大型水电站蜗壳结构设计理论与工程实践(伍鹤皋,马善定,秦继章编著)思维导图
水利发电水轮机结构件图解说明
本图中隐藏了导水机构
主
轴
转子连 接法兰
推力轴承 配合面
水导轴承 配合面 缸体连 接法兰
作用：
1. 2. 水轮机与发电机的重要连接部件，连接发电机转子和水轮机转轮体； 将水轮机的输出转矩传递给发电机转子。
主 轴 吊 装
装配步骤：
首先在主轴与转子连 接法兰上安装主轴吊具； 用桥机吊起主轴，将主轴 吊入机坑；调整主轴位置， 使得主轴轴心和转轮体轴 心一致；同时保证联轴螺 栓安装孔与转轮体上联轴 螺栓配合正确；安装联轴 螺母，使得二者紧固可靠。 主轴下连接法兰和缸 体的配合面上安装橡皮密 封圈（图中没有表示）。
8.安装镜板；
9.安装推力头；
定
子
串联变出口 出口母线 定子绕组 定子铁芯 空冷器支架
定子机座
空冷器
暖风窗
定
子
安
装
机座分为六瓣，由五层环板及其间盒型筋等支撑，装焊而成，最大直径17.7米，高3.5米 ；定子 铁芯是由0.5mm厚W315-50热轧矽钢片冲制的扇形片叠压而成，整园每层66张扇形片，每张扇形片上 有12个槽，铁芯共分36段，采用高度为8mm通风槽钢，齿压片和端箍均采用无磁性材料；定子绕组采 用条形波绕组，每个线棒由42根双玻璃丝包线360°挨位编织，包绝缘模压而成。绝缘为B级环气粉 云母带。绕组为3路人形接法。
缸体与轮毂之间应该装有 橡皮密封圈（图中没有表 示其安装过程），保证油 缸那中压力油不外漏。
轮叶操作机构
枢轴 转臂 铜瓦
铸铁瓦
连杆
操作架连接处
注：图中尚缺乏轮叶操作架
轮叶操作机构装配
装配步骤：
1. 安装转臂和连杆； 2.安 装枢轴；
轮叶密封装置
水电站第2章
s
pa
pB
H
第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀
第四节 水轮机的吸出高度及安装高程
其中：
（1）水轮机安装位置的大气压：
pa 900
10 . 33
( mH
2
O)
（2）考虑到水电站压力管道中的水温一般为520 C，
Qi Q max i 360
0
近似取断面i的面积为圆形断面面积， 则据假定2及上式得该断面的尺寸：
i
Qi Q max i 360
0
Vc
Vc
a i ra i R i ra 2 i
第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀
第一节 蜗壳的型式及其主要参数选择
（2）蜗壳进口断面的尺寸 将i=0代入以上各式即可确定进口断面的各尺寸。 （3）绘制蜗壳单线图 按一定的中心角间隔，绘制蜗壳平面及断面单线图。
第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀
第三节 水轮机的气蚀及气蚀系数
四、水轮机气蚀的防护
1．设计制造：采用合理的翼型；提高翼型曲线的加工精度 和叶片表面的光洁度；选用耐蚀、耐磨性能 较好的材料等。 2．运行维护：拟定合理的水电站运行方式；在尾水管进口 补气等。 3．工程措施：选择合理的水轮机安装高程；设置沉沙、排 沙设施等。
D a b0
常数
径向各点Vu分布规律的两种假定：
假定 1： V u r K
假定 2： V u C V c
第二章 水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀
第一节 蜗壳的型式及其主要参数选择
2. 金属蜗壳的水力计算
（1）蜗壳任一断面的尺寸 为保证水流从四周均匀进入导水机构，通过任一断面i的流量：
水电站垫层蜗壳结构应力及配筋分析
对接 触 面薄层 单元 上 高斯 点进 行接 触 状态 判 断 ， 当单元 中高斯 点处 于接 触状 态 时 ， 只考 虑相 应 法 向 刚
度， 切 向刚度取 为零 ； 而当该 高斯点 处 于张 开状 态 时 ，
整体 劲度 矩 阵赋 为零 ． 具 体程 序 实 现 中 ， 为 了记 录 每
Ｓｔ ｒ ｅ ｓ ｓ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｌ Ｃａ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ Ｃｕ ｓ ｈ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｔ ｓ Ｒｅ ｉ ｎｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
界面模 型对 蜗壳 与混 凝 土及 垫层 之 间 的 法 向接 触 和
切 向粘 结 滑移 进 行 模 拟 ， 武汉 大 学 伍 鹤 皋 等 人［ １ 妇采 用点 点接触 单元 在 不 考 虑摩 擦 力 的作 用 下模 拟 了钢
蜗壳 与外 围混凝 土 的接触 关系 ， 对 于蜗壳 与混 凝 土及 垫层 之 间的接 触 摩擦 效 应 的 模 拟虽 然 得 到 学术 界 的
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏｆ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｓ Ｃｏ．，Ｌｔ ｄ ．，Ｙａ ｎｇ ｚ ｈｏ ｕ ２ ２５ ０ ０ ９，Ｃｈｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ａ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ —
2023年二级建造师《水利水电工程管理与实务》重点思维导图
竣工审计的基本内容
水利水电工程施工组织设计
施工分区规划
施工总布置的要求
施工总平面图
施工材料、设备仓库面积的确定
临时设施设计的要求
设计的主要内容 主要施工工厂设施
施工总进度的要求
水利水电工程施工进度计划的编制
内容
专项施工方案
有关程序要求 实施与监督
危险性较大单项工程的规模标准
水利水电工程造价与成本管理
围堰施工 明渠
导流泄水建筑物
隧洞 底孔
坝体预留缺口
塞堵法
漏洞
抢护方法
盖堵法
戗堤法
汛期施工险情判断与抢险技术
管涌
抢护方法
反滤围井 反滤层压盖
漫溢
抛投块料
截流方法
爆破
下闸
龙口位置的选择
龙口宽度的确定
截流设计与施工
截流材料种类选择
截流材料尺寸选择
截流材料数量的确定
水利水电工程 主体工程施工
土石方开挖工程
《水利水电工程标准施工招标文件》（2009年版）的构成
水利水电工程施工合同文件的构成
发包人的义务
监理人在合同中的作用
承包人义务
发包人与承包人的义务和责任
履约担保 承包人项目经理要求
地质资料复核
承包人提供的材料和工程设备
测量放线 承包人的质量管理
质量条款的内容
监理人的质量检查 工程隐蔽部位覆盖前的检查
防汛准备的要求
与工程建设有关的水土保持规定
修建工程设施的水土保持预防规定 水土流失的治理要求
水利水电工程建设强制性标准
水利工程施工的强制性标准 电力工程施工的强制性标准
文明建设工地评审（表2F320086）
大型水电站垫层蜗壳结构仿真分析_伍鹤皋
大型水电站垫层蜗壳结构仿真分析伍鹤皋,申艳,蒋逵超,马善定(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072)摘 要:本文应用有限元程序ANSY S ,对某大型水电站垫层蜗壳钢衬2钢筋混凝土结构进行三维非线性有限元分析,钢蜗壳与外围混凝土之间按常规共结点和滑移接触两种方案分别进行计算,分析比较两种方案中钢蜗壳和钢筋的应力分布、裂缝开展范围与宽度等,验证接触非线性模型的合理性,为更精确地进行水电站垫层蜗壳的设计提供依据。
关键词:水工结构;接触分析;钢筋混凝土非线性有限元;垫层蜗壳;ANSY S 中图分类号:T V31;T V731文献标识码:AImitative research on spiral case with cushion layers of hydropow er stationW U Hegao ,SHE N Y an ,J I ANG K uichao ,MA Shanding(State K ey Laboratory o f Water Resources and Hydropower Engineering Science ,Wuhan Univer sity ,Wuhan 430072)Abstract :In combination with practice of a project ,the three 2dimensional nonlinear finite element analysis of steel liner 2rein forced concrete spiral case with cushion layers has been carried out by means of the well 2known FE A s oftware 2ANSY S.T w o cases of contact state between the spiral case and surrounding concrete ,i .e .full bond and free slip ,are considered.The stress distribution of spiral case and rebar ,the width of crack of surrounding concrete in tw o cases are com pared.The result proves that the contact m odel of free slip is m ore rational than that of the spiral case with cushion layer outside.K ey w ords :hydraulic structure ;contact analysis ;nonlinear FE M for reinforced concrete ;spiral case with cushion layer ;ANSY S收稿日期:2005212229作者简介:伍鹤皋(1964—),男,教授在钢蜗壳外表面设置软垫层的最初目的是将钢蜗壳与混凝土隔开,由钢蜗壳单独承担全部设计内水压力,而上部结构及设备重量由外围钢筋混凝土承担。
水电站厂房蜗壳结构设计分析一体化研究
图 １ 参数化蜗壳模型
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图 ２ 主要技术路线
２．１ ＣＡＴＩＡ程序开发 ＣＡＴＩＡ二次开发采用 ＣＡＡ（ＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｐｐｌｉｃａ
１ 蜗壳结构型式
水电站厂房常见蜗壳结构型式主要包括充水保 压蜗壳、垫层蜗壳和直埋蜗壳。这三种蜗壳结构形 式在其金属蜗壳几何体型上是相似的，但是在结构 受力特点上是不一样的。本文主要是研究这三种蜗 壳型式的一体化并进行程序开发。
垫层蜗壳是在金属蜗壳外表面部分敷设弹性垫
层材料，从而减小运行时钢蜗壳向外包钢筋混凝土 传递的荷载。充水保压蜗壳是在施工时采取措施， 临时封闭蜗壳的进口和出口，向蜗壳内充水加压，然 后浇筑外包混凝土，在外包混凝土达到设计强度后 才卸掉蜗壳内加压的水，使蜗壳上部与外围混凝土 之间形成间隙。在运行时，当蜗壳受内水压力变形 使间隙闭合后，外包混凝土才承受蜗壳传递过来的 荷载，从而达到减小外包混凝土所承担荷载的目的。 直埋蜗壳由金属蜗壳和外围混凝土直接联合作用共 同承受全部内水压力，直埋蜗壳施工工艺相对简单， 但是外包混凝土承担的荷载比另外两种蜗壳结构型 式大。
不论是哪一种蜗壳结构，其三维建模核心主要 是金属蜗壳模型，蜗壳三维模型创建主要根据蜗壳 的单线图数据创建，在 ＣＡＴＩＡ中可以直接关联 ＥＸ ＣＥＬ表格创建参数，建立参数化的蜗壳结构模型，不 同的 蜗 壳 模 型 只 需 要 改 变 ＥＸＣＥＬ数 据 即 可，见 图 １。
大型水电站充水预压蜗壳结构优化分析
大型水电站充水预压蜗壳结构优化分析研究李文富1李文逸2霍红11、概述随着国内外大型常规电站和抽水蓄能电站的兴建，蜗壳的HD（H是指蜗壳承受的压力，D是指蜗壳进口断面的直径）值急剧增长，蜗壳日趋向巨型和超巨型化发展。
单机容量的增加虽然降低了水轮机的成本，但随之引起了一系列问题。
仅就高水头、大容量混流式水轮机蜗壳结构而言，其总重量达数百吨，钢板厚度超过了60mm以上，致使蜗壳结构在设计、制造、成型、安装等方面出现了一系列难以解决的问题。
联合承载结构可充分发挥外围钢筋混凝土的潜力，达到减薄钢板厚度、改善蜗壳应力状态的目的，收到安全和经济的双重效果。
因此，联合承载结构是发展高水头、大容量混流式水轮机组蜗壳结构设计的一种新途径。
在建设单机容量700MW左右的电站中，根据国内外工程经验，大都采用充水预压或直接浇筑钢蜗壳外围混凝土的蜗壳结构形式，而且尤以充水预压方式为主。
充水预压蜗壳即钢蜗壳在充水预压状态下浇筑外包混凝土形成的联合承载结构，其结构特点就是在钢蜗壳内加一定水压后浇筑外围混凝土，混凝土凝固过程中保持这一水压力，由于充水预压，钢蜗壳发生了弹性膨胀，待混凝土凝固后，钢蜗壳中的水压撤去，钢蜗壳则恢复到初始形状，这样就在钢蜗壳与外围混凝土之间产生了预压缝隙。
因此，电站正常运行后，当蜗壳内水压力低于埋置钢蜗壳时预加的水压时，钢蜗壳与外围混凝土未接触，内水压力全部由蜗壳钢衬承担，而当蜗壳内水压力高于埋置钢蜗壳时预加的水压时，钢蜗壳与外围混凝土相接触，高出的那部分水压由蜗壳钢衬和外围混凝土共同承担；其运行特点在于，机组运行时，钢蜗壳能紧贴外围混凝土，使得座环、蜗壳和外围大体积混凝土结合成整体，增加了机组的刚性，能避免钢蜗壳在运行时承受动水压力的交变载荷和因此产生的变形，增加了混凝土的抗疲劳性能；同时，依靠外围混凝土减少蜗壳及座环的扭曲变形，从而减少机组振动和变形，有利于机组的稳定运行。
因此，这种结构形式在大型水电站机组和抽水蓄能电站机组中得到了广泛的应用。
浅谈水电站厂房蜗壳结构静动力
浅谈水电站厂房蜗壳结构静动力随着社会经济的快速发展，电力资源越来越紧缺，一大批水电工程开始陆续建立起来，水电开发不仅为工业和农业生产提供了能源，同时因为燃煤带来的污染等相关问题也得到了缓解，还大大促进了旅游、航运以及水产等相关项目的发展，在水利枢纽中水电站厂房是非常重要的组成部分之一，因此其安全性问题逐渐引起了人们的重视。
1蜗壳结构的埋设方式蜗壳结构在计算过程中往往要与某种蜗壳埋设方式相结合，现阶段我国主要采用的结构形式有三种：第一，将软垫层铺设在钢蜗壳外上部的相应范围内，然后将其外围浇筑混凝土，形成垫层蜗壳；第二，在充水保压的状态下，钢蜗壳外围浇筑了一层混凝土之后形成保压蜗壳；第三，直接将混凝土浇筑在刚蜗壳上，不设置垫层或者充水保压，混凝土和蜗壳共同承载，这样就形成了直埋蜗壳。
通过对国内外大量工程实践的总结分析可以看出，以上三种蜗壳结构形式各有优缺点，目前都有广泛的应用。
笔者认为，充分借助有限元等现代数值分析法，可以基本上解决蜗壳结构静力上存在的强度与变形等相关问题。
2厂房蜗壳动力分析的有关内容蜗壳结构的动力分析并不是利用静力分析的那套理论，必要条件下需要选取厂房整体或者一部分岩石来进行分析。
目前动力分析的研究主要集中在下面几方面：首先，弹性模量、范围选择等垫层参数对厂房整体及蜗壳局部动力特征的影响；其次，在一系列内源激烈作用的影响下，三种埋设方式的厂房蜗壳动力反应特点分析和研究；第三，直埋蜗壳因为流道内压力而引起蜗壳外围混凝土内贯穿性损伤及分裂的存在，对厂房和机组运行稳定性造成的影响等等。
通过大量实践研究发现，蜗壳的埋设方式并不会对厂房及蜗壳整体刚度带来太大的影响，也不会控制機组运行的稳定性。
3水电站厂房蜗壳结构静动力分析的主要问题分析本文以某水电站作为工程背景，针对厂房蜗壳结构展开静动力分析，通过对目前国内外研究情况的总结来看，我们可以通过以下几方面展开深入分析。
3.1垫层材料垫层材料主要应用在压力管道和蜗壳上，目前国内外已经针对其残余变形、疲劳、徐变应力性能等方面进行了较多研究，但是在机组振源、地震等动荷载影响下的动力非线性应力应变关系等方面还未开展研究。