水电站厂房设计
水电站厂房设计(图文讲解)
水电站厂房设计第一节水电站厂房的任务、组成及类型一、水电站厂房的任务水电站厂房是将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、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。
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，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、水电站厂房的组成(一)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(水轮发电机组)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：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站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。
(二)从设备组成的系统划分水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统(1)水流系统。
水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。
(2)电流系统。
即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。
(3)电气控制设备系统。
即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
(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，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。
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。
水电站厂房的设计
水电站厂房的设计首先，厂房的规模应根据工程的规模和需求进行确定。
这取决于水电站的装机容量、水资源状况、周围地形地貌等因素，需要确保电厂设备的正常运行和维护。
接着是厂房的布局设计。
布局设计要考虑到不同的功能区域之间的交通、通风、采光等因素，以达到最佳的工作效率和舒适度。
一般包括发电区、控制区、维护区、办公区等。
厂房的结构设计需要根据地区的地震、风载等自然条件进行设计，以确保厂房的稳定性和耐久性。
采用合理的结构形式和材料选择，如预应力混凝土、钢结构等，以提高厂房的抗震、抗风能力。
材料选择是水电站厂房设计中的重要环节。
一般建议选择抗酸、防腐、抗湿、耐高温等特性的材料，以适应潮湿、腐蚀等恶劣的工作环境。
同时，还要考虑到材料的成本、施工工艺等因素。
设备配置是水电站厂房设计的关键之一、要合理配置发电机组、变压器、开关柜等设备，确保设备的运行安全、效率和可靠性。
此外，还要考虑到设备的检修、维护、更换等操作便利性。
在设计过程中，安全性是一个非常重要的考虑因素。
要合理设置防火、防爆、防雷等设施，确保厂房的安全运行。
同时，还要考虑到员工的人身安全，例如设置疏散通道、安全防护设施等。
最后，环境保护在水电站厂房设计中也必须要考虑到。
要合理利用水资源，减少对环境的影响；要选用低噪音、低振动等环保设备，减少对周围环境和居民的影响；要设置废水处理设施，确保废水排放达标等。
综上所述，水电站厂房设计是一个综合性的工程，需要综合考虑规模、布局、结构、材料、设备、安全和环保等因素。
只有在全面考虑这些因素的基础上，才能设计出满足需求、经济合理、安全可靠、环境友好的水电站厂房。
某水电站厂房课程设计
某水电站厂房课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解水电站厂房的基本结构及其功能，掌握厂房内主要设备的名称及作用。
2. 学生能够描述水电站发电过程，并了解影响水电站发电效率的主要因素。
3. 学生能够解释水电站厂房在设计时考虑的主要因素，如安全性、经济性和环保性。
技能目标：1. 学生能够通过观察和分析，绘制水电站厂房的简单示意图，并标出主要设备。
2. 学生能够运用所学的知识，对水电站厂房的设计提出改进建议，提高发电效率。
3. 学生能够通过小组合作，共同探讨水电站厂房建设中的问题，并提出解决方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生关注我国水电资源的开发和利用，增强环保意识，认识到保护水资源的重要性。
2. 培养学生热爱科学，勇于探究的精神，激发他们对水电工程建设的兴趣。
3. 培养学生团队合作意识，学会倾听、尊重他人意见，共同完成学习任务。
课程性质：本课程为自然科学领域，结合实际工程案例，注重理论与实践相结合，提高学生的科学素养和工程观念。
学生特点：六年级学生具备一定的观察、分析能力和动手实践能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢探索未知。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与，培养他们独立思考和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 水电站厂房基本结构：介绍厂房的建筑结构，包括坝体、厂房主体、尾水渠等部分，分析各部分的功能及相互关系。
教材章节：《水电工程设计》第二章第二节2. 水电站主要设备：讲解水轮机、发电机、变压器等主要设备的结构和工作原理，以及它们在水电站中的作用。
教材章节：《水电工程设计》第二章第三节3. 水电站发电过程：阐述水从水库流经水轮机、发电机，最终转化为电能的过程，分析影响发电效率的因素。
教材章节：《水电工程设计》第三章第一节4. 水电站厂房设计因素：探讨厂房在设计时需要考虑的安全性、经济性和环保性等因素，分析如何优化设计方案。
水电站厂房结构设计
(一) 荷载
2．特殊荷载： （1）校核洪水位或检修水位情况下的静水压力； （2）相应于校核洪水位或检修水位情况下的扬压力； （3）相应于校核洪水位或检修水位情况下的浪压力； （4）地震力； （5）其它出现机会较少的荷载。 ▪ 注：作用在厂房上的静水压力应根据厂房在不同的运
行工况下的上、下游水位确定。
预制钢筋混凝土大型ຫໍສະໝຸດ 面板+隔热层+防水层 +保护层 (2) 屋架或屋面大梁。 2、排架柱 承受屋架或屋面大梁、吊车梁、外墙传来的荷载和排架柱 自重，并将它们传给厂房下部结构的大体积混凝土。 3、吊车梁 承受吊车荷载（包括起吊部件在厂房内部运行时的移动集 中垂直荷载），以及吊车在起重部件时，启动或制动时产 生的纵、横向水平荷载，并将它们传给排架柱。
处必须分开)。 ▪ 预制梁大多为单跨预应力混凝土结构。 4、吊车梁截面截面形式：矩形、T形和I字形。
(一) 吊车梁荷载
1．固定荷载：自重(按吊车梁实际尺寸计算)、钢轨及附件重根据厂 家资料取，初估时可取1.5~2.0kN/m。 2．移动荷载：承受移动的竖向集中荷载、横向水平制动力。
(二) 吊车梁内力计算和截面设计内容
一、水电站厂房的结构组成及作用
4、发电机层和安装间楼板 发电机层楼板承受着自重、机电设备静荷载和人的活荷载， 传给梁并部分传发电机机座和水轮机层的排架柱。安装 间楼板承受自重、检修或安装时机组荷载和活荷载，传 到基础。 5、围护结构 (1) 外墙。承受风荷载，并将它传给排架柱或壁柱。 (2) 抗风柱。承受厂房两端山墙传来的风荷载，并将它传 给屋面大梁和基础或厂房下部大体积混凝土块体。 (3) 圈梁和连系梁。承受梁上砖墙传下的荷载和自重，并 传给排架柱或壁柱。
▪ 边机组段和安装间段，除上下游水压力作用外，还 可能受侧向水压力的作用，所以必须核算双向水压力 作用下的整体稳定性和地基应力。
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。
水电站厂房结构设计PPT课件
度 长度 度
厚度
1．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——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，在高水头情况下常由发 电机定子外径控制。
副厂房
油压装置 调速器
检修位置
发电机组
水轮机
尾水平台
装配场 1#机组 2#机组 3#机组 4#机组
发电机层
蜗壳层、水轮机层
厂房上游侧宽度Bx:
上游侧布置的设备有： 1、调速器：包括机械柜、电气柜、 油压装置、接力 器。调速器之间油管路相连尽量靠近。 2、机旁盘： 要考虑机旁盘前的巡视，一般要求1.5m，以及机旁盘 后进线要求，一般要求80cm。 3、蝶阀吊孔： 蝶阀中心线与机组中心线满足两倍蝶阀直径。 4、水、油、气管道
主机间
(1) 当机组段间距由蜗壳尺寸控制时
L0 = 蜗壳平面尺寸 + 2△L △L——蜗壳外混凝土结构厚度。混凝土蜗壳一般 取0.8～1.0m，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 L0 = D风 + d
D风——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 1.5～2.0m。
❖ 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。
1．水轮机安装高程
水轮机 允许吸 出高度
T w Hs X
Hs
10 (
)H
900
气蚀系数 修正值
水电站厂房所在地点 海拔高程的修正值
对混流式水轮机 X=b0/2 对轴流式水轮机 X=0.41D1
-w-厂房建成后下游设计最低水位；b0--导叶高 度；D1—水轮机转轮直径。
水电站厂房设计(1)
水电站厂房设计1. 引言水电站厂房是水电站工程中至关重要的组成部分，负责承载水电设备和机械设备，保障水电发电的正常运行。
因此，在水电站工程建设过程中，水电站厂房设计必须可靠、安全，兼顾经济性和环保性。
本文将介绍水电站厂房设计的重要性、设计内容和要点，以及常见的设计方案和优化措施。
2. 设计内容和要点2.1 设计目标水电站厂房设计的主要目标是确保厂房结构的稳定性和安全性，以及满足水电设备和机械设备的布置需求。
设计需要考虑到厂房的承载能力、防震性能、通风与采光、防水防潮、防火等方面。
2.2 结构设计水电站厂房的结构设计需要考虑到承重墙、梁、柱和地基设计。
这些设计需要满足国家相关标准和规范的要求，确保厂房结构的稳定性和安全性。
此外，为了提高结构的抗震能力，需要采取一定的抗震措施，如设置抗震支撑结构和增加钢筋混凝土墙体厚度等。
2.3 通风与采光设计为了保证厂房内空气的流通和员工的工作环境，水电站厂房需要进行通风与采光设计。
设计人员需要考虑到机械通风设备的布置和通风管道的设计，确保良好的空气质量和温度控制。
此外，为了提供足够的自然光照，需要合理设置窗户和天窗。
2.4 防水防潮设计水电站厂房常常需要面对水的侵入和湿气的渗透。
因此，在设计过程中需要考虑到防水和防潮措施，如选择合适的防水材料、设立防水层等。
此外，需要合理设置防潮设备，如风干设备和湿度控制设备，确保厂房内干燥。
2.5 防火设计水电站厂房中常常储存有大量的燃油和液体燃料，因此，在设计过程中需要考虑到防火措施。
设计人员需要合理设置消防设备和防火墙，确保在突发火灾情况下能够迅速进行灭火和疏散。
3. 设计方案和优化措施3.1 常见设计方案•钢筋混凝土厂房：利用钢筋混凝土材料搭建厂房结构，具有稳定性好、抗震性能高、耐久性强的特点。
•钢结构厂房：利用钢结构搭建厂房结构，具有施工周期短、重量轻、适应性强的特点。
•砖混结构厂房：利用砖、石等材料搭建厂房结构，具有成本低、施工方便的特点。
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水电站厂房设计
一、水电站厂房的任务
水电站厂房是将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、开关站等，也是运行人员进行生产和活动
的场所。
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，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、水电站厂房的组成
(一) 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(水轮发电机组)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：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站及厂区交通等，组成水电站厂区枢纽建筑物，一般称厂区枢纽。
(二) 从设备组成的系统划分
水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统
(1) 水流系统。
水轮机及其进出水设备，包括压力管道、水轮机前
的进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管及尾水闸门等。
(2) 电流系统。
即电气一次回路系统，包括发电机及其引出线、母
线、发电机电压配电设备、主变压器和高压开关站等。
(3) 电气控制设备系统。
即电气二次回路系统，包括机旁盘、励磁设备系统、中央控制室、各种控制及操作设备如各种互感器、表计、继电器、控制电缆、自动及远动装置、通迅及调度设备等直流系统。
(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，各种电气和机械修理室、试验室、工具间、通风采暖设备等。
水电站厂房组成(设备组成)
(三) 从水电站厂房的结构组成划分
1．平面：主机室+安装间
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+下部结构(以发电机层楼板面为界)
厂房横剖面图
上部结构：与工业厂房基本相似，基本上是板、梁、柱结构系统；
下部结构：大体积混凝土结构，布置过流系统，是厂房的
基础。
三、水电站厂房的基本类型
(一) 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：
1．引水式厂房
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。
我国的第一座水电站——云南昆明石龙坝引水电站
2．坝后式厂房
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。
坝后厂房
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
厂房布置成以下型式：
(1) 溢流式厂房。
将厂房顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房。
溢流厂房
(2) 坝内式厂房。
厂房移入溢流坝体空腹内。
坝内厂房
凤滩坝内厂房
3．河床厂房
厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分。
河床式厂房
(二) 按机组主轴的装置方式分：立式机组厂房和卧式机组厂房。
第二节水电站厂房设计程序
我国大中型水电站的设计一般分四个阶段：预可行性研究、可行性研究、招标设计、施工详图。
预可行性研究：在河流规划和地区电力负荷发展预测的基础上，对拟建电站的建设条件进行研究，该水电站在近期兴建的必要性、技术上的可行性和经济上的合理性。
此阶段对厂房不进行具体设计，只选定电站的规模，初选枢纽布置和厂房型式，绘出厂房在枢纽中
的位置。
可行性研究：通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数，决定建筑物的型式和控制尺寸，选择施工方案、进度和总布置，并编制工
程投资预算，阐明工程效益。
此阶段中，对厂房设计要求是根据选定机组机型、电气主接线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，绘出厂区及厂房布置图，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工
程地质处理措施。
招标设计：对可行性研究中遗留进行必要的修改和补充，落实选定方案工程建设的技术、施工措施，提出较详细的工程图纸和分项工程的工程量，提出施工、制造与安装的工艺技术要求以及永久设备
购置清单，编制招标文件。
施工详图：陆续对各项结构进行细部设计和结构计算，并拟定具体的施工方法，绘出施工详图。
在此阶段，要进行厂房每个构件的细部设计和结构计算，最终确定厂房各部分尺寸。
对于招标设计中的基本决定，一般不会有重大改变。
第三节水轮发电机
一、发电机类型及传力方式
(一) 悬挂式发电机
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：
转动部分重量(发电机转子、励磁机转子、水轮机转轮)——推力头——推力轴承——定子外壳——机座；
固定部分重量(推力轴承、上机架、发电机定子、励磁机定子)——
定子外壳——机座。
悬挂式发电机
(二) 伞式发电机
推力轴承位于转子下方，设在下机架上。
1．普通伞式。
有上下导轴承。
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。
2．半伞式。
有上导轴承，无下导轴承。
发电机通常将上机架埋入发
电机层地板以下。
3．全伞式。
无上导轴承，有下导轴承。
机组转动部分的重量通过推力轴承的支撑结构传到水轮机顶盖上，通过顶盖传给水轮机座环。
二、发电机的励磁系统
作用：向发电机转子供给形成磁场的直流电源。
励磁系统：励磁机、励磁盘
(1) 励磁机——直流发电机。
励磁方式有采用与水轮发电机同轴的
励磁机的直接励磁系统。
(2) 励磁盘——控制设备和自动调整装置的配电盘。
作用是：控制和调整水轮发电机的励磁电流。
每台发电机一般有3~5块励磁盘。
三、发电机的支承结构(机座或机墩)
1．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、
安装和检修创造条件。
2．要求：具有足够的强度和刚度，具有良好的抗振性能。
3．常见的机座形式：
(1) 圆筒式机座：结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒，其壁厚在1m
以上。
优点：刚度较大，抗振、抗扭性能较好。
缺点：水轮机直径较小时，水轮机的安装、维修、维护不方便。
(2) 环形梁立柱式机座：由环形梁和立柱组成。
优点：混凝土需要量小，水轮机顶盖处宽敞，设备的安装、布置、
维修等比较方便。
缺点：是抗振、抗扭性能较差，结构刚度小。
一般用中小型机组。