第五节 主厂房的轮廓尺寸在线视频

第九章 水电站厂房
第五节 主厂房的轮廓尺寸
同学们
大家好！在前面的课程中我们学习了水电站厂房内主要设备及布置的相关知识
那么
要把这些设备放在厂房中
厂房的长、宽、高等尺寸定为多少合适呢
答案将在本节课中揭晓

厂房由主机房、安装间、副厂房组成
主机房和安装间称主厂房
但小型水电站一般不建副厂房
主厂房的尺寸取决于机组段和安装间的尺寸
机组段的长及宽一般取决于下部块体结构的尺寸
在确定主厂房轮廓时
需要对主厂房的长、宽和各高程进行计算
我们应在满足设备布置和安装、维护、运行、管理的前提下
尽量减小厂房尺寸
以降低造价

我们首先来了解一下主厂房的长度是如何确定的
主厂房长度L与机组段长度L0、安装间长度L安、边机组段长度L1以及机组台数n有关
具体计算公式为
主厂房长度等于（n-1）倍的机组段长度加上安装间的长度、再加上边机组段长度
在这个计算公式中
有三个未知量需要我们确定
分别是机组段长度、安装间长度以及边机组段长度
那么
该如何求得上述三个未知量呢
我们先来学习机组段长度的计算方法

机组段长度是相邻两台机组中心线之间的距离
也称为机组间距
机组段长度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


当机组段间距由蜗壳尺寸控制时
机组段长度L0等于蜗壳平面尺寸加上2倍的蜗壳外混凝土厚度
这个厚度混凝土蜗壳一般取0.8—1.0m、金属蜗壳一般取1—2m

当机组段间距由发电机定子外径控制时
机组段长度L0等于发电机风罩外缘直径加上相邻两风罩外缘之间通道的宽度
相邻两风罩外缘之间通道的宽度d一般取1.5—2.0m

机组段长度L0的确定还需考虑以下两个因素
一是水轮机层和发电机层的布置要求
包括排架柱、调速器、接力器坑布置要求
楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置的要求；二是为了减小机组间距
尽量不将调速器、油压装置和楼梯等布置在两台机组中间

对于边机组段长度L1的确定
如果边机组段外侧有主厂房的端墙
那么为了使机组设备和辅助设备处于桥吊工作范围内
边机组段需要在机组段长度L0的基础上再加长△L
△L等于0.2-1.0倍的转轮直径

安装间一般布置在主厂房有对外道路的一端
大家知道这是为什么吗
因为对外交通通道必须直达安装间
车辆直接开入安装间以便利用主厂房内桥吊卸货
安装间与主厂房同宽以便桥吊通行
所以安装间的面积就决定了它的长度
当缺乏资料时
安装间长度可取1.0～l.5倍机组段长；水轮机转轮直径小时取小值
大时取大值；混流式水轮机及悬式发电机可取小值
轴流式及伞式发电机取大值

安装间的面积可按一台机组扩大性检修的需要确定
一般考虑放置转子、上机架、转轮和顶盖四大部件
该平面图上安装间中的四个圆即为四大部件示意图
四大部件要布置在主钩的工作范围内
其中转子应全部置于主钩起吊范围内
转子和转轮周围要留有1～2m的工作场地
对于多机组电站
需两台同时安装或检修
应加大长度；地板相应位置应设置主轴孔
孔下设主轴承台

在确定厂房宽度时
以机组中心线为界
将厂房宽度分为上游侧宽度BS和下游侧宽度BX
则厂房总宽度B等于上游侧宽度与下游侧宽度之和
上游侧宽度及下游侧宽度计算公式如下
其中风罩外壁混凝土的厚度一般取0.3~0.4m

在确定A1和A2时
应分别考虑发电机层、水轮机层和蜗壳层三层的布置要求
一般在高水头电站中
常由发电机层布置要求确定厂房的宽度
而在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度
当宽度基本确定后
必须根据尺寸相近的吊车标准进行宽度验证
厂房宽度必须满足吊车安装的要求

在学习了主厂房长度及宽度的确定方法后
我们接着来学习一下主厂房各层高程及高度的确定方法
如图所示
水电站厂房有水轮机安装高程、基础开挖高程、发电机层楼板高程等多种高程

但是最先确定的高程是水轮机安装高程
这样做是因为水轮机安装高程是水电站厂房的控制高程
只有在水轮机安装高程确定之后
其他各层高程才可以依据结构和设备的布置要求确定
水轮机安装高程等于设计尾水位加上吸出高度、再加上与水轮机型式相关的参数X

主厂房基础开挖高程等于水轮机安装高程减去尾水管直锥段高度h3与弯肘段高度h2之和
再减去尾水管底板混凝土厚度h1
式中
h1根据地基性质和尾水管结构形式而定
一般取1~2m

水轮机层地面高程等于水轮机安装高程加上蜗壳进口半径与蜗壳顶部混凝土层厚度之和
金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m
混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定

发电机装置高程等于水轮机层地面高程加上发电机机墩进人孔高度h5
再加上进人孔顶部混凝土厚度
式中
h5须满足水轮机层油气水管道和发电机出线布置要求的高度
一般取1.8m—2.0m；h6一般为1.0m左右

发电机层楼板高程除应满足发电机层布置要求外
还应满足下列条件
一是保证与水轮机层之间的净高不少于3.5～4.0m
否则会给发电机出线和油气水管道布置带来困难；二是保证下游设计洪水不淹厂房
一般情况下
发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平
三是当河流洪水期与枯水期水位相差悬殊时
可以将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下
但是必须在厂房大门和对外的交通口设置临时性插板以挡洪水
也需要沿进厂的交通道路设防洪墙
这是因为若将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上会增加厂房下部结构的混凝土工程量
不经济

吊车轨顶高程计算公式如下
式中h7指发电机定子和上机架高度之和
如为定子埋入式布置
h7仅为上机架的高度；h8指吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距
一般取0.6～1.0m
如采用刚性吊具
可减小为0.25～0.5m；h9指最大吊运部件的高度；h10指吊运部件与吊钩间的距离
取决于发电机起吊方式和挂索或卡具
一般为1.0～1.5m；h11指主钩最高位置至轨顶面距离
可从起重机参数表查出

屋顶高程应根据屋顶结构尺寸和形式确定
并应满足起重机部件安装与检修、厂房吊顶和照明设施布置等要求
具体计算公式如下
等于吊车轨顶高程加上小车高度h12
再加上为检修吊车而在小车上方留有距离h13
h13一般取0.5m

学习过前面的内容
我们就能确定厂房的长度、宽度和高度
由于水电站厂房内各机电设备安装高程的要求不同
同时考虑到便于安装、运行、维护和检修
我们通常将水电站厂房沿高度方向分为数层
该图是水电站厂房的横剖面图
从这幅图可以看出
该水电站主厂房在高度方面分为发电机层、出线层、水轮机层、蜗壳及尾水管层

在发电机层平面图中
可以大致看到厂房的三个部分
主厂房、 副厂房和安装场
主厂房内共有4台水轮发电机
每台发电机的上游侧布置了调速设备、兼做吊物孔的主阀吊孔
靠近墙的位置布置了机旁盘
在两台机组之间和端机组上游侧靠墙各设一座楼梯
都可通向出线层
此外
在主厂房东端墙外设有上桥吊的楼梯一座

发电机出线层平面图中
我们可以看到有内呈圆形、外呈八角形的4台机组的机座
在每台机座的上游侧设有发电机中性点装置、母线出线道和发电机层相对应的主阀吊孔
在吊孔旁靠墙布置了励磁校正器盘
东端布置了空压机室
在靠装配厂下游侧设有通向装配场下层楼梯
对应发电机层和水轮机层处也设有可上下的楼梯、以及进入水轮机机坑的台阶
在装配场下层布置了储油和油净化室
在主厂房下游东端墙外设有尾水闸门室

在水轮机平面图中
我们可以看到4台机组的机墩
蝴蝶阀及其接力器、旁通管、水轮机导叶接力器、蜗壳进人孔、水泵吊孔
每台机上游侧布置的一台供油压装置使用的空压机
还可看到各相应的楼梯和悬梯、事故油槽进人孔等

在厂房尾水管和蜗壳层平面图中
可以看到
在3号机的上游侧
布置了集水井和两台互为工作和备用的水泵
还可看到每台机的检修排水管道、每台机组的漏油装置和事故油槽、蜗壳进人孔以及尾水管进人孔等

同学们
今天的课就到这里
下一章我们将学习其他章节的知识点
谢谢大家
再见！

同学们

大家好！

在前面的课程中我们学习了

水电站厂房内主要设备及布置的相关知识

那么

要把这些设备放在厂房中

厂房的长、宽、高等尺寸定为多少合适呢

答案将在本节课中揭晓

厂房由主机房、安装间、副厂房组成

主机房和安装间称主厂房

但小型水电站一般不建副厂房

主厂房的尺寸取决于机组段和安装间的尺寸

机组段的长及宽一般取决于下部块体结构的尺寸

在确定主厂房轮廓时

需要对主厂房的长、宽和各高程进行计算

我们应在满足设备布置和安装、维护、运行、

管理的前提下

尽量减小厂房尺寸

以降低造价

我们首先来了解一下主厂房的长度是如何确定的

主厂房长度L与机组段长度L0、安装间长度L安、

边机组段长度L1以及机组台数n有关

具体计算公式为

主厂房长度等于（n-1）倍的机组段长度

加上安装间的长度、再加上边机组段长度

在这个计算公式中

有三个未知量需要我们确定

分别是机组段长度、安装间长度以及边机组段长度

那么

该如何求得上述三个未知量呢

我们先来学习机组段长度的计算方法

机组段长度是相邻两台机组中心线之间的距离

也称为机组间距

机组段长度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

当机组段间距由蜗壳尺寸控制时

机组段长度L0等于蜗壳平面尺寸加上2倍的

蜗壳外混凝土厚度

这个厚度混凝土蜗壳一般取0.8—1.0m、

金属蜗壳一般取1—2m

当机组段间距由发电机定子外径控制时

机组段长度L0等于发电机风罩外缘直径

加上相邻两风罩外缘之间通道的宽度

相邻两风罩外缘之间通道的宽度d一般取1.5—2.0m

机组段长度L0的确定还需考虑以下两个因素

一是水轮机层和发电机层的布置要求

包括排架柱、调速器、接力器坑布置要求

楼梯、楼板孔洞和梁格系统布置的要求；

二是为了减小机组间距

尽量不将调速器、油压装置和楼梯等

布置在两台机组中间

对于边机组段长度L1的确定

如果边机组段外侧有主厂房的端墙

那么为了使机组设备和辅助设备处于桥吊工作范围内

边机组段需要在机组段长度L0的基础上再加长△L

△L等于0.2-1.0倍的转轮直径

安装间一般布置在主厂房有对外道路的一端

大家知道这是为什么吗

因为对外交通通道必须直达安装间

车辆直接开入安装间以便利用主厂房内桥吊卸货

安装间与主厂房同宽以便桥吊通行

所以安装间的面积就决定了它的长度

当缺乏资料时

安装间长度可取1.0～l.5倍机组段长；

水轮机转轮直径小时取小值

大时取大值；混流式水轮机及悬式发电机可取小值

轴流式及伞式发电机取大值

安装间的面积可按一台机组扩大性检修的需要确定

一般考虑放置转子、上机架、转轮和顶盖四大部件

该平面图上安装间中的四个圆即为四大部件示意图

四大部件要布置在主钩的工作范围内

其中转子应全部置于主钩起吊范围内

转子和转轮周围要留有1～2m的工作场地

对于多机组电站

需两台同时安装或检修

应加大长度；地板相应位置应设置主轴孔

孔下设主轴承台

在确定厂房宽度时

以机组中心线为界

将厂房宽度分为上游侧宽度BS和下游侧宽度BX

则厂房总宽度B等于上游侧宽度与下游侧宽度之和

上游侧宽度及下游侧宽度计算公式如下

其中风罩外壁混凝土的厚度一般取0.3~0.4m

在确定A1和A2时

应分别考虑发电机层、水轮机层和

蜗壳层三层的布置要求

一般在高水头电站中

常由发电机层布置要求确定厂房的宽度

而在低水头水电站中常由下部块体结构确定厂房宽度

当宽度基本确定后

必须根据尺寸相近的吊车标准进行宽度验证

厂房宽度必须满足吊车安装的要求

在学习了主厂房长度及宽度的确定方法后

我们接着来学习一下主厂房各层高程及高度的确定方法

如图所示

水电站厂房有水轮机安装高程、基础开挖高程、

发电机层楼板高程等多种高程

但是最先确定的高程是水轮机安装高程

这样做是因为水轮机安装高程是水电站厂房的控制高程

只有在水轮机安装高程确定之后

其他各层高程才可以依据结构和设备的布置要求确定

水轮机安装高程等于设计尾水位加上吸出高度

再加上与水轮机型式相关的参数X

主厂房基础开挖高程等于水轮机安装高程

减去尾水管直锥段高度h3与弯肘段高度h2之和

再减去尾水管底板混凝土厚度h1

式中

h1根据地基性质和尾水管结构形式而定

一般取1~2m

水轮机层地面高程等于水轮机安装高程加上

蜗壳进口半径与蜗壳顶部混凝土层厚度之和

金属蜗壳顶部混凝土一般不低于1.0m

混凝土蜗壳顶板厚根据结构计算决定

发电机装置高程等于水轮机层地面高程加上

发电机机墩进人孔高度h5

再加上进人孔顶部混凝土厚度

式中

h5须满足水轮机层油气水管道和发电机出线

布置要求的高度

一般取1.8m—2.0m；h6一般为1.0m左右

发电机层楼板高程除应满足发电机层布置要求外

还应满足下列条件

一是保证与水轮机层之间的净高不少于3.5～4.0m

否则会给发电机出线和油气水管道布置带来困难；

二是保证下游设计洪水不淹厂房

一般情况下

发电机层楼板面和装配场楼板面高程齐平

三是当河流洪水期与枯水期水位相差悬殊时

可以将发电机层楼板面高程布置在下游设计洪水位以下

但是必须在厂房大门和对外的交通口

设置临时性插板以挡洪水

也需要沿进厂的交通道路设防洪墙

这是因为若将发电机层楼板面设在

下游设计洪水位以上会增加厂房下部结构的混凝土工程量

不经济

吊车轨顶高程计算公式如下

式中h7指发电机定子和上机架高度之和

如为定子埋入式布置

h7仅为上机架的高度；h8指吊运部件与

固定的机组或设备间的垂直净距

一般取0.6～1.0m

如采用刚性吊具

可减小为0.25～0.5m；h9指

最大吊运部件的高度；h10指吊运部件与吊钩间的距离

取决于发电机起吊方式和挂索或卡具

一般为1.0～1.5m；h11指主钩最高位置至轨顶面距离

可从起重机参数表查出

屋顶高程应根据屋顶结构尺寸和形式确定

并应满足起重机部件安装与检修、

厂房吊顶和照明设施布置等要求

具体计算公式如下

等于吊车轨顶高程加上小车高度h12

再加上为检修吊车而在小车上方留有距离h13

h13一般取0.5m

学习过前面的内容

我们就能确定厂房的长度、宽度和高度

由于水电站厂房内各机电设备安装高程的要求不同

同时考虑到便于安装、运行、维护和检修

我们通常将水电站厂房沿高度方向分为数层

该图是水电站厂房的横剖面图

从这幅图可以看出

该水电站主厂房在高度方面分为发电机层、

出线层、水轮机层、蜗壳及尾水管层

在发电机层平面图中

可以大致看到厂房的三个部分

主厂房、 副厂房和安装场

主厂房内共有4台水轮发电机

每台发电机的上游侧布置了调速设备、

兼做吊物孔的主阀吊孔

靠近墙的位置布置了机旁盘

在两台机组之间和端机组上游侧靠墙各设一座楼梯

都可通向出线层

此外

在主厂房东端墙外设有上桥吊的楼梯一座

发电机出线层平面图中

我们可以看到有内呈圆形、外呈八角形的4台机组的机座

在每台机座的上游侧设有发电机中性点装置、

母线出线道和发电机层相对应的主阀吊孔

在吊孔旁靠墙布置了励磁校正器盘

东端布置了空压机室

在靠装配厂下游侧设有通向装配场下层楼梯

对应发电机层和水轮机层处也设有可上下的楼梯、

以及进入水轮机机坑的台阶

在装配场下层布置了储油和油净化室

在主厂房下游东端墙外设有尾水闸门室

在水轮机平面图中

我们可以看到4台机组的机墩

蝴蝶阀及其接力器、旁通管、水轮机导叶接力器、

蜗壳进人孔、水泵吊孔

每台机上游侧布置的一台供油压装置使用的空压机

还可看到各相应的楼梯和悬梯、事故油槽进人孔等

在厂房尾水管和蜗壳层平面图中

可以看到

在3号机的上游侧

布置了集水井和两台互为工作和备用的水泵

还可看到每台机的检修排水管道、

每台机组的漏油装置和事故油槽、

蜗壳进人孔以及尾水管进人孔等

同学们

今天的课就到这里

下一章我们将学习其他章节的知识点

谢谢大家

再见！