水电站厂房一学习教案.pptx

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1、会计学 1水电站厂房(chngfng)一第一页，共85 页。第十一章 引水式地面(dmin)厂房第2 页/共85 页第二页，共85 页。第一节 水电站厂房(chngfng)任务、组成和类型一、水电站厂房的任务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。布置各种辅助设备，保证机组(jz)安全经济运行，保证发电质量。布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。第3 页/共85 页第三页，共85 页。二、水电站厂房(chngfng)的组成1.1.从设备布置和运行要求的空间划分(hu fn)2.2.主厂房。安装水轮发电机组和各种辅助设备，是水电站厂房的主要组

2、成部分。3.3.副厂房。安置各种运行控制和检修管理设备的房间及运行管理人员工作和生活用房。4.4.主变压器场。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。第4 页/共85 页第四页，共85 页。开关站。一般布置在户外，装设高压开关、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 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。能输送给电力用户。主厂房、副厂房、主变压器场和高压开 主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等，一般称为 关站及厂区交通等，一般称为(chn(chn wi)wi)厂 厂区枢纽。区枢纽。第5 页/共85 页第五页，

3、共85 页。厂区枢纽(shni)第6 页/共85 页第六页，共85 页。2.从设备组成的系统(xtng)划分 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。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(goy)开关站等。电气控制设备系统。即电气二次回路系统，包括机旁盘、厉磁设备系统、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。第7 页/共85 页第七页，共85 页。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

4、的控制设备，其它各种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。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(gngj)间、通风采暖设备等。第8 页/共85 页第八页，共85 页。水电站厂房(chngfng)组成图第9 页/共85 页第九页，共85 页。3.从水电站厂房(chngfng)的结构组成划分 水平面上可分为主机室和安装间。主机室安装水轮发电机组及辅助设备，安装间是水电站机电设备卸货(xi hu)、拆箱、组装、检修时使用的场地。垂直面上，以发

5、电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。上部结构。与工业厂房相似，基本上是板、梁、柱结构系统。下部结构。为大体积混凝土整体结构，主要布置过流系统，是厂房的基础。第10 页/共85 页第十页，共85 页。上部结构(jigu)下部结构下部块体(kui t)结构第11 页/共85 页第十一页，共85 页。三、水电站厂房的基本(jbn)类型(一 一)根据 根据(gnj)(gnj)厂房与挡水建筑物的相对位 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 置及其结构特征，可分为三种基本类型 1 1 坝后式厂房 坝后式厂房 特征：厂房位于拦河坝的下游，紧接坝后，在 特征：厂房位于拦河坝的下游，

6、紧接坝后，在结构上与大坝用永久缝分开，发电用水由坝内 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。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 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。式厂房、坝内式厂房。第12 页/共85 页第十二页，共85 页。坝 后 厂 房坝后式厂房(chngfng)示意图Center Hill Lake and Dam第13 页/共85 页第十三页，共85 页。挑 越 式 厂 房乌江(w jin)渡水电站第14 页/共85 页第十四页，共85 页。坝内式厂房(chngfng)凤滩水电站厂房(chngfng)移入溢流坝体空腹

7、内。第15 页/共85 页第十五页，共85 页。溢流式厂房 溢流式厂房(ch(ch ngfng)ngfng)n n 将厂房 将厂房(ch(ch ngfng)ngfng)顶作为溢洪道，成为坝后 顶作为溢洪道，成为坝后溢流式厂房 溢流式厂房(ch(ch ngfng)ngfng)。新安江水电站第16 页/共85 页第十六页，共85 页。2 河床(hchung)厂房厂房位于(wiy)河床中，成为挡水建筑物的一部分第17 页/共85 页第十七页，共85 页。葛洲坝水利枢纽 葛洲坝水利枢纽(shu(shu lshni lshni)位于(wiy)湖北省宜昌市，在三峡出口南津关下游2.3km处。混凝土重力坝，

8、最大坝高53.8m，水电站装机容量2715MW，保证出力76.8万kW，多年平均发电量157亿kWh。第18 页/共85 页第十八页，共85 页。3 3 引水 引水(y(y nshu nshu)式厂房 式厂房n n 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(xi shn)体内，则称为地下厂房。清江(qn jin)雪照河水电站第19 页/共85 页第十九页，共85 页。(二)按机组主轴的装置(zhungzh)方式分 立式机组厂房和卧式机组厂房。立式机组厂房卧式机组厂房第20 页/共85 页第二十页，共85 页。(三)按厂房上部结构分：露天式、半露天式

9、、封闭式厂房。(四)按水电站资源的性质分：河川(hchun)电站(常规水电站)厂房、潮汐电站厂房、抽水蓄能电站厂房。第21 页/共85 页第二十一页，共85 页。第二节 第二节 水电站厂房设计 水电站厂房设计(shj)(shj)所需资料和设计 所需资料和设计(shj)(shj)程序 程序 一、厂房设计所需资料河流开发方案及建筑物等级规划报告的批文。根据工程(gngchng)规模、建坝高低、电站装机容量等，确定电站建筑物等级和相应的设计标准。此外还应了解对厂房的特殊要求。第22 页/共85 页第二十二页，共85 页。2.2.地形资料 地形资料3.3.库区及取水枢纽 库区及取水枢纽1/20001/

10、1000 1/20001/1000 的地形图。坝址轴线处 的地形图。坝址轴线处1/200 1/200 的地形图。的地形图。4.4.厂区枢纽处 厂区枢纽处1/500 1/500 的地形图。的地形图。5.5.厂房所在处 厂房所在处1/200 1/200 的地形图。的地形图。6.6.若为引水 若为引水(y(y nshu nshu)式电站，还应有 式电站，还应有1/20001/1000 1/20001/1000 引水 引水(y(y nshu nshu)线路带状地形图。线路带状地形图。7.7.工程地质和水文地质资料 工程地质和水文地质资料8.8.厂区地质分析报告及图纸。厂区地质分析报告及图纸。9.9.厂

11、区的地基覆盖层厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物 厂区的地基覆盖层厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物理力学指标等。理力学指标等。10.10.地下水活动情况。地下水活动情况。第23 页/共85 页第二十三页，共85 页。4.4.水文及水能资料5.5.站址的多年径流资料。6.6.水库的调洪方式，包括(boku)水库及大坝的各种水文及下泄流量，坝址及厂址处的水位 流量关系由线，尾水相应的校核、设计及最小的各特征水位值。7.7.厂区所在河流的泥沙资料、河流冰凌资料以及山洪泥石流等资料。8.8.电站的装机容量、机组台数、电站的最大最小和加权平均水头。9.9.电站的运行方式、输电方向、电压等级、输电距离等。第

12、24 页/共85 页第二十四页，共85 页。5.5.施工组织资料6.6.了解施工单位的施工技术水平，包括施工方法及设备，施工材料的运输条件，施工工期、施工单价等资料。7.7.机组与辅助设备资料8.8.主机组及总装图(立面和平面)及台数。9.9.发电机的尺寸和重量，冷却方式及通风道尺寸。10.10.水轮机型号、直径和重量，蜗壳和尾水管的型式和尺寸。11.11.变压器的台数、重量和尺寸。12.12.机旁盘、各种配电板、发电机引出线接地等装置图；油开关等的地脚螺栓基础(jch)图；调速器；高低压空气压缩机、水泵等尺寸及基础(jch)图；吊车的规格及技术资料。第25 页/共85 页第二十五页，共85

13、页。二、水电站厂房 二、水电站厂房(chngfng)(chngfng)设计程序 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：研究基础：河流规划和地区电力负荷发展预测研究内容：对拟建电站的建设条件进行研究，近期兴建的必要性、技术可行性和经济合理性。研究要求：对厂房不进行具体设计，只选定电站的规模，初选枢纽(shni)布置和厂房型式，绘出厂房在枢纽(shni)中的位置。第26 页/共85 页第二十六页，共85 页。2.2.可行性研究：3.3.研究基础：预可行性研究成果4.4.研究内容：通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数，决定建筑物

14、的型式(xn sh)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。5.5.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(xn sh)、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。第27 页/共85 页第二十七页，共85 页。3.3.招标设计：4.4.研究基础：可行性研究成果。5.5.研究内容：6.6.对可行性研究中的遗留问题进行必要的修改和补充，落实选定方案工程建设的技术、施工措施等。7.7.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(yoqi)以及永久设备购置

15、清单。8.8.编制招标文件。第28 页/共85 页第二十八页，共85 页。4.4.施工详图：5.5.研究基础：招标(zho bio)设计成果6.6.研究内容：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。7.7.研究要求：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(zho bio)设计中的基本决定，一般不会有重大改变。第29 页/共85 页第二十九页，共85 页。第三节 水轮(shu ln)发电机一、发电机类型及传力方式1、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(b fen)重量(发电机转子、励磁

16、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(b fen)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。第30 页/共85 页第三十页，共85 页。悬式发电机 悬式发电机第31 页/共85 页第三十一页，共85 页。2 2、伞式发电机 伞式发电机 n n 推力轴承位于转子下方，设在下机架上n n 发电机的传力方式为：n n 机组转动部分的重量 推力头和推力轴承 下机架 机座(j zu)。n n 上机架只支撑上导轴承和励磁机定子。n n 类型：n n 1.普通伞式：有上下导轴承 n n 2.半伞式:有上导轴承，无下导轴承 n n 3.全伞式:无上导轴承，有下导

17、轴承 第32 页/共85 页第三十二页，共85 页。(1)(1)普通 普通(p(p tng)tng)伞式 伞式有上下导轴承。传力方式为：机组转动部分(b fen)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。第33 页/共85 页第三十三页，共85 页。(2)(2)半伞式 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(dbn)以下。第34 页/共85 页第三十四页，共85 页。(3)(3)全伞式 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(zh chng)结构传到水轮机顶盖上，通过顶盖传给水轮机座环。第35 页/共85 页第三

18、十五页，共85 页。二、发电机的励磁 二、发电机的励磁(l c)(l c)系统 系统作用：向发电机转子供给形成磁场的直流电源。作用：向发电机转子供给形成磁场的直流电源。有直流电机励磁 有直流电机励磁(l c)(l c)和可控硅整流励磁 和可控硅整流励磁(l c)(l c)两种。两种。励磁 励磁(l c)(l c)系统：励磁 系统：励磁(l c)(l c)机、励磁 机、励磁(l c)(l c)盘 盘励磁 励磁(l c)(l c)机 机 直流发电机。励磁 直流发电机。励磁(l c)(l c)方式：方式：直接励磁 直接励磁(l c)(l c)系统，用励磁 系统，用励磁(l c)(l c)机 机(与发

19、电机同轴 与发电机同轴)产生磁；产生磁；可控硅整流励磁 可控硅整流励磁(l c)(l c)，可省去励磁，可省去励磁(l c)(l c)机，并降低厂房高 机，并降低厂房高度。度。励磁 励磁(l c)(l c)盘 盘 控制设备和自动调整装置的配电盘。作用 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 是：控制和调整水轮发电机的励磁(l c)(l c)电流。每台发电 电流。每台发电机一般有 机一般有35 35 块励磁 块励磁(l c)(l c)盘。盘。第36 页/共85 页第三十六页，共85 页。三、发电机的支承结构 三、发电机的支承结构(jigu)(jigu)(机座或机墩 机

20、座或机墩)1 机座作用：将发电机支承(zh chn)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。第37 页/共85 页第三十七页，共85 页。3 常见的机座(j zu)形式(1)(1)圆筒式机座：圆筒式机座：结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒，其壁厚在 结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒，其壁厚在1m 1m 以上。以上。优点：刚度较大，抗振、抗扭性能较好。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 缺点：水轮机直径较小时，水轮机的安装、维修(wixi)(wixi)、维护不方便、维护不方便 第38 页/共85

21、 页第三十八页，共85 页。(2)框架式机座：由环形(hun xn)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。一般用于中小型机组。第39 页/共85 页第三十九页，共85 页。(3)块体机座：适用于大型(dxng)机组，下部块体结构除了留有必要的通道意外，全部为混凝土。优点：混凝土的强度和刚度大。缺点：混凝土方量大。(4)钢机座：由钢结构组成。优点：发电机与水轮机直接配套，结构紧凑，安装方便，减少了复杂的钢筋混凝土工程缺点：消耗钢材较多，我国尚未采用。第40 页/共85 页第四十页，共85 页。(5)平行墙式

22、：适用于大型(dxng)机组，由平行的钢筋混凝土墙和横梁组成。特点：水轮机顶盖处宽敞，工作方便第41 页/共85 页第四十一页，共85 页。四、发电机的布置 四、发电机的布置(bzh)(bzh)型式 型式(1)定子外露式：发电机定子完全露出于发电机层地面以上。缺点：发电机层地板显得拥挤(yngj)，同时水轮机层高度小，不便其间布置夹层。采用较少。第42 页/共85 页第四十二页，共85 页。(2)上机架埋入式：发电机定子和上机架埋入发电机层楼板下机坑内。发电机层较宽敞，水轮机层高度大,采用较多。适用于单机容量在100MW 以上(yshng)的大型机组。第43 页/共85 页第四十三页，共85

23、页。(3)定子埋入式：发电机定子埋入发电机层楼板下机坑内，上机架外露。便于悬式发电机组的推力轴承检修。适用于单机容量(rngling)在数十万MW 的大型机组。第44 页/共85 页第四十四页，共85 页。第四节 水电站厂房(chngfng)的辅助设备 一、调速系统每台机组装设一套调速系统。调速设备组成：调速器柜、作用筒(接力器)、油压装置。三部分之间用管路联系。调速器柜。单机容量不同(b tn)，机型不同(b tn)，调速系统也不一样，调速柜的外形尺寸变化不大，一般为方形，尺寸为800mm800mm1900mm。它以机械的传动杆和油管与作用筒相联。调速柜多布置在发电机的上游侧。第45 页/共

24、85 页第四十五页，共85 页。2.2.作用筒(接力器)。作用筒是个油压活塞，大中型机组都采用(ciyng)两个，用来推转调节环。调节环带动导水叶来控制水轮机的引用流量，调节机组出力。第46 页/共85 页第四十六页，共85 页。3.3.油压装置。由压力油罐、储油槽和油泵组成。油罐内油压为2.5MPa，供推动活塞用。油压靠压缩空气维持，所以油桶内上部为压缩空气。工作后的油回到储油槽，罐内油量不足(bz)时，由油泵将油槽中的油打入罐内。油泵一般为两台，一台工作，一台备用。第47 页/共85 页第四十七页，共85 页。第48 页/共85 页第四十八页，共85 页。1 作用及分类 透平油 供给(gn

25、gj)机组轴承的润滑油和操作用的压力油，作用：润滑、散热及传递能量；绝缘油 供给(gngj)变压器、油开关等电气设备的，作用：绝缘、散热及灭弧。注：两种油的性质不同，应有两套独立的油系统，不能相混。二、油系统(xtng)第49 页/共85 页第四十九页，共85 页。2 2 组成 组成(z(z chn chn)及布置 及布置(1)油库 接受和贮存油地方，油库设有油罐。透平油的用油设备均在厂内，故透平油库一般(ybn)布置在厂内，只有在油量很大时才在厂外另设存贮新油的油库。绝缘油用量大的主变压器和开关站都在厂外，所以绝缘油库常布置在厂外主变压器和开关站附近。注：油库要特别注意防火，大于100 吨时

26、油库应设在厂外。第50 页/共85 页第五十页，共85 页。(2)(2)油处理室 油处理室 设有油泵和滤油机，有时还有油再生装置。一般设在油库旁。设有油泵和滤油机，有时还有油再生装置。一般设在油库旁。透平油与绝缘油常合用油处理室。相邻水电站可合用一套油 透平油与绝缘油常合用油处理室。相邻水电站可合用一套油处理设备。处理设备。(3)(3)中间排油槽 中间排油槽 当油库设于场外时，在厂房 当油库设于场外时，在厂房(ch(ch ngfng)ngfng)下部结构中布置中间 下部结构中布置中间排油槽，以存放各种设备排出来的污油。排油槽，以存放各种设备排出来的污油。(4)(4)补给油箱 补给油箱 设在主厂

27、房 设在主厂房(ch(ch ngfng)ngfng)的吊车梁下。当设备中的油有消耗时，的吊车梁下。当设备中的油有消耗时，从补给油箱自流补给新油。从补给油箱自流补给新油。第51 页/共85 页第五十一页，共85 页。(5)(5)废油槽。废油槽。在每台机组的最低点设废油槽，收集漏出的废油。在每台机组的最低点设废油槽，收集漏出的废油。(6)(6)事故油槽 事故油槽 当变压器、油开关、油库发生燃烧事故时迅速将油 当变压器、油开关、油库发生燃烧事故时迅速将油排走，以免事故扩大。油可排入事故油槽中或直接 排走，以免事故扩大。油可排入事故油槽中或直接排入下游河道。排入下游河道。事故油槽应布置在便于充油设备排

28、油的位置，并便 事故油槽应布置在便于充油设备排油的位置，并便于灭火。于灭火。(7)(7)油管 油管 油系统各部分的连接 油系统各部分的连接(linji)(linji)管路，常沿水轮机层的一 管路，常沿水轮机层的一侧布置干管。水管和油管要避免布置在电气设备上 侧布置干管。水管和油管要避免布置在电气设备上方。方。第52 页/共85 页第五十二页，共85 页。三、供水系统 三、供水系统1 1 供水系统分类 供水系统分类技术供水 技术供水 冷却及润滑。发电机的空气冷却器、机组导轴承和 冷却及润滑。发电机的空气冷却器、机组导轴承和推力轴承的油冷却器、水润滑导轴承、空气压缩机气缸冷却器、推力轴承的油冷却器

29、、水润滑导轴承、空气压缩机气缸冷却器、变压器的冷却设备 变压器的冷却设备(shbi)(shbi)等。耗水量最大的是发电机和变压器 等。耗水量最大的是发电机和变压器冷却用水，要求水质清洁、不含对管道和设备 冷却用水，要求水质清洁、不含对管道和设备(shbi)(shbi)有害的化 有害的化学成分。学成分。生活供水 生活供水 生活用水根据工作人员的多少决定。生活用水根据工作人员的多少决定。消防供水 消防供水 消防用水要求水流能喷射到建筑物的最高部位。消 消防用水要求水流能喷射到建筑物的最高部位。消防用水可从上游压力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，防用水可从上游压力管道、下游尾水渠或生活用水的水

30、塔取水，并且应设置两个水源。并且应设置两个水源。第53 页/共85 页第五十三页，共85 页。2 2 供水系统布置 供水系统布置(bzh)(bzh)n n 水源：压力管道、上游水库(shuk)、下游水泵、地下水源。n n 组成：水源、供水设备、水处理设备、管网和测量控制元件。n n 布置：管路应尽可能靠近机组，以缩短管线并减少水头损失。供水泵房应布置在水轮机层或以下的洞室内。为保证水质，用水管把水引向过滤设备，经过滤后再分配用水。第54 页/共85 页第五十四页，共85 页。3 3 供水方式 供水方式(fngsh)(fngsh)n n 水泵供水。当水电站的水头太低(水压力不够)或太高(需要减压

31、(jin y)设备)时。n n 自流供水。适用于水头在1260m 之间的水电站，但当水头大于40m 时需要减压(jin y)设备。坝后式厂房从水库引水，引水厂房从压力水管引水。n n 混合式供水。水电站水头变化较大时采用，高水头用自流方式，低水头时用水泵。第55 页/共85 页第五十五页，共85 页。四、排水系统 四、排水系统1、类型渗漏排水系统排除厂房内的生活用水、技术用水、阀门或建筑物及其他设备的渗漏水。发电机冷却用水等均自流排往下游(xiyu)。不能自流排除的则集中到集水井，再用水泵排到下游(xiyu)。检修排水系统机组检修时排空蜗壳和尾水管。首先关闭蝴蝶阀或进水闸门，将蜗壳及尾水管中的

32、水自流经尾水管排往下游(xiyu)。剩余部分利用检修排水泵排走。第56 页/共85 页第五十六页，共85 页。2 2、排水系统的布置、排水系统的布置(bzh)(bzh)n n 水泵集中在水泵房内，集水井设在水泵房的下层。n n 集水井通常布置在安装间下层、厂房一端、尾水管之间或厂房上游(shngyu)侧。n n 集水井的底部高程要足够低，以便自流集水。n n 每个集水井至少设2 台水泵，一台工作，一台备用。n n 一般要求渗漏排水和检修排水分开设置。第57 页/共85 页第五十七页，共85 页。3 3、检修、检修(ji(ji nxi)nxi)排水的方式 排水的方式n n 集水井：各尾水管与集水井之间用管道相连，并设阀门(f mn)控制。尾水管的积水可自流排入集水井。n n 集水廊道：在厂房的最低处沿纵轴向设置一条廊道，尾水管的积水直接排入廊道。廊道的容积较大，排除积水时间短。n n 分段排水：每两台机组之间设置集水井和水泵，构成一个检修排水系统。适用于较小的电站。n n 移动水泵：不设集水井，直接将移动水泵装在需要检修的机组处进行排水。适用于较小的电站。第58 页/共85 页第五十八页，共85 页。