水電站主廠房主要尺寸確定

主廠房的主要尺寸為長度、寬度和高度。

立式機組主廠房 ?、匍L度：主廠房總長度是由若干機組段構成的主機室和裝配場長度總和而得。其中機組段長度取決于蝸殼、尾水管或發(fā)電機風道中的最大平面尺寸及輔助設備的布置和構造尺寸。低水頭水電站主廠房的機組段長度主要由蝸殼平面尺寸控制，而中、高水頭水電站廠房的機組段長度則由發(fā)電機風道尺寸控制。裝配場的長度一般為機組段長度的1～1.2倍。②寬度：主廠房的寬度應從上部結構和下部結構的不同因素來考慮。上部寬度取決于吊車標準跨度、水輪發(fā)電機的定子外徑、最大部件吊運方式、輔助設備的布置和人行通道所需寬度等條件。下部寬度取決于蝸殼和尾水管的尺寸。當設有主閥時，下部還要加寬，上部要考慮安裝和檢修主閥所需要的寬度。最后，要求上下兩部分的寬度統(tǒng)一協(xié)調起來。③高度：主廠房的總高度與主廠房各層的要求高程有關，其中起主導作用的是水輪機安裝高程（裝機高程）。當它確定后，以它為基準，按照各主要設備的布置及運行、檢修等要求，分別向上定出水輪機層地面高程、發(fā)電機裝置高程、發(fā)電機層樓板高程、吊車軌道頂高程和層頂高程；向下定出尾水管底板高程和主廠房基礎開挖高程等。

臥式機組主廠房 上部結構主要尺寸的確定方法,基本上與立式機組主廠房相同，下部結構就更為簡單。①長度和寬度：發(fā)電機層的主機室的長度和寬度主要取決于整臺機組安裝、檢修時能抽出和套入發(fā)電機轉子所需要的距離和蝸殼外形尺寸，還要考慮主閥、調速器和機旁盤等輔助設備的布置。裝配場的長度，一般可取一個機組段長度，寬度與主機室相同。尾水室長度根據尾水流出主廠房的具體尺寸而定，寬度可取所選用水輪機轉輪直徑的三倍。②高度：發(fā)電機層高度視吊車起吊最長部件的長度、吊件與固定設備的凈空要求、吊鉤與吊具距離、吊鉤提升與軌道頂的極限距離、小車高度和屋頂結構等而定。尾水室高度為機座厚度、直錐管長度加上出口端至尾水室底板距離的總和。此外，還要考慮下游最低水位至少淹沒直錐管出口30cm，下游最高水位盡量不淹及發(fā)電機層樓板而適當調整尾水室高度。

主廠房的主機室布置隨機組主軸為豎直和水平兩種不同的裝置方式，而分為立式機組主機室和臥式機組主機室兩大類。

立式機組主機室

機組主軸為豎直裝置。以裝設水輪發(fā)電機的上機架所在樓板面為界，以上為上部結構，以下為下部結構。上部結構因廠房采用戶內式、露天式、半露天式、地下式、半地下式等類型（見水電站廠房）而采用不同的結構形式。立式機組主機室共分為四層。

①發(fā)電機層：裝設機組和調速器操作柜、油壓裝置、機旁盤、勵磁盤等設備的場所。為了裝卸機組及其他的輔助設備，其上部設置移動式起重設備（吊車）。 水電站主廠房

②水輪機層：發(fā)電機層樓板以下與蝸殼頂部混凝土以上的空間。在機組部位有支承水輪發(fā)電機定子支座的發(fā)電機機墩（機座）。內腔稱為定子坑或水輪機井。機墩上需要裝設作用筒（接力器），預埋各種油、氣、水系統(tǒng)管道和布置電纜、電線等。機墩的形式隨機組容量不同而分為：塊式機墩（矮機墩），它的剛度和抗震性能都很好，但混凝土用量大；圓筒式機墩，它受力均勻，抗震、抗扭性能好，用鋼量?。画h(huán)梁立柱式機墩和剛架式(框架式)機墩，材料用量較省,便于安裝檢修,但抗震、抗扭性能較差,噪聲較大,適用于中小容量的機組。水輪機層上下游側常分別布置水力機械設備（油、 氣、 供水、排水系統(tǒng)設備和管道等）和電氣設備（母線、電纜、互感器及廠用電配電設備等），互不干擾，有時在這層還布置勵磁盤和能抽出深處積水的深井水泵。當發(fā)電機層樓面與水輪機層地面高差超過6～8m時,可考慮在其間加設出線層，布置水輪發(fā)電機引出線、中性點接地裝置、母線和互感器等設備。 水電站主廠房

③蝸殼層：反擊式水輪機引水設備的形狀象蝸牛外殼稱為蝸殼。蝸殼及其周圍的混凝土結構的塊體和空間部分稱為蝸殼層。當水頭小于40m時,多采用梯形斷面的鋼筋混凝土蝸殼；當水頭大于40m時,宜采用圓形斷面的鑄鐵、鑄鋼或鋼板焊接的金屬蝸殼。大型水電站廠房的金屬蝸殼常外包混凝土。中小型水電站廠房的金屬蝸殼常將下半部埋入混凝土內，以增加水輪機層的凈高并減少工程量。蝸殼進人孔道通常設在蝸殼進口處的鋼管的頂面或側面。 水電站主廠房

④尾水管層：反擊式水輪機的泄水設備（稱為尾水管或吸出管）的頂部與基礎板之間的空間。尾水管有直錐形和彎肘形兩種。前者用鋼板焊接而成，部分埋入混凝土中，僅適用于小型反擊式和貫流式水輪機；后者用鋼筋混凝土澆筑，適用于大中型立軸反擊式水輪機。當采用沖擊式水輪機的高水頭水電站廠房，就無需設尾水管而僅有尾水室。

臥式機組主機室

機組的主軸是水平裝置的，又稱為橫軸機組主機室,分發(fā)電機層和尾水室層。

①發(fā)電機層：指裝設機組的樓板以上的空間。上部結構同立式機組主機室，布置水輪發(fā)電機、勵磁機、金屬蝸殼、水輪機、飛輪、尾水管彎段、調速器、配電盤、開關柜和梁式電動或手動吊車等機電設備。機組在發(fā)電機層布置方式有三種：橫向布置，機組軸線與廠房縱軸線垂直，適用于機組臺數較多的情況；縱向布置，機組軸線與主廠房縱軸線平行，適用于地形狹長及機組臺數在3臺以下的情況;斜向布置，機組軸線與廠房縱軸線成斜交布置，因這種布置發(fā)電機層顯得不整齊，已很少采用。 ?、谖菜覍樱簷C組以下的空間，有機座、閥坑和尾水室。尾水室內裝直錐管，發(fā)電后的尾水從直錐管泄出，經尾水渠流入下游河道或下一個梯級水電站的渠道。

我國在建和擬建的大型甚至巨型水電站日多，振動問題日益突出，而理論研究和工程實踐相對滯后。機組旋轉系統(tǒng)是主廠房的主振源，廠房是機組的主要支承體，兩者通過軸承及其支承體系連接，其耦合系統(tǒng)的動力學問題十分復雜，其動力學理論、數學方法及振動預測控制成為目前該研究領域的難點之一。本課題重點建立耦合系統(tǒng)的動力學分析模型，探討其線性甚或非線性動力學特性，包括系統(tǒng)剛度、固有振動特性、振動反應和穩(wěn)定性判據等。項目研究的整體思路是，一方面研究廠房鋼筋混凝土支承體系對機組軸系統(tǒng)轉子動力學特性的影響，一方面研究機組軸系統(tǒng)和水輪機流道系統(tǒng)振動載荷對廠房結構體系的激勵效應，通過巨型全耦聯(lián)體系、超單元和子結構等數學模型構建方法，研究立式水輪發(fā)電機組軸系統(tǒng)和廠房鋼筋混凝土結構的動力學相互作用機理和振動傳遞途徑，為機組和廠房的動力分析、動態(tài)優(yōu)化、減振防振抗振設計等提供理論基礎和數值方法。

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