塘江支流烏溪江上。以發(fā)電為主，兼有防洪、錢塘江支流烏溪江上。以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、航運(yùn)、供水等綜合利用效益。電站于灌溉、航運(yùn)、供水等綜合利用效益。電站于58年年開工，開工，79年第年第1臺(tái)機(jī)組發(fā)電，臺(tái)機(jī)組發(fā)電，80年年10月月4臺(tái)機(jī)組全臺(tái)機(jī)組全部并網(wǎng)投產(chǎn)。廠房位于攔河壩下游右岸部并網(wǎng)投產(chǎn)。廠房位于攔河壩下游右岸5km處，處，共安裝共安裝4臺(tái)臺(tái)4.25萬萬kW水輪發(fā)機(jī)機(jī)組，總裝機(jī)容量水輪發(fā)機(jī)機(jī)組，總裝機(jī)容量為為17萬萬kW。一 壩 址 三峽工程大壩壩址選定在宜昌市三斗坪，在

9、已建成的葛洲壩水利樞紐上游約40公里處。 壩址區(qū)河谷開闊，兩岸岸坡較平緩，江中有一小島（中堡島），具備良好的分期施工導(dǎo)流條件。 二樞紐布置 三峽工程樞紐主要建筑物由大壩、水電站、通航建 筑物等三大部分組成。 三 主要水工建筑物 1、大壩 攔河大壩為混凝土重力壩，壩軸線全長2309.47米，壩頂高程185米，最大壩高181米。 泄洪壩段位于河床中部，前緣總長483米，設(shè)有22個(gè)表孔和23個(gè)泄洪深孔，其中深孔進(jìn)口高程90米，孔口尺寸為79米；表孔孔口寬8米，溢流堰頂高程158米，表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式進(jìn)行消能。 電站壩段位于泄洪壩段兩側(cè)，設(shè)有電站進(jìn)水口。進(jìn)水口底板高程為108米。壓力輸水管道

10、為背管式，內(nèi)直徑12.40米，采用鋼襯鋼筋混凝土聯(lián)合受力的結(jié)構(gòu)型式。 校核洪水時(shí)壩址最大下泄流量102500立方米/秒。 2、水電站 水電站采用壩后式布置方案，共設(shè)有左、右兩組廠房。共安裝26臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，其中左岸廠房14臺(tái)，右岸廠房12臺(tái)。水輪機(jī)為混流式，機(jī)組單機(jī)額定容量70萬千瓦。 右岸地下電站共安裝6臺(tái)機(jī)組，總?cè)萘繛?420萬千瓦。 3、通航建筑物 通航建筑物包括永久船閘和升船機(jī)，均位于左岸山體內(nèi)。 永久船閘為雙線五級(jí)連續(xù)梯級(jí)船閘。單級(jí)閘室有效尺寸為280345米（長寬坎上最小水深），可通過萬噸級(jí)船隊(duì)。 升船機(jī)為單線一級(jí)垂直提升式，承船廂有效尺寸為120183.5米，一次可通過一條30

11、00噸的客貨輪。承船廂運(yùn)行時(shí)總重量為11800噸，總提升力為6000牛頓。4、樞紐工程量樞紐工程量 工程主體建筑物及導(dǎo)流工程的主要工程量為：土石方開挖10283萬立方米,土石方填筑3198萬立方米，混凝土澆筑2794萬立方米,鋼筋制安46.30萬噸,金屬結(jié)構(gòu)制安25.65萬噸,水輪發(fā)電機(jī)組制安26臺(tái)套。 5、工期安排、工期安排 三峽工程分三個(gè)階段完成全部施工任務(wù)，全部工期為17年。 第一階段（1993-1997年）為施工準(zhǔn)備及一期工程，施工需5年，以實(shí)現(xiàn)大江截流為標(biāo)志。 第二階段（1998-2003年）為二期工程，施工需6年，以實(shí)現(xiàn)水庫初期蓄水、第一批機(jī)組發(fā)電和永久船閘通航為標(biāo)志。 第三階段（

12、2004-2009年）為三期工程，施工需6年，以實(shí)現(xiàn)全部機(jī)組發(fā)電和樞紐工程全部完建為標(biāo)志。 5、三峽水庫淹沒實(shí)物指標(biāo)三峽水庫淹沒實(shí)物指標(biāo) 三峽水庫將淹沒陸地面積632平方公里，涉及重慶市、湖北省的20個(gè)縣（市）。三峽水庫淹沒涉及城市2座、縣城11座、集鎮(zhèn)116個(gè)；受淹沒或淹沒影響的工礦企業(yè)1599家，水庫淹沒線以下共有耕地（含柑桔地）2.45萬公頃；淹沒公路824.25公里，水電站9.22萬千瓦；淹沒區(qū)房屋面積為3459.6萬平方米，淹沒區(qū)居住的總?cè)丝跒?4.41萬人（其中農(nóng)業(yè)人口36.15萬人）?？紤]到建設(shè)期間內(nèi)的人口增長和二次搬遷等其它因素，三峽水庫移民安置的動(dòng)態(tài)總?cè)丝趯⑦_(dá)到113萬人。

13、四 三峽工程的巨大效益三峽工程的巨大效益 三峽工程是中國、也是世界上最大的水利樞紐工程，是治理和開發(fā)長江的關(guān)鍵性骨干工程。三峽工程水庫正常蓄水位175米，總庫容393億立方米；水庫全長600余公里，平均寬度1.1公里；水庫面積1084平方公里。它具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等巨大的綜合效益。 1 防洪 興建三峽工程的首要目標(biāo)是防洪。三峽水利樞紐是長江中下游防洪體系中的關(guān)鍵性骨干工程。其地理位置優(yōu)越，可有效地控制長江上游洪水。經(jīng)三峽水庫調(diào)蓄，可使荊江河段防洪標(biāo)準(zhǔn)由現(xiàn)在的約十年一遇提高到百年一遇。遇千年一遇或類似于1870年曾發(fā)生過的特大洪水，可配合荊江分洪等分蓄洪工程的運(yùn)用，防止荊江河段兩岸發(fā)生干堤潰決

14、的毀滅性災(zāi)害，減輕中下游洪災(zāi)損失和對(duì)武漢市的洪水威脅，并可為洞庭湖區(qū)的治理創(chuàng)造條件。 2 發(fā)電 三峽電站安裝32臺(tái)70萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)5萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2250萬千瓦，年發(fā)電量超過1000億千瓦時(shí)，是世界上裝機(jī)容量最大的水電站。 3 航運(yùn) 三峽水庫將顯著改善宜昌至重慶660公里的長江航道，萬噸級(jí)船隊(duì)可直達(dá)重慶港。航道單向年通過能力可由現(xiàn)在的約1000萬噸提高到5000萬噸，運(yùn)輸成本可降低35-37%。經(jīng)水庫調(diào)節(jié)，宜昌下游枯水季最小流量，可從現(xiàn)在的3000立方米/秒提高到5000立方米/秒以上，使長江中下游枯水季航運(yùn)條件也得到較大的改善。 三峽右岸電站15號(hào)機(jī)組于2008年

15、10月29日并網(wǎng)發(fā)電，是左岸和右岸26臺(tái)機(jī)組中最后一臺(tái)投產(chǎn)的機(jī)組 三峽左岸電站廠房，總長度643.7米，跨度39米，高度93.8米，相鄰發(fā)電機(jī)組中心距38.3米?？偯娣e相當(dāng)于兩艘航空母艦甲板面積，足夠戰(zhàn)斗機(jī)在里面起降。 三峽右岸電站12根直徑12.8米的特大型壓力引水鋼管，和大壩下方的右岸發(fā)電廠房12臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組2005年12月7日，三峽右岸電站吊裝完成的一臺(tái)機(jī)組蝸殼，與大壩引水管相連，蝸殼中間是座環(huán)固定導(dǎo)葉 哈電制造的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)核心部件之一，直徑10.4米，高約5米，重達(dá)450噸，造價(jià)超過3000萬元人民幣，制造難度極高 2006年10月11日上午，一個(gè)有兩層樓高的龐然大物，騎在一

16、輛有256個(gè)輪子的平板拖車上，浩浩蕩蕩地開進(jìn)了成都市區(qū)。這個(gè)龐然大物是由東方電機(jī)廠生產(chǎn)制造的首臺(tái)國產(chǎn)三峽右岸水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。該轉(zhuǎn)輪毛重497噸，加上拖車、平板拖車的重量，車貨總重達(dá)到了616.2噸。水輪機(jī)蝸殼由高強(qiáng)度鋼板卷制，與大壩壓力引水鋼管相連接。 圖11-1 湖南鎮(zhèn)水電站（引水式）廠房總體布置圖 圖11-3 主廠房橫剖面圖 圖11-4 廠房裝配場橫剖面圖 圖11-5 湖廠房裝配場層（125.40m高程）平面布置圖 圖11-6 湖南鎮(zhèn)水電站廠房發(fā)電機(jī)層（122.50m高程）平面布置圖 圖11-7 湖南鎮(zhèn)水電站廠房水輪機(jī)層（116.00m高程）平面布置圖 圖11-8 湖南鎮(zhèn)水電站廠房蝸殼層（11

17、3.70m高程）平面布置圖 水水電電站站廠廠房房組組成成圖圖 三、 從水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成劃分 1平面：主機(jī)室平面：主機(jī)室+安裝間（裝配場）安裝間（裝配場） 主機(jī)室：水輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備布置在主機(jī)室，是運(yùn)行和管理的主要場所； 安裝間：是水電站機(jī)電設(shè)備卸貨、拆箱、組裝、檢修時(shí)使用的場地。 2垂面：上部結(jié)構(gòu)垂面：上部結(jié)構(gòu)+下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)(以發(fā)電機(jī)層樓板面為界)廠房橫剖面圖廠房橫剖面圖第三節(jié)第三節(jié)水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī) 一、發(fā)電機(jī)類型及傳力方式一、發(fā)電機(jī)類型及傳力方式 (一一)懸掛式發(fā)電機(jī)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。推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方，支承在上機(jī)架上。 發(fā)電機(jī)的傳力方式為

18、：發(fā)電機(jī)的傳力方式為： 轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪)推力頭推力頭推力軸承推力軸承定子外殼定子外殼機(jī)座；機(jī)座； 固定部分重量固定部分重量(推力軸承、上機(jī)架、發(fā)電機(jī)定子、推力軸承、上機(jī)架、發(fā)電機(jī)定子、勵(lì)磁機(jī)定子勵(lì)磁機(jī)定子)定子外殼定子外殼機(jī)座。機(jī)座。懸掛式發(fā)電機(jī)懸掛式發(fā)電機(jī) (二二)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。 發(fā)電機(jī)的傳力方式為發(fā)電機(jī)的傳力方式為： 機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量推力頭和推力軸承下機(jī)架機(jī)座。 上機(jī)架只支撐上導(dǎo)軸承和勵(lì)磁機(jī)定子。 二、發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)二、發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)(機(jī)座或機(jī)墩機(jī)座或機(jī)墩) 1機(jī)座作用：將發(fā)電機(jī)支承在預(yù)定位置上，機(jī)座作用：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)造并為機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)、安裝和檢修創(chuàng)造條件。條件。 2要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度，具有良要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度，具有良好的抗振性能。好的抗振性能。3常見的機(jī)座形式常見的機(jī)座形式： (1)圓筒式圓筒式：鋼筋砼圓筒，壁厚在1m以上。 優(yōu)：剛度較大，抗振、抗扭性能較好。 缺：水輪機(jī)直徑較小時(shí)，安裝、維護(hù)不便。 (2)環(huán)形梁立柱式環(huán)形梁立