水电站-蜗壳
水电站蜗壳层混凝土施工要点
水电站蜗壳层混凝土施工要点一、引言水电站蜗壳是水轮机的关键组成部分，蜗壳层混凝土施工质量直接影响水轮机的稳定运行和发电效率。
在进行蜗壳层混凝土施工时，需要严格按照技术规范和施工要点进行操作，确保混凝土浇筑质量，提高工程的安全可靠性和稳定性。
二、蜗壳层混凝土施工要点1. 材料准备（1）水泥：应选择优质普通水泥或矿渣水泥，并按照规定比例进行配合。
（2）砂石：砂石应选用坚硬、清洁的天然骨料，应经过筛分和洗净。
（3）混凝土外加剂：在施工过程中可以适量添加外加剂，以提高混凝土的性能。
（4）水：选用清洁的饮用水，并确保水质符合规定标准。
2. 模板安装（1）模板应符合设计要求，表面应平整、光滑、无损伤和砂眼。
（2）模板的安装应牢固可靠，确保不会因为混凝土的浇筑而移位或变形。
3. 混凝土配合比（1）混凝土的配合比应按照设计要求进行配制，应严格控制水灰比，以保证混凝土的强度和耐久性。
（2）混凝土的搅拌应均匀，搅拌时间应符合规定，以确保混凝土的均匀性和稳定性。
4. 浇筑施工（1）在浇筑混凝土前，应将模板表面用清水湿润，以防止混凝土吸附水分，影响浇筑质量。
（2）在浇筑过程中，应采用振捣方式，确保混凝土充实，并排除气泡和空隙。
（3）在浇筑过程中应控制浇筑速度，避免混凝土分层和偏析现象的发生。
（4）在浇筑完成后，应对混凝土表面进行修整，确保表面平整、光滑。
5. 养护措施（1）混凝土浇筑完成后，应及时进行养护，在养护周期内应避免混凝土表面受到外力撞击和破坏。
（2）养护期内可以采用喷水养护或覆盖养护膜的方式，以保持混凝土表面的湿润。
（3）养护期结束后，应逐渐去除养护层，并保持混凝土表面的湿润，直至混凝土达到设计强度。
6. 质量检验（1）在混凝土浇筑完成后，应对混凝土的强度、密实性、平整度等进行检验，确保混凝土的质量符合规定要求。
（2）对蜗壳层混凝土进行超声波检测等非破坏性检测，以发现可能存在的缺陷和隐患。
7. 安全防护在进行蜗壳层混凝土施工时，应加强安全防护，采取措施确保施工人员和设备的安全。
水电站混凝土蜗壳设计探析
水电站混凝土蜗壳设计探析摘要：水电站为了提高运行稳定性、增加经济效益，经常会对混凝土蜗壳展开有效设计。
本文将从某水电站的工程概况出发，对其混凝土蜗壳的设计进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地设计水电站的蜗壳。
关键词：蜗壳设计；混凝土蜗壳；水电站引言在水轮机中，蜗壳是十分重要的一个过流部件，设计的蜗壳质量高低会对水电机组整体工作效率产生直接影响，并且关系到水电站布置的科学性与合理性，这要求水电站应结合自身实际情况，寻找设计混凝土蜗壳的依据，展开有效的蜗壳设计。
因此，研究设计混凝土蜗壳的策略具有一定现实意义。
一、工程概况某水电站安装了300MW水轮发电混流式机组，共计六台，安装的水轮机高程是128米，水头设计为113米，额定转速为每分钟106r，额定流量是每秒295立方米，额定出力为305MW，直径为6米。
其蜗壳的进口直径是7.3米，甩负荷压力的最大值是1.91兆帕，静水压力最大值为1.39兆帕。
水电站中的一些机组设备通过世界银行进行贷款，借助国际招标工作，最终由相关企业承包并建造。
在该水电站中，水轮发电的机组主要通过下机架进行支承，并将软垫层敷设于钢蜗壳的外部。
所有内水的压力都能被钢蜗壳承担，内水压力的设计值是1.92兆帕，蜗壳混凝土结构仅能够承受楼板、水轮发电机等上部结构产生的重力荷载。
二、水电站机组的荷载按照水电站布置的整体规定，连接机组和引水压力钢管的形式为一管一机。
蜗壳的进口内径是7.1米，压力钢管的直径是7.7米，把连接段设置到钢蜗壳和钢管间。
蜗壳钢板的厚度为20毫米至40毫米，厂房轴线和机组中心线存在11.5度的夹角。
此钢蜗壳具有较为复杂的混凝土结构受力情况与尺寸体型，在设计结构过程中，对围岩的压力、内外水的压力、发电机组的荷载、结构的自重、风罩传递的荷载等基本荷载类型均有涉及，水轮机的总重量是10500千牛，发电机的总重量是18600千牛。
三、设计混凝土蜗壳的混凝土结构在设计时，钢蜗壳断面使用了全埋型圆断面，安装的机组高程为128米，段长是26米，低于124米高程的部分宽23米，高出的部分宽25米。
《水电站蜗壳》课件
蜗壳的种类
根据不同的设计要求和参数，蜗壳可以分为不同的种类，如固定叶蜗壳、可调叶蜗壳和双进 口蜗壳等。
水电站蜗壳的设计和模拟
蜗壳设计的几个关键点
蜗壳的设计参数是影响蜗壳性能 的关键因素之一，设计时需要考 虑叶轮叶片的型线、叶片数目和 轴向长度等因素。
水电站蜗壳的应用和未来
1 蜗壳的应用领域和前 2 蜗壳的发展趋势和挑 3 水电站蜗壳的展望
景
战
未来，随着科技的突破和
水电站蜗壳广泛应用于水
随着能源需求的增长和全
工业革命的演进，水电站
力发电和水泵等领域。随
球环境问题的日益突出，
蜗壳将继续在能源和环境
着科技和经济的发展，蜗
蜗壳的研究和开发备受关
保护等领域发挥着不可替
壳的应用前景越来越广阔。
注。同时，如何提升蜗壳
代的作用。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的效率和降低成本也是当
前亟待解决的挑战。
结论
重要性和价值
水电站蜗壳是水电站运行中最重要的部件之一，其 性能的稳定和优化对于水力发电效率的提升和环境 保护效果的改善具有重要价值。
总结本次PPT的内容
本次PPT从蜗壳的简介、设计和模拟、制造和维护、 应用和未来等四个方面全面介绍了水电站蜗壳的相 关知识。希望能够为大家提供有益的帮助。
蜗壳的制造需要采取独特的工艺和技术，包括铸造、锻造与数控加工等多个环节。 生产过程中，需要使用各种专业的工具和设备。
2
蜗壳的维护方法和周期
水电站蜗壳是长期运行的重要设备，需要定期进行维护和保养，以保证高效稳定 地运行。常见的维护方式包括清洗、充填润滑油和修补缺陷等。
水电站厂房蜗壳结构静动力分析
水电站厂房蜗壳结构静动力分析随着科技的不断进步，水电站建设已经成为国家重点发展的产业之一。
在水电站的建设中，厂房的蜗壳结构静动力分析是一项非常重要的工作，对于水电站的运行和安全具有非常重要的意义。
本文就水电站厂房蜗壳结构静动力分析进行详细的介绍。
1.蜗壳结构的组成水电站厂房的蜗壳结构由壳体、支撑、轴承和润滑系统组成。
其中，壳体是由一系列弯曲的叶片组成的，支撑用以支持转子的重量，轴承用于支持转轴，润滑系统则是为了减少摩擦力和摩擦热。
2.厂房蜗壳结构的静力分析静力分析是水电站厂房蜗壳结构设计的重要环节。
在静力分析中需要考虑的因素包括扭矩、力矩、剪力和弯矩等。
静力分析的目的是确定蜗壳结构在正常工作情况下的状态，以及蜗壳受到外力或内力时的变形范围、承载能力和破坏条件。
3.厂房蜗壳结构的动力分析除了静力分析之外，水电站厂房蜗壳结构还需要进行动力分析。
与静力分析不同的是，动力分析必须考虑蜗壳结构动态载荷和蜗壳结构的固有频率。
在动力分析中，需要确定蜗壳结构的共振频率，以及在这个频率或其附近出现的共振现象。
此外，还需要考虑蜗壳结构受到工作液体流动的影响，因为流体流动会引起厂房的振动和噪音。
4.厂房蜗壳结构分析的方法在水电站厂房蜗壳结构静动力分析过程中，需要使用一些特定的软件和工具。
静力分析可以使用有限元分析软件进行模拟计算。
动力分析则需要使用计算流体力学软件进行计算，并结合实验数据进行分析。
此外，在实际建设过程中，还需要进行一些结构测试，以确保厂房中的蜗壳结构的强度和稳定性。
5.总结在水电站建设中，厂房蜗壳结构静动力分析是非常重要的一项工作。
静力分析旨在确定蜗壳结构在正常工作情况下的状态，动力分析则需要考虑蜗壳结构动态载荷和流体流动对蜗壳结构的影响。
建设者可以使用有限元分析软件和计算流体力学软件进行分析和计算，结合实验数据进行优化。
通过分析蜗壳结构的强度和稳定性，可以确保水电站的运行和安全。
《水电站蜗壳》课件
03
蜗壳的设计与计算
设计原则与步骤
确定设计原则
根据水电站的具体要求和规范 ，确定蜗壳的设计原则，如结 构安全、运行稳定、经济合理
等。
确定设计参数
根据水电站的规模和参数，确 定蜗壳的设计参数，如流量、 水头、转速等。
选择设计方法
根据设计原则和参数，选择适 合的设计方法，如理论计算、 经验公式、数值模拟等。
新型材料
研发和应用高强度、轻质、耐腐蚀的 新型材料，提高蜗壳的承载能力和使 用寿命。
行业发展趋势
绿色环保
随着环保意识的提高，水电站蜗 壳的设计和制造将更加注重环保
和节能，降低对环境的影响。
标准化和模块化
通过标准化和模块化的设计和制 造，提高蜗壳的互换性和维修便
利性，降低制造成本。
国际化发展
加强国际合作与交流，引进国际 先进技术和管理经验，提升我国 水电站蜗壳行业的国际竞争力。
未来展望与挑战
可持续发展
在保障能源供应的同时，注重环境保护和可持续发展，探索更加 绿色、高效的水电开发模式。
技术创新与人才培养
加强技术创新和人才培养，提升行业整体技术水平和创新能力，应 对未来发展的挑战和机遇。
国际市场拓展
积极参与国际市场竞争，提升我国水电站蜗壳产品的知名度和品牌 影响力，拓展国际市场份额。
《水电站蜗壳》 PPT课件
目录
• 蜗壳概述 • 蜗壳的工作原理 • 蜗壳的设计与计算 • 蜗壳的制造与安装 • 蜗壳的运行与维护 • 蜗壳的发展趋势与展望
01
蜗壳概述
蜗壳的定义与作用
总结词
介绍蜗壳的基本定义和在水电站 中的作用。
详细描述
蜗壳是水电站水轮机的一个重要 组成部分，其主要作用是将水流 的动能转换为旋转的机械能，从 而驱动水轮机转动。
新疆特克斯河山口水电站蜗壳安装、焊接质量控制
薄处 ２Ⅱｎ ０Ⅱ。蜗壳第 ６１ 节为补偿节， 、３ 两端各加 长分中， 定出蜗壳安装高程线 ， 打上样冲， 测量节
宽 ５ｒ ０ ｍ的配 割 量 ， 管段 处 有 ０ｒ 的配 割 ａ 直 １０ ｍ ａ 量 。蜗 壳 进 口直 径 ６２０ｎ ， 台 机 蜗 壳 重 ｔ 单 ．ｉ ０ ｏ 宽， 并记录 ；
上打制的对缝标记依次进行蜗壳挂装；
第 ｌ 节作 为首装 节 ， 挂装 。测 量进 口断面 ２ 对称 中心距及 尺寸 ， 中心距为 ５９ｍ ， ９５ ｍ 允许偏差为 ± ｌｍ 进 口断面 半径 为 ２８ｍ 允许偏 差 为 ± Ｏ ｍ； ８２ ｍ， 垂直度 ， 应不大 于 ５ ｍ； 整蜗壳 最远 点高程至 ａ ｒ 调 ８２１ｒ， 偏 差 不 大 于 ±１ｒ 最 远点半 径 ７ ．Ｏ 允许 ｅ ５ ｍ； ａ
（） 装 节调 整 固定后 ， ｌ ５节 ，２ ７ ４首 分 一 １—
整瓦片对缝间隙及弧度 ； 用不小于 １２ ． ｍ样板检 复测（） ２中各值 ， 均应满足设计和规范要求； 节，２ ４节三个工作面顺序挂装； ２ １ ‘
・
４ ・ ６
宁双成： 新疆特克斯 河山口水电站蜗壳安装、 焊接质量控制
水轮机最大水头 ３．０ 额 定水头 ３ ． ｍ， ６７ｍ， ４３ ０ 最小水头 ２． ｍ， ９７ 额定 转速 ＩＩＩ ｍ， 进 口 ０ Ｉ． ｐ ． ｒ 蜗壳 直 径 ６２１， 定 出 力 ｌ ． Ｍ 额 定 流 量 ． １额 Ｏ１ 勰 ４ ｗ， ５
（） １以机组中心线为基准， 按制造厂在座环 （） ２根据蜗壳凑合节所在位置， 选择第 １ 节、
薄层 、 镶边 、 道 、 步焊 接方 法 ， 多 退 每 （） ５各工作面按蜗壳顺序挂装 ， 挂装方法与 采用分 段、
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。
水电站-蜗壳
（3）中间断面（φi= φ）
由此可以绘出蜗壳断面单线图 和平面单线图。
步骤： (a) 确定φ0 和VC ； (b) 求F0、ρmax、Rmax； (c) 由φi确定Fi、ρi、Ri。
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
（1）确定进口断面尺寸
Q0 Qmax0 F0 Vc 3600Vc
根据水电站具体情况选择断面型式， 并确定a，b，m，n，R0，使F=F0 （ 2 ）确定中间断面顶角与底角点的变化 规律（直线或抛物线），以虚线表示并 画出1、2、3…….等中间断面。
（3） 测算出各断面的面积，绘出：F = f(R) 关系曲线。
Qi Qmaxi （4）按 Fi ，绘出F = f(Φ) 0 Vu 360 Vc
1、蜗壳中的水流运动
Qmax 径向分速度：vr D b c a 0
圆周分速度：Vur=k 或者Vu=C=Vc
按Vu=Vc=C假定计算
2、金属蜗壳水力计算
Qmax （ 1 ） 断 面 流 量 ： Qi i 360
断面半径： i 断面中心距： 断面外半径：
Q max i 360 0 VC
ai ra i
Ri ra 2i
蜗壳水力计算
（2）进口断面（φi= φ0 ）
断面流量：
断面半径： 断面中心距： 断面外半径： R0
Qmax Q0 0 360
Qmax0 0 max 0 360 VC
a0 ra 0
ra 20 Rmax
§3.4 蜗壳的型式及主要参数选择
一、蜗壳的功用及设计基本要求
设计要求：
（1）过水表面应光滑、平顺。
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(2)混凝土蜗壳：“T”形。有四种型式：
混凝土蜗壳进口断面形状的选择
① δ=20°~30°,常取δ=30 °。 ②当n=0,γ=10°~15°,b/a=1.5~1.7，可达2.0。 ③当m>n,γ=10°~20°, (b-n)/a=1.2~1.7 ,可达 1.85。 ④当m＜n,γ=20°~35°,(b-m)/a=1.2~1.7,可达 1.85。
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
（1）确定进口断面尺寸
F0
Q0 Vc
Qmax0
3600Vc
根据水电站具体情况选择断面型式，
并确定a，b，m，n，R0，使F=F0
（2）确定中间断面顶角与底角点的变化规 律（直线或抛物线），以虚线表示并画 出1、2、3…….等中间断面。
（3） 测算出各断面的面积，绘出：F = f(R) 关系曲线。
（4）按 Fi 直线。
Qi Vu
3Q6m00aV xic
，绘出F
=
f(Φ)
（5）根据计算需要，选定若干个φi（一 般隔15°、30 °或45 ° 取一个），由
图查出相应的Ri及断面尺寸，绘出蜗壳 断面单线图和平面单线图。
(2)混凝土蜗壳 ： Q大,允许流速小，尺寸大，为减小平面尺
寸,φ0=180°~270°，一般取180°，一部分水 流直接进入座环和导叶，为非对称入流，对 转轮不利。
3、蜗壳进口断面平均流速：
Vc↑→Fc↓→hw↑； Vc↓→Fc↑→hw↓； 一般由Hr—Vc曲线确定VC。
Qc
Qmax 360o
中间断面:蜗壳顶点、底角点的变化规律按直 线或抛物线确定。
2、 蜗壳包角
蜗壳末端(鼻端)到蜗壳进口断面之间的中心 角φ0：
(1) 金属蜗壳： φ0=340°~350°，常取345°
φ0大，过流条件好，但平面尺寸增大， 厂房尺寸加大。金属蜗壳的流量小，尺寸 小，一般取较大包角；从构造上讲，最后 100°内，断面为椭圆，但仍按圆形计算。
max
断面中心距： a0 ra 0
断面外半径： R 0ra20R m ax
（3）中间断面（φi= φ）
由此可以绘出蜗壳断面单线图 和平面单线图。
步骤： (a) 确定φ0 和VC ；
(b) 求F0、ρmax、Rmax； (c) 由φi确定Fi、ρi、Ri。
3 、混凝土蜗壳的水力计算(半解析法)
2、金属蜗壳：当H>40m时采用金属蜗壳。 其断面为圆形，适用于中高水头的水轮机。
（1）钢板焊接：H=40~200m，钢板拼装焊接 （。2）铸钢蜗壳：H>200m，钢板太厚，不易
焊接，与座环一起铸造而成。
混凝土蜗壳
混凝土蜗壳
金属蜗壳
钢板焊接金属蜗壳
铸钢蜗壳
三、蜗壳的主要参数
1、断面型式与断面参数
按Vu=Vc=C假定计算
2、金属蜗壳水力计算
（1）断面流量 ：
Qi
Qmax 360o
i
断面半径：
i
Qmaxi 360ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVC
断面中心距： ai ra i
断面外半径： Ri ra 2i
蜗壳水力计算
（2）进口断面（φi= φ0 ）
断面流量：
Q0
Qmax 360o
0
断面半径：
0
Qmax 0 3600VC
0
V cc Hr
四、蜗壳的水力计算
水力计算的目的：确定蜗壳各个断面的 尺寸，绘出蜗壳平面和断面单线图， 为厂房设计提供依据。
已知：H r,Q m,a b 0 x ,D a,D b,0,V c等断面型式下进行
1、：蜗壳中的水流运动
径向分速度：vr
Qmax
Dab0
c
圆周分速度：Vur=k 或者Vu=C=Vc
§3.4 蜗壳的型式及主要参数选择
一、蜗壳的功用及设计基本要求
设计要求： （1）过水表面应光滑、平顺。 （2）保证水流均匀、轴对称地进入导水机构。 （3）保证水流在进入导水机构前具有一定的环
量。 （4）具有合理的断面形状和尺寸。 （5）具有必要的强度和合适的材料。
二、型式
1、混凝土蜗壳：H≤40m。用于低水头大流 量的电站。节约钢材，钢筋混凝土浇筑， “T”形断面。