1、第六節 主廠房的輪廓尺寸水電站主廠房空間尺寸的設計原則是在滿足設備布置和安裝、維護、運行、管理的前提下，盡量減小廠房尺寸，以降低造價。一、主廠房平面尺寸的確定(一) 主廠房的長度L= nL0 + L安 + L1機組段長度L0機組段長度是指相鄰兩臺機組中心線之間的距離，也稱為機組間距。機組段間距一般由下部塊體結構中水輪機蝸殼的尺寸控制，在高水頭水電站情況下也可能由發電機定子外徑控制。 (1) 當機組段間距由蝸殼尺寸控制時：L0 = 蝸殼平面尺寸 + 2ll蝸殼外的混凝土結構厚度。混凝土蝸殼一般取0.81.0m，金屬蝸殼一般可取12m，邊機組段一般取13m。(2) 當機組段間距由發電機定子外徑控制

2、時L0 = D風 + dD風發電機風罩外緣直徑；d相鄰兩風罩外緣之間通道的寬度，一般取1.52.0m。機組段長度應綜合考慮廠房分縫、蝸殼和尾水管厚度的影響，水輪機層和發電機層的布置要求，包括排架柱的布置、調速器接力器坑布置要求、樓梯、樓板孔洞和梁格系統布置的要求。為了減小機組間距，最好不將調速器、油壓裝置和樓梯等布置在兩臺機組中間。2邊機組段加長L =(0.11.0)D1由于遠離安裝間一端的機組段外側有主廠房的端墻，為了使機組設備和輔助設備處于橋吊工作范圍內，邊機組段需要加長L。3安裝間長度安裝間的寬度一般與主廠房相同，安裝間的長度一般取L安(1.0l.5) L0。 要求：廠房長度是整數，立柱

3、的間距要求基本等間距。(二) 主廠房的寬度主廠房寬度示意圖可以機組中心線為界，將廠房寬度分為上游側寬度Bs和下游側寬度Bx。則廠房總寬度為 B=Bx+Bs在確定Bs和Bx時，應分別考慮發電機層、水輪機層和蝸殼層三層的布置要求。(1) 發電機層：首先決定吊運轉子(帶軸)的方式，若由下游側吊運，則廠房下游側寬度主要由吊運之轉子寬度決定。若從上游側吊運，則上游側較寬。此外，發電機層交通應暢通無阻。一般主要通道寬23m，次要通道寬12m。在機旁盤前還應留有1m寬的工作場地，盤后應有0.81m寬的檢修場地，以便于運行人員操作。(2) 水輪機層：一般上下游側分別布置水輪機輔助設備(即油水氣管路等)和發電機

4、輔助設備(電流電壓互感器、電纜等)。以這些設備布置后，不影響水輪機層交通來確定水輪機層的寬度。(3) 蝸殼層：一般由設置的檢查廊道、進人孔等確定寬度。蝸殼和尾水管進人孔的交通要通暢，集水井水泵房設置應有足夠的位置，以此確定蝸殼層平面寬度。(4) 吊車標準寬度Lk：當寬度基本確定后，最后要根據尺寸相近的吊車標準寬度Lk驗證，廠房寬度必須滿足吊車安裝的要求。注：一般在高水頭電站中，常由發電機層布置要求確定廠房的寬度，而在低水頭水電站中常由下部塊體結構確定廠房寬度。 要求：重點計算水輪機層、發電機層。(三) 主廠房的高度及各層高程的確定水輪機安裝高程是水電站廠房的控制高程，首先要確定水輪機的安裝高程

5、。1水輪機的安裝高程 (m) X=b0/2 混流式水輪機 X=0.41D1 軸流式水輪機 安裝高程還要考慮廠房地基、尾水管的淹沒。三個方面都要滿足。水輪機的安裝高程確定以后，就可以依據結構和設備的布置要求確定各層高程了。2主廠房基礎開挖高程=-( h3+h2+ h1)(h2+h3)尾水管的尺寸；h1尾水管底板混凝土厚度 (根據地基性質和尾水管結構形式而定)3水輪機層地面高程=+ h4h4=蝸殼進口半徑+蝸殼頂部混凝土層厚度。金屬蝸殼頂部混凝土一般不低于1.0m，混凝土蝸殼頂板厚根據結構計算決定。4發電機裝置高程=+h5h6h5發電機機墩進人孔高度 (一般取1.8m2.0m)；還須滿足水輪機層附

6、屬設備油氣水管道和發電機出線布置要求的高度。h6進人孔頂部厚度混凝土厚度(一般為1.0m左右)， 5發電機層樓板高程發電機層地面高程除應滿足發電機層布置要求外，還應考慮水輪機層設備布置及母線電纜的敷設和下游尾水位影響。一般情況下，發電機層樓板高程應滿足下列條件：(1) 保證水輪機層的凈高不少于3.54.0m，否則發電機出線和油氣水管道布置困難。如果發電機層樓板面與水輪機層地面之間加設出線層，則出線層底面到水輪機層地面凈高也不宜少于3.5m。(2) 保證下游設計洪水不淹廠房。一般情況下，發電機層樓板面和裝配場樓板面高程齊平。(3) 當河流洪水期與枯水期水位相差懸殊，若將發電機層樓板面設在下游設計

7、洪水位以上是不經濟的。不僅會增加廠房下部結構部分的混凝土工程量。將發電機層樓板面高程布置在下游設計洪水位以下。在廠房大門和對外的交通口，設置臨時性插板以擋洪水；沿進廠的交通道路設防水墻；6起重機(吊車)的安裝高程（重機的安裝高程是指吊車軌頂高程)h7發電機定子高度和上機架高度之和(如果發電機定子為埋入式布置，h7就僅為上機架的高度)；h8吊運部件與固定的機組或設備間的垂直凈距；固定的機組、設備、墻、柱、地面之間保持水平凈距0.3m，垂直凈距0.61.0m(如采用剛性夾具，垂直凈距可減小為0.250.5m)h9最大吊運部件的高度(往往是發電機轉子帶輪或水輪機轉輪帶軸)；h10吊運部件與吊鉤間的距

8、離(一般在1.01.5m左右)，取決于發電機起吊方式和掛索、卡具；h11主鉤最高位置(上極限位置)至軌頂面距離，可從起重機要參數表查出。7屋頂高程屋頂高程應根據屋頂結構尺寸和形式確定，并應滿足起重機部件安裝與檢修、廠房吊頂和照明設施布置等要求。C+ h12+ h13h12小車高度；h13為檢修吊車需要在小車上方留有距離，一般取0.5m。第七節 副廠房布置為了保證機組正常運行，在主廠房近旁布置的各種輔助機電設備、控制、試驗、管理和運行人員工作和生活的房間，稱為副廠房。一、副廠房的組成副廠房的組成、面積和內部布置取決于電站裝機容量、機組臺數、電站在電力系統中的作用等因素。大型水電站的副廠房，按性質

9、可分為三類：(一) 直接生產副廠房中央控制室，繼電保護盤室，電纜室，蓄電池室，酸室和套間，蓄電池的通風機室，充電機室，計算機室，載波通訊室，油、水、氣系統，廠內變壓器室，巡回檢測裝置室等。(二) 檢修試驗副廠房繼電保護試驗室，精密儀器試驗室，測量表計試驗室，高壓試驗室，電工修理間，機械修理間，電氣工具間，油化驗室，水化實驗室等。(三) 工作生活副廠房交接班室，運行分場，檢修分場，水工分場，總工程師室，廠長室，生產技術科，會議室，資料室，廁所、盥洗室。二、副廠房的位置副廠房的位置應緊靠主廠房，基本上布置在主廠房的上游側，下游側和端部，可集中一處，也可分兩處布置。1副廠房設在主廠房的上游側優點：布

10、置緊湊，電纜短，監視機組方便，主廠房下游側采光通風條件良好。缺點：電氣設備線路與進水系統設備互相交叉干擾，引水道可能要增長。適用：引水式、壩后式水電站，壩后式廠房主要是利用廠壩之間的空間。 2副廠房設在主廠房的下游側優點：電氣設備的線路集中在下游側，與水輪機進水系統設備互不交叉干擾，監視機組方便；缺點：影響主廠房的通風和采光；尾水管的振動影響較嚴重，由于發電機引出母線和變壓器布置在主廠房的下游側，容易引起電氣設備的誤操作，運行人員的工作環境不好。副廠房布置在下游側需延長尾水管的長度，相應增加廠房下部結構尺寸和工程量。 適用：于河床式水電站。如葛洲壩、富春江水電站。3副廠房設在主廠房靠對外交通的

11、一端優點：主副廠房的總寬度較小，采光通風良好，給運行人員創造了良好的工作條件，能適應電站分期建設、初期發電的特點，運行與機電設備安裝干擾小， 可以減輕機組噪音對中央控制室的影響。缺點：母線與電纜線路較長，投資加大，當機組臺數較多時，監視、維護距離較長。適用：于引水式電站。 副廠房位置要求按教科書壩后式廠房布置，要求寫出你布置方案的優缺點。四、 廠房結構的分縫和止水1分縫沉降伸縮縫為防止廠房地基不均勻沉陷，減小下部結構受基礎約束產生的溫度和干縮應力，沿廠房長度方向設置的伸縮縫和沉降縫(永久縫)。特點：一般都是貫通至地基，只在地基相當好時，伸縮縫才僅設在水上部分，但也需每隔數道伸縮縫設一道貫通地基

12、的沉降伸縮縫。施工縫根據施工條件設置的混凝土澆筑縫(臨時縫)。 (1) 巖基上大型廠房通常一臺機組段設一永久縫，中小型水電站可增至23臺機組設一條永久縫。(2) 在安裝間與主機房之間、主副廠房高低跨分界處，由于荷載懸殊，需設沉降縫。(3) 壩后式廠房的廠壩之間常沿整個廠房的上游外側設一條貫通地基的縱縫。永久縫的寬度一般為12cm，軟基上可寬一些，但不超過6cm。2止水廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水材料，以防止在施工或運行中被泥沙或雜物填死和風雨對廠房內部的侵襲。廠房水下部的永久縫應設置止水，以防止沿縫隙的滲漏，重要部位設兩道止水，中間設瀝青井。止水布置主要取決于廠房類型、結構

13、特點、地基特性等，應采用可靠、耐久而經濟的止水型式。安裝間的布置(一) 安裝間的位置與高程 1安裝間的位置安裝間一般均布置在主廠房有對外道路的一端。對外交通通道必須直達安裝間，車輛直接開入安裝間以便利用主廠房內橋吊卸貨。水電站對外交通運輸道路可以是鐵路、公路或水路。對于大中型水電站，由于部件大而重，運輸量又大，所以常建設專用的鐵路線，中小型水電站多采用公路。2安裝間的高程安裝間的高程主要取決于對外道路的高程及發電機層樓板的高程。安裝間最好與對外道路同高，均高于下游最高水位，以保持洪水期對外交通暢通無阻。安裝間最好也與發電機層同高，以充分利用場地，安裝檢修工作方便。當水電站的下游尾水過高時，發電

14、機層樓板常低于下游最高尾水位，從而也低于對外道路，這時可以有以下幾種方案： (1) 安裝間與對外道路同高，均高于發電機層。洪水期對外交通可保持通暢，但安裝間與發電機層相鄰部分的場面不能加以充分利用，安裝間可能因之要稍加長些，同時橋吊的安裝高程將取決于在安裝間處吊運最大部件的要求，整個主廠房將加高。(2) 安裝間與發電機層同高，均低于下游最高水位。一是在對外道路在靠近廠房處下坡，由低于下游最高水位處起在路邊筑擋水墻，擋水墻一直接主廠房。這種方式的好處是可保持對外交通通暢，但下游水位很高時擋水墻的工程量將太大。二是將主廠房大門做成擋水閘門，洪水時將大門關閉，斷絕對外運輸，值班人員可由高處的通道進入

15、廠房。(3) 安裝間與發電機層同高，而在安裝間上專門劃出一塊貨車停車卸貨處，此停車處高于安裝間而與對外道路同高。這時安裝間場面不能充分利用，而廠房的高度可能取決于卸貨的要求。(二) 安裝間的面積和布置1安裝間的面積安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安裝間的面積就決定了它的長度。安裝間的面積可按一臺機組擴大性檢修的需要確，一般考慮放置四大部件，即發電機轉子、發電機上機架、水輪機轉輪、水輪機頂蓋。四大部件要布置在主鉤的工作范圍內，其中發電機轉子應全部置于主鉤起吊范圍內。發電機轉子和水輪機轉輪周圍要留有12m的工作場地。在缺乏資料時，安裝間的長度可取1.25l.5倍機組段長；多機組電站，安裝間面積可根據需要增大或加設副安裝間。2安裝間的布置安裝間的大門尺寸要滿足運輸車輛進廠要求，如通行標準軌距的火車，其寬度不小于4.2m，高度不小于5.4m。通行載重汽車的大門寬度不小于3.3m，高度不小于4.5m。發電機轉子放在安裝間上時軸要穿過地板，地板上在相應位置要設大軸孔，面積