厂房布置设计讲课简化.ppt
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1、第十二章 厂房的布置设计,一、水电站厂房布置设计步骤水电站厂房布置设计又称建筑设计,包括平面设计、剖面设计以及立面设计。1、初步设计阶段:提出设计方案,在水电站厂房主要机电设备已经基本确定的条件下,进行厂房布置、选定建筑材料和结构方案,分析各方案在技术上、经济上的合理性,提出概算书及厂房各层平面图、横剖面图、纵剖面图、各向立面图和说明书等。,2、技术设计阶段(大型比较复杂的工程):在初步设计的基础上,进一步确定厂房水工、机械、电气各工种间的技术问题,并共同研究和协调。厂房技术设计图纸,仍类似初步设计那些图,但要标明详细尺寸,编制技术说明书。3、施工图设计阶段:满足施工要求,即在初步设计、技术设
2、计的基础上,综合水、电、机、建各个工种相互核实校对,把满足厂房工程施工的具体要求反映在图纸中,编制工程说明书、结构计算书和预算书。,12.1厂房布置设计所需的基本资料一、地形资料二、工程地质和水文地质资料三、水文资料四、气象资料五、水能规划资料六、主机组和机电设备资料(1)机组总装配图,水轮机型号、转子直径、重量(带轴),水轮发电机型号、尺寸、重量(带轴),蜗壳和尾水管尺寸,水轮发电机冷却方式和通风道尺寸。,六、主机组和机电设备资料(2)调速器型号和尺寸,进水阀的外形尺寸及重量,各种辅助设备(油、气、水)的型号、台数、重量和尺寸。(3)起重机型号、尺寸、额定起重量,跨度,起升高度等。(4)主变
3、压器及厂用变压器型号、台数、重量和尺寸。(5)低压油开关型号、台数、重量和尺寸。(6)变电站面积和技术要求。七、厂房的设计标准及对厂房的特殊要求八、建筑材料供应和交通运输情况,12.2主厂房的平面设计主厂房的长度、宽度尺寸,主要取决于:水轮发电机定子及风罩墙、水轮机蜗壳、尾水管、调速设备系统的布置,以及主要设备的装卸方法和安装、检修、运行管理的要求,同时还应考虑到结构布置和立面的艺术处理等问题。,一、主厂房的长度1、机组段长度L1的确定(1)定义:相邻两台机组中心线之间的距离,也称为机组间距。L1=L+x+L-x(12-1)式中:L+x为机组段+x方向的最大长度;L-x为机组段-x方向的最大长
4、度。,2、端(边)机组段长度L2的确定(1)定义:指在与装配场不同一端的机组段。与装配场相邻的机组段长度和前述的机组段长度相同。,当采用一台起重机吊装发电机转子或进水阀时,应保证机组中心线或进水阀中心线在吊钩极限位置以内,并留裕量。当采用两台起重机吊装发电机转子时,应保证机组中心线在起吊平衡梁的位置以内并有裕量。,蜗壳层平面图,3、装配场(安装间)(1)位置:一般位于厂房靠交通道的一端。特殊情况下,当机能台数较多时,厂房两端都设装配场。地下式厂房,也可以将装配场设在机组中间。,(3)装配场宽度一般与主厂房相同,以便利用起重机沿主厂房纵向运行。,(3)装配场长度L装=(1.0l.5)L1(1)H
5、L和悬式水轮发电机:采用偏小值。(2)轴流式水轮机和伞式水轮发电机、贯流式机组:采用偏大值。,(3)最后尺寸应满足在起重机主钩起吊范围内,能容纳一台机组扩大性大修的要求。通常包括发电机转子、发电机上机架、水轮机转轮和水轮机顶盖等四大件的存放,及相应的工作场地和运输工具。,发电机转子直径周围应留2.0m间隙,以供安装磁极之用。装配场楼板留有孔口,孔径比主轴法兰直径大0.5m,在不进行转子装配或检修期间,孔洞盖上铁板或混凝土板。,发电机上机架周围留有1.0m间隙,供作通道用。水轮机顶盖及转轮周围留有1.0m间隙,供作通道用。,大中型水电站,在装配场需设变压器检修坑。变压器坑的尺寸是变压器拆去散热器
6、后的外形尺寸每侧各加0.25m,坑的位置可与上述的四大件相重叠,因为并不同时进行检修。,装配场设有进厂大门,布置在厂房下游侧或山墙上,其尺寸由运输车辆运进最大部件而定,门向外开。如通行标准轨距火车,大门宽4.2m,高5.4m。通行载重汽车宽 3.3m,高 4.5m。如主变压器需进厂检修,大门尚需根据主变压器尺寸确定。,主厂房的总长度L:,式中:n机组台数;L端机组段附加长度;L1机组段长度;L2装配场长度。,二、主厂房的宽度以机组中心线为界,将厂房宽度分为上游侧宽度Bs和下游侧宽度Bx,则厂房总宽度为:B=Bx+Bs(12-2),3=0.3-0.4m,(12-3),A的取值主要由发电机层及蜗壳
7、层布置决定。,阀室净宽一般45m,1、厂房内设备的布置要求 若转子(带轴)由下(上)游侧吊运,则该侧宽度主要由转子宽度决定。金属蜗壳,发电机转子一般从下游吊运。,(1)调速系统设备。一般布置在发电机上游侧。调速器操作柜和油压装置尽量靠近,避免跨机组段布置,并与水轮机层接力器位置相适应。,调速器操作柜、机旁盘、励磁盘等布置时尽量靠一侧布置,另一侧可以节省空间。,(2)水轮发电机。定子外露。,定子埋入。,上机架埋入。,(5)楼梯通常每两台机组之间设钢筋混凝土楼梯一座。大型水电站厂房的机组段较长时,每台机组设一座楼梯。楼梯净宽1.2m,坡度以34-38为宜。由发电机层到水轮机层至少设两个楼梯,分设在
8、主厂房的两端。,(6)吊阀孔。进水阀设在主厂房内时需设置。孔一般为矩形,尺寸比阀体外形尺寸每侧加0.25m。,(7)交通道。水轮发电机的上、下游侧应留有2-2.5m的交通道,各种设备间也必须保持运行巡视和检修需要而留的距离。,(8)起重设备。起重机的主、副吊钩极限位置离厂房四周墙壁之间有一定的距离(图12-8)。厂房内所有需要利用它来吊运的较重设备和部位,都应布置在它的工作范围内。,桥式起重机的工作范围,(9)吊物孔。在吊车起吊范围内应设供安装检修的吊物孔,以勾通上下层之间的运输,一般布置在既不影响交通、又不影响设备布置的地方,其大小与吊运设备的大小相适应,平时用铁盖板盖住。,二、主厂房的下部
9、结构部分(一)水轮机层为发电机层地面以下与蜗壳顶部混凝土以上的空间。,1、发电机机墩是在机组部位支承水轮发电机定子支座的发电机机座,内腔称为机坑、定子坑或水轮机井。,机墩的形式随机组容量不同而分为如下几种:(1)圆筒式机座:结构形式为厚壁钢筋混凝土圆筒,其壁厚在1m以上。机墩内布置接力器,预埋各种油、气、水管道和布置电缆、电线等。(图12-12(a))运行人员经常要进入内腔进行巡视和检修工作,机墩要留有进人孔,高度不能太矮。水轮机转轮直径机墩内径发电机转子直径,并考虑下机架支承等要求而定。,据经验,圆筒式机墩内径D#可按下式选定:式中:Di为水轮发电机定子内径,m;D1为水轮机转轮直径,m。,
10、(二)蜗壳层为反击式水轮机的引水设备蜗壳及其周围的钢筋混凝土结构块体和空间部分。,(三)尾水管层为尾水管的顶部与基础底板之间的空间。,一般进人孔的直径为65cm或60cm60cm,进人孔通道尺寸11m。蜗壳进人孔位置:多在靠近蜗壳进口断面的顶面或侧面。,尾水管进人孔开口位置A.阀室进入,开口于尾水管的直锥段。B.如无机前阀,由水轮机层向下开竖井,再拐向水平的尾水管进人孔。,水泵室及检修廊道的通道:可布置在主厂房的两端或其他适当的地方。,(四)装配场下层装配厂的下面有一层至二层或作辅助生产车间,下面一层地面高程与水轮机层相同,便于交通。这两层通常布置油库、油处理室、油化验室、压气机室、机修间和电
11、工维修车间等。,装配场横剖面图,(五)尾水平台中、高水头的水电站厂房:尾水平台一般仅布置尾水启门机。低水头的水电站厂房:可布置主变压器,并留有交通道。如后期发电须利用尾水平台作为施工通道,尾水平台还要适当加宽。,12.3 主厂房的剖面设计主厂房剖面设计中且有决定意义的是水轮机安装高程。,一、水轮机的安装高程T,(12-7),(12-8),安装高程,如竖轴混流式水轮机(图12-20(a),(12-10),大型电站:h1取1.5-3m;中小型电站:h1取1-1.5m。(h2+h3):尾水管的尺寸。,h2,h3,h1,F,二、主厂房基础开挖高程F,即尾水管基础开挖高程,金属蜗壳的保护层一般不少于1.
12、0m。砼蜗壳顶板厚据结构计算决定,或参考国内外已建电站经验值,后在结构设计时进行复核。水轮机层地面高程一般取100mm的整倍数。,h4,(12-11),三、水轮机层地面高程1,四、发电机定子装置高程:,h5机墩进人孔高度(1.8m2.0m);还须满足油气水管道和发电机出线布置要求的高度。h6进人孔顶部砼厚度(一般为1.0m左右)。,(12-12),五、发电机层楼板高程 2,应满足下列条件:(1)水轮机层的净高不少于3.54.0m。若该层设出线层,则出线层底面到水轮机层地面净高也不宜少于3.5m。(2)保证下游设计洪水不淹厂房。大中型水电站厂房总是希望将发电机层楼板面设在下游设计洪水位以上。,(
13、3)若工程洪水期与枯水期水位相差悬殊,发电机层楼板高程可布置在下游设计洪水位以下,具体布置见安装间高程处说明。,六、起重机(吊车)的安装高程C,起重机的安装高程是指吊车轨顶高程,h8吊运部件与固定的机组或设备间的垂直净距;固定的机组、设备、墙、柱、地面之间保持水平净距0.3m,垂直净距0.61.0m(如采用刚性夹具,垂直净距可减小为0.250.5m);,h9最大吊运部件的高度(往往是发电机转子带轮或水轮机转轮带轴)。h10吊运部件与吊钩间距离(一般1.0-1.5m),取决于发电机起吊方式和挂索、卡具;,h11主钩最高位置(上极限位置)至轨顶面距离,可从起重机要参数表查出。h12 为起重机轨顶至
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