08.第八章 水电站厂房
08.第八章-水电站厂房PPT课件
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厂房枢纽的建筑物按其类型可分为：主厂房、 副厂房、主变压器场和开关站。
（1）主厂房是由主机间和安装检修间，是厂房的主要组 成部分。主机间内布置有主要机电设备和辅助设备。 （2）副厂房主要包括中央控制室、开关室等。 （3）主变压器场主要布置主变压器。 （4）开关站是布置户外配电装置的场所，通过高压输电 线由此将电能输往电网。
（3）双击式水轮机。由喷嘴出来的射流首先从转 轮上部冲击叶片，接着水流又在转轮下部内缘再一 次冲击叶片。
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（二）反击式水轮机的基本构造和尺寸 现代水轮机一般由进水设备、导水机构、转
轮和出水设备所组成。
1、水轮机的进水设备 反击式水轮机进水设备有开敞式和封闭式两大类。
2、水轮机的出水设备 目前工程上常用的尾水管型式有直锥形、弯锥形和弯
厂区四大建筑物与电流系统四大部分相对应：发电 机——主厂房；户内配电装置（开关柜）——副厂房的开 关室；主变压器——主变压器场；户外配电装置——开关 站。这是厂区布置时应考虑的重要因素。
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三、厂房的结构轮廓
本节主要介绍立式机组厂房的结构轮廓。 立式水电站厂房的结构特点是分层布置，水 轮机与发电机布置在不同层，一般分水轮机层、 发电机层。习惯上把发电机层地面高程以上部分 称为上部结构，以下为下部结构。 上部结构包括围墙、排架柱、牛腿、吊车梁 和厂房屋面结构，地面属于发电机层。 下部结构一般可细分为水轮机层和蜗壳尾水 管层，有时可增设出线（电缆）层，水轮机层以 下为混凝土块体结构。
第一节 概述
一、水电站设计的基本资料
水电站厂房
水电站厂房This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020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。
水电站厂房设计
水电站厂房设计水电站是一种利用水能转化为电能的设施，是清洁、可再生能源的重要组成部分。
在水电站的建设中，厂房设计是非常重要的一环，它涉及到水电站的运行效率、安全性以及环境友好性。
本文将对水电站厂房设计进行详细的阐述。
水电站厂房设计的首要目标是确保水电设备的正常运行。
水电站厂房通常包括水轮机厂房、发电机厂房、变电所以及其他附属设施。
其中，水轮机厂房是水电站的核心部分，负责将水能转化为机械能，通过轴承和发电机连接，最终产生电能。
因此，水轮机厂房的设计应充分考虑水流的流动情况、水轮机的安装和运行情况以及维护和检修的便利性。
在水轮机厂房的设计中，关键是确定水轮机的布置方案。
一般会根据水流情况和岩层状况选择合适的水轮机型号和布置方式。
水轮机厂房的建筑结构应能承受河水的压力，同时提供足够的操作空间和必要的安全设施，如应急照明、防火设施等。
此外，还要考虑充分利用水轮机厂房周围的空间布置其他辅助设施，如卸渣装置、水泵、喷淋装置等。
另一方面，发电机厂房是水电站的另一个重要组成部分。
其主要功能是将水轮机转化的机械能进一步转化为电能。
发电机厂房的设计应充分考虑固定发电机的基础、安装、线路连接和辅助设施的布置。
发电机厂房的建筑结构应具有较好的抗震性能，能够防止震动对发电机造成破坏。
此外，还要考虑发电机运行过程中的散热和消声问题。
厂房设计中的安全性是一个至关重要的考量因素。
水电站厂房设计应满足国家相关安全规范和标准。
例如，应考虑使用阻燃材料，设置净化火灾自动报警装置和消防设备等。
此外，还应考虑水电站的紧急排水设施和安全疏散通道，以方便疏散人员和降低事故风险。
水电站厂房设计中的环境友好性也是一个重要考量因素。
一方面，应充分考虑水电站建设对周围环境的影响，采取适当的措施保护水体生态系统，如建设鱼类上下游通道，避免堵塞水流和影响生物迁徙。
此外，还应合理利用水电站建设产生的废弃物和废水，减少对环境的污染。
综上所述，水电站厂房设计是水电站建设的重要一环。
水电站厂房工程课件
加强水电站厂房的安全管理，确保 运营安全。
人才培养
加强人才培养，提高从业人员的专 业素质和技术水平。
04
谢谢
THANKS
环保性
随着环保意识的提高，水 电站厂房的设计和运营更 加注重环保，如减少对周 边生态的影响。
智能化
应用先进的智能化技术， 提高水电站厂房的运营效 率和安全性。
面临的挑战与对策建议
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技术创新
不断推进技术创新，提高水电站厂 房的设计和运营水平。
环境保护
加强环境保护措施，减少对周边生 态的影响。
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定期检修
对设备进行定期检修，检 查设备的磨损、老化等情 况，及时进行修复或更换 。
设备更新
根据设备使用情况，对老 旧设备进行更新换代，提 高设备的效率和稳定性。
常见问题及解决方案
设备故障
当设备出现故障时，应及时进行 检修，分析故障原因，采取相应
的维修措施。
供电问题
当出现供电问题时，应立即检查供 电线路和设备，采取相应的措施解 决。
能耗管理
优化水电站运行方式，降低能耗，提高能源 利用效率。
环境监测
对水电站周边环境进行监测，确保水电站运 行对环境不产生不良影响。
06 水电站厂房发展趋势与挑战
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发展趋势
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大型化
随着能源需求的增加，水 电站厂房的规模不断扩大 ，以适应更大的电力生产 需求。
高效率
为了提高水力发电的效率 ，水电站厂房的设计和运 营不断追求技术创新和优 化。
水电站厂房的组成
水电站厂房主要包括主机室、安装间、控制室、值班室等部分。 主机室是安装水轮发电机组的地方，安装间是安装其他辅助设备 的地方，控制室是进行水电站运行管理的地方，值班室是值班人 员工作的地方。
水电站厂房布置(设计)
适用于单机容量在数十万MW的大型机组。
六、水电站厂房的起重设备
为了安装和检修机组及其辅助设备，厂房内要装设 专门的起重设备。
最常见的起重设备是桥式起重机(桥吊)。
桥吊由横跨厂房的桥吊大梁及其上部的小车组成，
桥吊大梁可在吊车梁顶上沿主厂房纵向行驶，桥吊
大梁上的小车可沿该大梁在厂房横向移动。
2、桥吊跨度与工作范围
(1) 桥吊跨度要与主厂房下部块体结构的尺寸相适应， 使主厂房构架直接座落在下部块体结构的一期混
凝土上。
(2) 要满足发电机层及安装间布置要求，使主厂房内
主要机电设备均在主副钩工作范围之内，以便安
装和检修。 (3) 尽量采用起重机制造厂家所规定的标准跨度。
第五节 主厂房的布置
④ 机械控制设备系统。包括水轮机的调速设备，如 接力器及操作柜，事故阀门的控制设备，其它各
种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
⑤ 辅助设备系统。包括为了安装、检修、维护、运
行所必须的各种电气及机械辅助设备，如厂用电
系统(厂用变压器、厂用配电装置、直流电系统)，
油系统、气系统、水系统，起重设备，各种电气
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，发电用水由坝内高压 管道引入厂房。 坝后式厂房还可以变化为：挑越式厂房、溢流式 厂房、坝内式厂房。
坝 后 厂 房
坝后式厂房示意图
Center Hill Lake and Dam
挑 越 式 厂 房
乌江渡水电站
坝内式厂房
•厂房移入溢流坝体空腹内。
升压后，再经输电线路送给用户。
④
开关站。一般布置在户外，装设高压开关、 高压母线和保护设施，高压输电线由此将电 能输送给电力用户。
发电厂房
一、发电厂房总论第一节厂房的任务和组成一、水电站厂房的任务是主要建筑物，是将水能转为电能的综合工程设施。
包括水轮机、发电机、变压器、开关站等，是水工、机械、电气的综合体，也是运行人员进行生产和活动的场所。
水电站厂房的主要作用是：(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，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。
(4)造型美观，美化自然环境。
二、厂房枢纽的组成首先以水电站厂房为例，说明厂房的各个部分。
从设备布置和运行要求的空间划分：主厂房：布置水电站的主要动力设备和各种辅助设备，设置装配场(安装间)。
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：电能通过主变压器升压后送到开关站。
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。
从设备组成的系统分（参考示教板）：(1) 水流系统：压力管道、进水阀门、蜗壳、水轮机、尾水管、尾水闸门(2) 主机组及其附属设备系统：水轮发电机组、励磁系统、调速系统、自动化装置、油气水系统、起重设备、各种试验和维修设备(3) 电气设备系统：包括一次回路和二次回路。
一次回路（输变电设备）：水轮发电机引出线端到输电线路之前的隔离开关、断路器、电流互感器和主变压器等；二次回路（控制设备）：以中控室为中心的控制、保护、检测、监视、自动、通讯调度等。
从厂房的组成结构划分：平面：主机场+装配场机器间装设水轮机、发电机、辅助设备等。
布置一台机组所需的长度称为一个机组段。
机器间由各个机组段组成。
装配场是机组安装和检修的场地。
垂面：上部结构+下部结构上部结构：与工业厂房基本相似，包括主机室和装配场下部结构：大体积混凝土结构，布置过流系统。
水电站厂房
几个主要的副厂房布置
中央控制室(简称中控室)
• • 一般布置控制盘、直流盘、继电保护盘和信号盘、厂用盘、自动 调频盘等。 位置要便于电站的控制、监视并迅速消除故障，电缆长度尽量短， 一般布置在发电机层的中部。中控室不宜布置在主变压器场的下 层或尾水平台上。 中控室要求宽敞明亮、干燥舒适、安静，具有良好的工作环境。 面积根据电站规模、性质和对电站的要求而定，一般为 60~100m2。室内净高一般为4~5m。
(一) 副厂房的组成 副厂房的组成、面积和内部布置取决于电站装机容量、机组台 数、电站在电力系统中的作用等因素。 大型水电站的副厂房，按性质可分为三类：直接生产副厂房， 检修试验副厂房，辅助用房
1、直接生产副厂房
中央控制室，继电保护盘室，电缆室，蓄电池室， 酸室和套间，蓄电池的通风机室，充电机室，计 算机室，载波通讯室，油、水、气系统，厂内变 压器室，巡回检测装置室等。
主厂房的宽度
• 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。
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便防 合 设 和 房 工 发 利冻 防 备 噪 内 安 电 施等 火 布 声 的 装 厂 工有 、 置 等 空 人 主 创关 防 应 应 气 员 厂 造要 爆 采 符 质 创 房 条求 、 取 合 量 造 布 件。 防 相 现 、 良 置 主潮应行通好应 厂、的有风的为 房防防关、工运 布尘护标采作行 置、措准光环检 还防施的、境修 应腐，规照，及 为、符定明厂施 ；
• 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，降低造价。
六、水工知识：水电站厂房
六、水工知识：水电站厂房1.水电站厂房的功用是什么？水电站厂房的任务是通过一系列工程措施，将水流平顺地引入及引出水轮机，将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，给它们创造良好的安装、检修及运行条件，并给运行人员以良好的工作环境。
2.水电站厂房的基本类型有几种？水电站厂房按其结构特征分类有三种基本类型：引水式、坝后式和河床式。
随着水电技术的发展，每种基本类型又发展出若干型式，从坝后式厂房发展的溢流式和坝内式厂房；从河床式厂房发展竖轴轴流式机组的河床式厂房；贯流式机组的河床式厂房，泄水式厂房、闸墩式厂房，引水式地下厂房广泛用于水电建设中，已成为一种独特的厂房型式。
3.什么叫溢流式厂房？厂房布置在溢流坝段后，水流通过厂房顶下泄，这样的厂房称为溢流式厂房。
4.什么叫坝内式厂房？主机房布置在坝体空腔内的厂房称为坝内式厂房。
5.水电站厂房主要由哪几部分组成？厂房枢纽的建筑物一般由主厂房、副厂房、变压器场及高压开关站等四部分组成。
6.什么是主厂房？水电站主厂房是指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建筑物，并布置主要动力设备。
7.什么是副厂房？副厂房是指为了布置各种辅助设备及工作、生活用房而在主厂房邻近所建筑的房屋。
8.主厂房的布置原则是什么？主厂房的布置原则有以下四点：(l) 为了缩短压力管道，以节省投资，减小水锤压力，改善机组运行条件，主厂房的位置，对坝后式厂房应尽量靠近拦河坝，对引水式电站厂房应尽量接近前地或调压室。
(2) 主厂房的尾水渠应远离溢洪道或泄洪洞的出口，以免下游水位波动对机组运行不利，尾水渠的位置还应使尾水与原河道水流能平顺衔接，并不被河道泥沙淤塞，在保证这些要求下，尽量缩短尾水渠长度，以减少工程量。
(3) 主厂房应建于较好的地基上，其位置还应考虑对外交通与出线的方便，不受施工导流干扰。
(4) 下游水位变幅大的水电站，在厂房布置时，应考虑厂房必要的防洪措施。
9.卧式机组厂房与立式机组厂房相比有什么特点？卧式机组厂房有以下特点：(1) 厂房不直接挡水，水流由压力水管经蜗壳引入水轮机，因而厂房挡水部分的高程布置不受上游水位的影响.(2) 厂房布置分层少，通常水上部分与水下部分只各一层,水上部分的一层(发电机层)有集水井，有时还有蝴蝶阀坑等；水分的一层布置尾水管和尾水渠(室)。
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～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= nL+ 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：L= 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~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L= D风+ dD——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~2.0m;风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 =~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＝～ 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B s 和下游侧宽度B x ;则厂房总宽度为 B =B x +B s在确定B s 和B x 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～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L k ：当宽度基本确定后,最后要根据尺寸相近的吊车标准宽度L k 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 900)(10∇-∆+-=H H s σσm X =b 0/2 混流式水轮机X = 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 ∇- h 3+h 2+ h 1h 2+h 3——尾水管的尺寸；h 1——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 ∇+ h 4h 4=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∇+h 5＋h 6h 5——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;h 6——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～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；∇重机的安装高程是指吊车轨顶高程6．起重机吊车的安装高程Ch——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7上机架的高度；h——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8面之间保持水平净距0.3m,垂直净距～1.0m如采用刚性夹具,垂直净距可减小为～0.5m h——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；9h——吊运部件与吊钩间的距离一般在～1.5m左右,取决于发电机起吊方式和挂索、10卡具；h——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;11∇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+ h13h——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; 12。
水电站厂房设计方案
水电站厂房设计方案水电站厂房设计方案一、设计背景水电站是一种利用水能转化为电能的能源设施，其厂房是水电站最核心的部分，承载了水轮机和发电机组等重要设备，为水电站的正常运行提供了必要的条件。
良好的厂房设计方案将能够提高水电站的发电效率，保证水电站的安全运行。
二、设计目标1. 提高发电效率：通过合理的布局和设备配置，减少能源损耗，提高水电站的发电效率。
2. 确保安全运行：采取科学的工艺流程，加强设备维护保养，预防事故发生，确保水电站的安全运行。
3. 考虑环境保护：在厂房设计中充分考虑环境保护要求，减少对周围环境的影响。
三、厂房布局设计1. 厂房结构：采用钢结构厂房，具有强大的承载能力和抗震性能，可降低生产成本，加快厂房施工速度。
2. 厂房布局：厂房主体分为发电设备区域、控制室区域、办公区域和维修区域等。
发电设备区域设置水轮机和发电机组，控制室区域设置自动控制设备和操作台，办公区域提供人员办公场所，维修区域用于设备维护和修理。
3. 通道设计：设置一条主通道连接各个区域，便于人员和设备的进出。
并且在设备区域中设置合适的通道，方便维修和检修工作。
四、设备配置设计1. 水轮机：选择高效的水轮机，以最大限度地转化水能为电能。
2. 发电机组：根据设计负荷选型，并考虑备用发电机组，以保证水电站在主机组发生故障时需要备多台发电机组进行切换。
3. 辅助设备：如冷却系统、供水系统、排水系统等，应根据实际需要进行合理配置，以保证设备的正常运行。
五、安全防护设计1. 防火设施：在厂房内设置适当的灭火器和灭火系统，以应对火灾的发生。
2. 应急疏散通道：设置合适的疏散通道和应急出口，保证人员在紧急情况下能够安全疏散。
3. 排水系统：设置合理的排水系统，防止厂房内积水对设备造成损害。
六、环境保护设计1. 噪音控制：采用隔音设计和降噪设备，降低发电设备的噪音。
2. 废水处理：设置合适的废水处理设备，将废水进行处理后排放，以减少对周围水源的污染。
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1、河床式厂房 2、坝后式厂房 3、坝内式厂房 4、河岸式厂房
（二）地下式厂房 （三）抽水蓄能电站厂房 （四）潮汐电站厂房
二、厂区布置的任务和原则
（一）布置任务 厂区布置是指以水电站的主厂房为核心，合理安排主 厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站、引水道、尾水 道及厂区交通的相互位置。 （二）布置原则 （三）各组成部分的布置 1、主厂房布置 2、副厂房 3、主变压器场 4、高压开关站
水轮机层地面以下基本上是混凝土块体结构， 蜗壳尾水管埋设在这些混凝土之中，蜗壳的上游 侧设有主阀室（廊道）。
四、副厂房的布置
（一）中央控制室 （二）集缆室 （三）继电保护室 （四）开关室 （五）通讯室及远动装置室
第四节 卧式机组厂房布置
一、卧式机组地面厂房的特点
卧式机组地面厂房分为上部结构和下部结构, 上部为单层结构，布置有水轮机、发电机、调速 器、机旁盘、桥式吊车等，平面上划分为主机室 和安装间。下部结构主要有尾水室、尾水渠、主 阀坑、管沟和基础等。 与立式机组厂房相比，卧式机组厂房高度低、 平面尺寸大，结构简单，造价低，设备布置安装、 检修和维护方便，适应于小型水电站。
（1）混流式水轮机。水流以辐向从四周进入转 轮，而以轴向流出转轮的水轮机称为混流式水轮 机。 （2）轴流式水轮机。水轮机的水流在进入转轮 时，流向与主轴中心线平行，水流经过转轮后又 沿轴向流出，所以称为轴流式水轮机。 （3）斜流式水轮机。水流流经转轮时与机组主 轴斜交的水轮机称为斜流式水轮机。 （4）贯流式水轮机。当水轮机的主轴成水平或 倾斜布置，装置在流道中，使水流直贯转轮，这 种水轮机称为贯流式水轮机。
第二节 立式机组厂房横剖面布置
一、水轮机的剖面布置
（一）水轮机类型及其组成 水轮机是将水能转变为旋转机械能的动力设 备。根据能量转换特征的不同可分为两大类。 ①反击式水轮机是将水流的压能、位能和动 能直接转变为旋转机械能的水轮机。 ②冲击式水轮机是将水流的能量转换为高速 水流的动能，再将水流动能转换为旋转机械能的 水轮机，它不能直接转化利用水流的压能和位能。
第八章 水电站厂房
第一节 概述 第二节 立式机组厂房橫剖面布置 第三节 立式机组厂房布置
第四节 卧式机组厂房布置
第五节 水电站厂房的类型和布置
第一节 概述
一、水电站设计的基本资料
（一）地形地质资料 （二）水文资料 （三）气象资料 （四）机电设备资料
1、水轮机及调速设备 2、发电机 3、辅助设备资料 4、主变压器与开关站
（三）蜗壳与尾水管布置
二、发电机的剖面布置
（一）发电机的型式和布置方式 （1）发电机的型式有悬挂式、伞式两种。 （2）发电机的布置方式。发电机一般布置在发 电机层或发电机层地面以下，主要形式有三种： 埋没式、敞开式、半岛式。 （二）发电机支承结构
三、上部结构的剖面布置
第三节 立式机组厂房布置
一、发电机层平面布置
2、冲击式水轮机 主要由喷管和转轮组成。来自钢管的高压水流 通过喷管端部的喷嘴变为高速的自由射流，射流冲 击转轮叶片，产生转动力矩，推动转轮转动。按其 射流冲击转轮的方向不同，可分为以下三种。 （1）水斗式水轮机。转轮上装有水斗，水流在转 轮的转动平面内沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗 而作功。 （2）斜击式水轮机。射流沿着与转轮平面成某一 角度的方向，冲击转轮叶片。 （3）双击式水轮机。由喷嘴出来的射流首先从转 轮上部冲击叶片，接着水流又在转轮下部内缘再一 次冲击叶片。
1、反击式水轮机 反击式水轮机的转轮由若干个具有空间扭曲 面的刚性叶片和轮毂等组成。当压力水流通过转 轮时，由于叶片的作用，迫使水流改变其流动的 方向和流速的大小，因而水流便以其势能和动能 给叶片以反作用力，并形成旋转力矩使转轮转动。 反击式水轮机按转轮区水流相对于主轴的方 向不同可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式 等不同类型的水轮机。
（二）反击式水轮机的基本构造和尺寸 现代水轮机一般由进水设备、导水机构、转 轮和出水设备所组成。
1、水轮机的进水设备 反击式水轮机进水设备有开敞式和封闭式两大类。 2、水轮机的出水设备 目前工程上常用的尾水管型式有直锥形、弯锥形和弯 肘形三种，前两种适用于小型水轮机，后一种适用于大中 型水轮机。
3、调速器 调速系统由三部分组成：调速器操作柜、油压装置、 接力器。 4、水轮机安装高程 水轮机的安装高程是根据汽蚀条件进行计算确定的， 但在水轮机的布置中，还要校核尾水管出口的最小淹没水 深，以保证尾水管的正常工作。
三、厂房的结构轮廓
本节主要介绍立式机组厂房的结构轮廓。 立式水电站厂房的结构特点是分层布置，水 轮机与发电机布置在不同层，一般分水轮机层、 发电机层。习惯上把发电机层地面高程以上部分 称为上部结构，以下为下部结构。 上部结构包括围墙、排架柱、牛腿、吊车梁 和厂房屋面结构，地面属于发电机层。 下部结构一般可细分为水轮机层和蜗壳尾水 管层，有时可增设出线（电缆）层，水轮机层以 下为混凝土块体结构。
二、水电站机电设备系统
（一）水流系统 包括压力水管、主阀、水轮机（蜗壳、导水机构、转 轮、尾水管）、尾水闸门和尾水渠等。 （二）电流系统 包括发电机、户内配电装置、主变压器、户外配电装 置四大部分。 （三）水轮发电机的附属设备、辅助设备和电气二次回路控 制设备 1、附属设备 2、辅助设备 3、电气二次回路控制设备
厂房枢纽的建筑物按其类型可分为：主厂房、 副厂房、主变压器场和开关站。
（1）主厂房是由主机间和安装检修间，是厂房的主要组 成部分。主机间内布置有主要机电设备和辅助设备。 （2）副厂房主要包括中央控制室、开关室等。 （3）主变压器场主要布置主变压器。 （4）开关站是布置户外配电装置的场所，通过高压输电 线由此将电能输往电网。 厂区四大建筑物与电流系统四大部分相对应：发电 机——主厂房；户内配电装置（开关柜）——副厂房的开 关室；主变压器——主变压器场；户外配电装置——开关 站。这是厂区布置时应考虑的重要因素。
（一）机组段长度 （二）安装间长度 （三）发电机层的设备布置 （四）厂内交通 （五）厂外交通
二、水轮机层的布置
1、油系统 水电站的油系统包括透平油和绝缘油两个系统。 2、压气系统 水电站所需的压气系统有两部分，高压系统和低压系 统。 3、水系统 水电站厂房有两套水系统：供水系统和排水系统。
三、蜗壳层的布置
二、厂房的设备布置
（一）机组排列方式 卧式机组的水轮机和发电机成一线布置在厂 房内，机组的排列方式有以下几种。 （1）横向排列 （2）纵向排列 （3）斜向排列 （二）混流式、冲击式水轮机组厂房的设备布置
三、卧式机组ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ厂房尺寸的拟定（略）
第五节 水电站厂房的类型和布置
一、水电站厂房的基本类型
（一）地面式厂房