水电站建筑物复习

1水电站开发方式：坝式、引水道式、混合式。 2枢纽建筑物：挡水建筑物、泄水泄沙建筑物、过坝建筑物。发电建筑物：引水建筑物，发电厂房及其附属建筑物。 3进水口：作用控制水量和水质。分有压和无压。有压进水口分坝式、岸式、塔式、墙式。 4进水口的装置：工作闸门（静水开启动水关闭）、检修闸门（静水启闭）、通气孔、旁通管、充水阀。 5沉沙池作用：防止已经进入进水口的悬移质泥沙中的有害颗粒进入引水道。工作原理，降低水流速度从而减小其挟沙能力，使泥沙在池中沉积。 它布置在无压进水口之后、引水道之前。 6引水道要求：有符合要求的输水能力、减少水头损失、保证水质。 7自动调节渠道：渠道的流量和水位随负荷的变化而变化。特征：渠顶高程不变。优点：水头和流量利用充分，有一定的调节作用。缺点：工程量大。适用于：渠道短，坡度小，下游没有用水要求。 8压力前池功用：分配水量、平稳水流、阻拦杂物、排除泥沙。组成：前室、压力管道的进水口及其设备、泄水和排沙建筑物。 9压力管道是从水库或引水道末端的前室或调压室，将水在有压的状态下引入水轮机的输水管。特点：坡度陡、承受电站的最大水头且受水锤动水压力、靠近厂房。 压力管道分：明管、埋管、坝内埋管、坝后背管。 压力管道供水方式：单元供水、联合供水、分组供水。 10引进厂房的方式：①正向引近（优：水流平顺，水头损失小，开挖量小；缺：当管道破裂时高压水头会对厂房及人员构成危害）②纵向引近（优：减轻钢管破裂时对厂房及人员的威胁；缺：水头损失增加，厂房开挖量大）③斜向引近（两者之间） 名钢管敷设方式：连续式、分段式。 镇墩：承受不平衡力，固定钢管（封闭式、开敞式） 支墩：承受水重和管身在法向的分力，前直面内（滑动式支座、滚动式支座、摇摆式支座 11明钢管厚度锅炉公式 估算且不小于D/80+4或6mm

12明钢管应力计算部位：①跨中断面：径向、切向、轴向、法向应力 ②支撑环旁管壁膜应力区边缘：增加一个剪应力 ③加劲环及旁管壁：3个轴向应力、径向应力、环向应力、2个剪应力。 ④支撑环及旁管壁断面：在④上增加2个环向应力，一个剪应力。 12明钢管抗外压失稳设计步骤：根据已定的光滑管管壁厚度计算其临界压力；若不满足稳定要求，可设置加劲环，此时应先根据钢管应具有的临界压力值，由式Pcr=KP=3EJ/Rk³L选定加劲环间距，然后根据加劲环抗外压稳定和横截面压应力小于允许值这两条要求，计算出加劲环尺寸。 13地下埋管的优点：布置灵活方便、利用围岩承担内水压力，减小钢衬壁厚、运行安全。 地下埋管是工程序：开挖、钢衬安装、混凝土回填、灌浆 钢衬承担部分内水压力和防止渗漏。 围岩承担部分内水压力 混凝土传递径向内压力而不必承受环向拉力。 14钢衬的外压荷载：1地下水压力、2钢衬与混凝土之间的接缝灌浆压力、3回填混凝土时流态混凝土的压力、 15埋管钢衬在外压下失稳的特征：1临界状态是屈曲波有n个，沿整个圆周同时发生，屈曲波紧贴混凝土；2在外压作用下，钢衬圆周上可能出现几个初始波，但随着荷载的增加，钢衬将首先在某个薄弱部位屈曲，从而减小了其他部位的管壁发生屈曲的可能。 16防止钢衬外压失稳的措施:1采取有效措施，降低地下水压力、2精心施工并做钢衬与混凝土之间的接缝灌浆、3可以控制浇筑层的高度和采取临时支撑的措施。 *17混凝土坝体压力管道是依附于混凝土坝身，即埋设在把体内或固定在坝体面上，并与坝体称为一体的压力输水管道。。。特点：1结构紧凑简单，2引水长度最短，水头损失小，机组调节保证条件好3造价低4运行集中方便。 18坝内埋管立面布置：①倾斜式布置、②平式和平斜式布置、③竖直式布置 平面布置：①厂坝横缝错开、②长坝横缝一致 19坝下游面钢衬钢筋混凝土管道优点：①管道位于坝体外，所以允许管壁混凝土开裂，是钢衬和钢筋可以充分的发挥承载作用、②利用了钢筋承载，可以减少钢板厚度，避免采用强钢、厚钢板引起的技术、经济上的问题③环向钢筋的接头是分散的，工艺缺陷不会集中，因此可以避免钢管材质及焊缝缺陷引起的集中破裂口带来的严重后果、④减少外界因素对管道破坏的可能性，在严寒地区，有利于管道防冻。 缺点：管道结构比较复杂、管腰混凝土开裂问题。 三峡采用：坝下游面浅槽式钢衬混凝土管。 20岔管的布置形式：卜形布置、对称Y形布置、三岔形布置。结构形式：明钢叉管、三梁岔管、内加强月牙肋岔管、贴边岔管、无梁岔管、球形岔管、隔壁岔管。 21导水叶快速开启或关闭产生两种现象：①引起机组转速的较大变化②在有压引水管道中将会出现水锤现象。 22进行水锤计算的目的：①决定管道内最大水压力，作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据：②决定管道内最小内水压力，作为管线布置，防止压力管道内产生负压和校核尾水管道内真空度的依据③研究水锤与机组运行的关系 调节保证计算的目的通过调节保证计算和分析，正确合理的解决导叶启闭的时间、水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系，最后选择适当的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和转速上升值均在经济合理的允许范围内。 23水锤波的传播速度 露天钢管近似去1000m/s埋藏式1200m/s 24调压室水位波动现象0000000 25直接水锤：由水库处异号反射回来的水锤波尚未达到阀门之间，阀门已经关闭终止，这种水锤称为直接水锤。 间接水锤：当阀门关闭过程结束前，水库异号反射回来的降压波已经到达阀门处，降压波对该处产生的升压波起着抵消作用，使阀门处的水锤升压值小于直接水锤值，这种水锤成为间接水锤。 简单管：管壁厚度、直径、材料沿长度不变。 初始条件：非恒定流未发生时的条件即为恒定流的条件 边界条件：水库端=0阀门端喷嘴全开时max0max0=2QgH某一开度0=2(+ttQgHH 0流量系数=1+tttv 管道特性系数00=2avgHmax0=sLvgHT等价管0=2mmmavgHm0=msLvgHT 第n项末的水锤压力-10111+=--2nAnAAnni极限水锤2=2-Am 极限水锤压力沿管线直线分布，第一项水锤压力沿管线不依直线（正向凸负为凹） 最低压坡线为管线布置的依据。 减小水锤压力的措施：1缩短压力管道的长度 2延长有效的关闭时间（反击式水轮机的机组装置减压阀；冲击式水轮机的机组装置偏流器） 3减小压力管道中的流速 4改变调速器调节程序 26根据地形和地质条件，调压室设置在地面上的称为调压塔，设置在地面以下的称为调压井。 调压室的基本布置方式：1上游调压室（引水调压室） 2下游调压室（尾水调压室）下游调压室应尽可能靠近水轮机 3上、下游双调压室系统 4上游双调压室系统 调压室的基本类型：1简单圆筒式调压室 特点：自上而下具有相同的断面，结构简单，反射水锤波好；波动振幅大，衰减慢，水流通过调压室底部的水头损失较大。2 阻抗式调压室 3 水室式调压室 4 溢流式调压室 5 差动式调压室 结构复杂，造价高，适用于地形、地质条件不允许大断面及距离地面较深的调压室时的中高水头水电站 6 气垫式或半气垫式调压室 26.1调压室的基本尺寸是由水力计算确定的，基本内容：1由调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积；2计算调压室最高涌波水位，确定调压室的顶部高程；3计算调压室最低涌波水位，确定调压室底部和压力管道进口的高程。 托马断面 0100>===22(H-h-3h)kThTLfLfFFFgHg2000001=(1.2~1.5)F+<=v3ThTFhhHh 27水电站厂房的组成：一，从设备布置、运行要求的空间划分：1主厂房（水轮发电机组、主机间、安装间）2副厂房（控制设备、电气设备、辅助设备）3主变压器场 4开关站（布置配电设备） 二，从设备组成的系统划分：1水流系统 2主机组及其附属设备系统 3电气设备系统 28厂房的类型 地面式厂房：1河床式厂房（闸墩式厂房、泄水式厂房又称射流增差式厂房) 2坝后式厂房（坝后式明厂房、坝垛式厂房、溢流式厂房、挑越式厂房）3坝内式厂房 4岸边式厂房（户内式、封闭式、露天式) 29水轮发电机按其轴线位置分为：卧式布置和立式布置。立式水轮发电机支承方式：悬式和伞式 30进水阀作用：1检修水轮机或停机检查时，在静水中关闭阀门，截断水流；2机组较长时间停机时截断水流，以减少导叶漏水或解决导叶漏水量大而不能停机的问题；3事故时，在动水中紧急关闭阀门截断水流，防止事故扩大。 31起重设备的工作参数：1起重量 2跨度：起重机大车轨道中心线的间距 3起升高度：吊钩上极限位置与下极限位置之间的距离 32厂房的水机辅助设备：一，油系统 1透平油系统（润滑、散热传、递能量） 2绝缘油系统（绝缘、散热、消弧）二、压缩空气系统：①高压压缩空气系统②低压压缩空气系统。三 供水系统（技术用水、生活用水、消防用水） 四 排水系统（机组检修排水、厂内渗漏排水）

33厂房的平面尺寸：总长 蜗壳层 尾水管层

发电机层 取三者中最大 33装配厂设计 放置四大件：发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮、水轮机顶盖=(1.2~1.5)LcLa

34厂房的布置设计又称建筑设计，包括平面设计、剖面设计、立面设计

主厂房剖面设计：水轮机安装高程Zs=下游设计最低水位+水轮机吸出高度+1/2导叶高度 水轮机地面高程水= Zs+蜗壳半径+蜗壳顶板厚度（大型3~4中1~2） 发电机层楼板高程=水轮基层地面高程+机墩高+定子高+上机架埋深 桥机安装高程=发电机层楼板高程+设备路出高程+转子底面与设备顶面之间的安全距离+转子底面以上吊件高程+吊索工作高程+吊钩极限距离 满足条件：1保证以下各层高度和设备及运行上的需要，水轮机层地面净高不宜少于3.5m；2保证下游设计洪水不淹厂房。一般发电机层楼板面与装配场楼板面高程齐平。起重机（吊车）的安装高程（吊车轨顶高程，控制因素：1在发电机层起吊转子带轴，2在发电机层起吊转轮带轴，3在安装间检修主变。注意：选取三者最大值，如3最大，采取挖主变检修坑。 35副厂房分类：直接生产副厂房、检修试验副厂房、间接辅助生产副厂房。 厂房枢纽（厂区枢纽）指水电站主厂房、副厂房、引水道、尾水道、主变压器场、高压开关站、交通道路和行政及生活区建筑等组成的综合体。 36厂房混凝土的浇筑分期：厂房混凝土由于机组安装要求，一般分为两期浇筑。通常是将尾水管、上下游墙、排架柱、吊车梁以及部分楼层板梁，在施工中先行浇筑混凝土，称为一期混凝土。而为了机组安装和埋件需要预留空位，要等到机组部分设备到货，尾水管圆锥段钢板内衬和金属蜗壳安装好后在进行浇筑，称为二期混凝土。 37厂房设置缝：温度缝和伸缩缝，目的：适应结构物因地基或荷载不同引起的水平、竖向位移。设置在主机间安装间之间，主副厂房低跨分界处。 38地下厂房吊车梁：悬挂式、锚着式、岩台式（减小洞室跨度）