水电站厂房圆筒式机墩设计
水电站厂房布置—立式机组厂房布置
二、厂房的轮廓结构
主厂房上部结构:
主厂房发电机层楼板以上布置 有发电机上机架,励磁机、机旁盘、 调速器操作柜和油压装置、桥式吊 车等机电设备及走道,楼梯、吊物 孔等厂内交通设施。
二、厂房的轮廓结构
主厂房上部结构:
安装间一般位于主 厂房的一端,进厂大门 设于安装间,对外可与 进厂公路相连接,有时 还铺设有变压器进厂轨 道以利变压器进厂检修。
五、蜗壳层及尾水管层设备布置
尾水管和尾水闸门的布置
一般大中型水电站,多采用弯曲形尾水管;小型水电站中采用 直锥形尾水管。尾水管在布置时,可使直锥段的顶端与水轮机的基 础环相接,尾水管出口潜没于尾水中。
为了检修水轮机,还需要设置尾水管进人孔和排水管。进人孔 一般设在尾水管的直锥段。
尾水管的排水管进口应设在尾水管的最低点。末端通入集水 井,排水管上应设控制阀门。
五、蜗壳层及尾水管层设备布置
下部块体的最小尺寸
一般情况下主厂房的长度及宽度主要取决于下部块体结构的尺 寸,只有在高水头水电站上,才取决于发电机层的尺寸,决定厂房 块体结构最小尺寸时,必须考虑厂房的施工(主厂房块体结构的混 凝土一般划分为两期进行浇筑),运行及强度,刚度稳定性等多方 面的因素。
五、蜗壳层及尾水管层设备布置
下部块体的最小尺寸
立面尺寸:当水轮机安装高程和蜗壳,尾水管的尺寸选定后, 可根据水轮机安装高程及转轮的尺寸定出尾水管的顶部高程,再减 去尾水管的高度就得到尾水管的底部高程。尾水管的底板厚度可先 凭经验估计,以后再进行验算。一般情况下基岩上的尾水管底板厚 度在1~2m左右。蜗壳顶部到水轮机层地面高程之间的混凝土厚度 一般可采用1.2~2.0m。
密闭式: 大容量埋没式或半岛式布置的发电
机,采用密闭式通风,定子周围设置空 气冷却器,冷却后的冷风经专设风 道 进入转子,热风从定子送入空气冷 却器冷却,循环冷却时空气量是固定的。
关于水电站厂房机墩结构加载方式及刚度的探究
关于水电站厂房机墩结构加载方式及刚度的探究摘要:中国当前水电方面存在的问题还有很多。
在设计和运行中秉承着科学发展观、创建和谐社会、走可持续发展路线的宗旨,坚持在关于水电站的振动问题上必须在技术方面做到安全可靠并有所创新,同时力求做到每一座水电站都达到安全、稳定、可靠的目标。
因此,加强水电站厂房机墩结构加载方式及刚度的探究具有重要的意义。
本文作者结合实际工作经验,对水电站厂房机墩结构加载方式及刚度进行了探究,具有一定的参考意义。
关键词:水电站厂房机墩结构加载方式刚度1.前言进入21世纪以来,世界能源科技发生了根本性变化,发展可再生能源已成为各国确保能源发展和应对气候变化的重要战略。
中国能源”十二五”规划首次提出一次能源消费总量控制目标,即初步定为41亿吨标煤.未来将大力发展水电,且核电到2015年实现4,000万装机的计划目标不变.事实上,从目前国内对煤炭和石油的巨大消费需求上来看,要完成这一控制目标难度很大.消费总量目标数字有可能提至42亿吨标煤,然而,在这种对能源强大的需求之下,靠核电、风电和太阳能等都无法满足主要的替代选择,因此要积极推动水电大力发展。
我国水能资源总量居世界首位,但开发总量仅占技术开发总量的35%左右,远远低于发达国家的60%一70%的水平。
水电作为目前可再生和非化石能源中资源最丰富、技术最成熟,最经济的清洁能源,对低碳发展的贡献将会更加明显。
水能资源的发展是国家优化能源结构,保护生态环境,促进民生改善,减少温室气体排放,实现可持续发展的重大战略。
中国当前水电方面存在的问题还有很多。
主要由于在上世纪90年代,很多大的项目相继开工,但当时我们国家的前期工作做得却还不够深入。
虽然到今天使我国己经具备了2亿千瓦左右的水电容量,但如此大的水能资源在加以利用的前期,出现一些问题也在所难免。
我国水电事业的发展任重而道远,只要在设计和运行中秉承着科学发展观、创建和谐社会、走可持续发展路线的宗旨,坚持在关于水电站的振动问题上必须在技术方面做到安全可靠并有所创新,同时力求做到每一座水电站都达到安全、稳定、可靠的目标。
水电站厂房布置(设计)
适用于单机容量在数十万MW的大型机组。
六、水电站厂房的起重设备
为了安装和检修机组及其辅助设备,厂房内要装设 专门的起重设备。
最常见的起重设备是桥式起重机(桥吊)。
桥吊由横跨厂房的桥吊大梁及其上部的小车组成,
桥吊大梁可在吊车梁顶上沿主厂房纵向行驶,桥吊
大梁上的小车可沿该大梁在厂房横向移动。
2、桥吊跨度与工作范围
(1) 桥吊跨度要与主厂房下部块体结构的尺寸相适应, 使主厂房构架直接座落在下部块体结构的一期混
凝土上。
(2) 要满足发电机层及安装间布置要求,使主厂房内
主要机电设备均在主副钩工作范围之内,以便安
装和检修。 (3) 尽量采用起重机制造厂家所规定的标准跨度。
第五节 主厂房的布置
④ 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,事故阀门的控制设备,其它各
种闸门、减压阀、拦污栅等操作控制设备。
⑤ 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
特征:厂房位于拦河坝的下游,紧接坝后,在结 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。 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。
坝 后 厂 房
坝后式厂房示意图
Center Hill Lake and Dam
挑 越 式 厂 房
乌江渡水电站
坝内式厂房
•厂房移入溢流坝体空腹内。
升压后,再经输电线路送给用户。
④
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 能输送给电力用户。
河床式厂房机墩、风罩有限元分析
河床式厂房机墩、风罩有限元分析文章介绍了用ANSYS有限元分析软件对发电厂房机墩、风罩进行计算分析,用实体单元模拟机墩、风罩等大体积混凝土结构,用壳单元模拟机墩导叶,验证了机墩、风罩结构设计的合理性,可以为类似工程提供参考。
标签:河床式厂房;机墩风罩;有限元;应力分析1 工程概况机墩风罩及定子制动器基础是水电站厂房中的重要设计项目,为了分析其受力特性,验证结构设计的合理性,本次分析采用有限元计算程序对发电厂房一个机组的机墩、风罩进行结构分析。
该水电站为河床式厂房,装机容量为183.2MW,布置有4台水轮发电机组,单机容量为45.8MW,多年平均发电量为1062GW·h,年利用5800小时。
电站厂房机墩与风罩均为现浇整体钢筋混凝土结构,其中风罩上部与发电机层楼板整体连接,下端与机墩环向连接,是一薄壁圆筒式结构。
其外径为15.5m,风罩最小壁厚为0.45m,高度为3.29m。
风罩壁开有励磁引出线洞、辅助引出线洞、中性点引出线洞等3个孔洞。
机墩则位于蜗壳顶板上部,呈圆筒形,外径为15.5m,壁厚达2.1m,高度为5.21m。
机墩上开有水轮机端子箱进线孔、4个刚爬梯开孔、通风孔、机坑进人孔、油管预留孔等8个孔洞。
风罩、机墩及其下承蜗壳顶板,以及各层板梁构成复杂的三维空间钢筋混凝土结构,是厂房的重要结构之一,必须满足机组安装、正常运行、短路飞逸时刚度和强度及检修等要求。
传统的结构分析和配筋计算,是以结构力学方法和经验公式来定。
即分别取机墩、定子与制动器基础及风罩为脱离体,采用简化力学模型用结构力学方法进行分析与计算,但此种近似处理方法不能准确反映各部分之间的联合承载机理。
在本次分析中将风罩与机墩作为整体混凝土结构,采用三维有限元计算模型,基于线弹性理论,进行了应力分析。
2 计算模型本项计算取蜗壳、机墩、风罩作为计算模型,采用通用有限元计算软件ANSYS,建立三维有限元模型。
有限元模型见图1,取蜗壳底板以上到发电机层楼板范围。
水电站圆筒式机墩有限元分析
水电站圆筒式机墩有限元分析第2I卷第1期2002年3月南昌水专Joumslof.NanehangCollegeofWaterConservancyandHyaroeleetriePowerV ol2lNoMar.2002文章编号:1006—4869[2002}01—0038—03水电站圆筒式机墩有限元分析占玉林,陈合爱(南昌大学土术工程学院,江西南昌330029摘要:结合解析计算方法和有限元方法,对圆筒式机墩进行应力分析比较,采用了SuperSAP结构有限元程序对机墩受力进行了分析关键词:圆筒式机墩;有限元方法;SuperSAP中图分类号:TB115文献标识码:A1概述机墩是水轮发电机组的支承结构,承受着巨大的静荷载和动荷载,是水电站厂房的重要结构之一,它必须具有足够的刚度,强度,稳定性和耐久性机墩的型式和尺寸,随电站水头和机组容量的大小,发电机型式以及推力轴承的支承方式等不同而不同.它必须满足机组安装,运行和检修等方面的要求.且便于施工.机墩的主要型式有:圆筒式机墩,矮式机墩,环形梁式机墩,平行墙式机墩,构架式机墩. 有限元法是在杆,梁类结构分析的矩阵位移法基础上发展起来的.而且把矩阵位移法推广应用于连续介质,人为地把原来的连续介质划分为有限个小块(即连续介质的离散化),这些小块仅在有限个结点上连续,并以小块作为计算的单元….70年代以来,西方大型计算机及大型结构分析通用程序先后问世,对一些复杂结构的分析,逐步从试验转向计算.国外的复杂结构计算成果越来越多,如船体,机翼和汽车外壳等.SuperSAP就是其中一个结构分析程序,它附有几何图形的输人和图像的输出等功能,使计算速度加快,精确度提高.对于圆筒式机墩,在设计过程中,人们通常把机墩看作上端自由,底端固定于水轮机层大体积混凝土的圆筒结构现采用有限元法对其进行分析并与船析计算方法进行比较.2有限元分析2.1几何模型的建立及单元划分几何模型应能准确描述结构的空间形状,并且便于单元及结点的划分几何模型确定后,再对结构进行离散,即单元划分对于不同的结构可划分不同类型的单元,或者划分为几种单元的组合二维同题可以划分为三角形或四边形单元,轴对称问题也可以作为二维情况处理;三维问题可以划分为四面体,六面体及三棱柱体等单元;如果结构形成主要由板壳组成,则可以划分为板壳单元.单元划分越细,计算精度越高对于圆筒式机墩由于其壁较厚,属于块体结构,应采用三维块体单元(六面体或三棱柱体)进行分析现利用SuperSAP平台绘出结构的几何模型并划分单元网格.如图1所示2.2结构荷载的处理荷载的形式有体力,面力,线力和集中力,体力如重力和惯性力等,面力如压强等,所有的力在计算时均处理为结点荷载.将荷载移到结点时,应遵循静力等效原则机墩受扭情况下,其荷载主要为扭矩和自重,收稿日期:2001—06—08作者简介:占玉林(1975一),男,江西渡阳人,硕士生图1机墩计算模型第1期占玉林,胨台爱:水电站圆筒式机墩有限元分析其中扭矩是由发电机通过机墩顶部的螺杆及摩擦力传给机墩的.现将扭矩转化为结点力,这些结点位于圆筒顶部圆环的中心线上.由于静力等效原则,这些结点上的力大小相等,方向与半径垂直,这些力对圆心的总力矩等于机墩所受到的扭矩.假如机墩顶部圆环被等分为Ⅳ个扇形.圆环中心线的半径为尺,扭矩为Ⅳ,则每个结点上的力的大小P=Ⅳ/(Ⅳ×R),如图2所示.2.3结束条件的处理对结构进行分析时,必须正确确定结构的结束形式对于圆筒式机墩(如图3),其底部固定,这时底部截面上的每个结点的各个位移分量均等于零,而其它边界面均为自由面.2.4计算结果的输出按照图1的模式建立有限元计算模型,并处理好结构荷载及边界条件,然后输人结构的材料参数,这些参数包含材料的容重,弹性模型以及泊松比.经程序计算后,可以得到结构的应力分布图,具体见算例.3算例已知:圆筒式机墩高3.2m.内半径19m,外半径3.5m;混凝土的密度为24kN/m',弹性摸量为E=26GPa,泊松比为=0.2;发电机扭矩为M=7560kN?m.3.1有限元法分析按照上述有限元方法对该机墩进行分析,首先建立计算模型,沿径向划分为4份,沿环向划分为4O等份;对于荷载,将扭距M=7560kN?m转化为结点力,则每个结点上的力的大小P=M/(Ⅳ×R)=70kN,如图4所示.以下分3种情况进行分析.1)对于无进人孔的情况:由图4可看出主应力从里向外逐渐增加,最大主拉应力发生在机墩外则,其值为75.93kPa2)对于带矩形进人孔的情况(孔高16m,宽1.3m):机墩底部的最大主应力分布,如图5所示.由于受到进人孔的影响,应力发生了很大变化,最大主拉应力出现在进人孔的一侧(其值为3】4.36kPa),而孔的另一侧应力却很小.3)对于带圆形进人孔的情况(孔直径1.6m):经过有限元分析后.发现最大主拉应力出现在进A孔顶部附近,最大值为27855kPa,如图6所示+3.2解析法分析根据文献[2],圆筒式机墩结构计算的基本公式如下.1)由自重引起的正应力为=*式中为混凝土的容重;为计算截面离顶部的距.2)剪应力当圆筒无孔洞时::掣J"式中尺为机墩最大半径,取3.5m,J.,为机墩断面极惯矩.=(一d):(70一3.8)=21525m.jjM=7560kN?fit.故:=12293kN/m图6圆形孔顶部截面最大主应力图(kN/m:)南昌水专2002年第1期矩形进人孔部位:=与.式中f为机墩圆筒中心周长,f_2w=2××2.70=16.9Ore,^为机墩圆筒壁厚度,h=160m.故r:业等=551.94kN/m.圆形进人孔顶部:由于孔径比较大,按矩形进人孔部位公式计算.3)主拉应力=一1.利用以上公式进行计算:①对于无进入孔的情况:圆筒外表面底部的主拉应力为90.39kPa.②对于矩形进入孔的情况:圆筒外表面底部的主拉应力为9039kPa,进入孔部的主拉应力为514.87kP丑.③对于圆形进入孔的情况:进人L顶部的主拉应力为514.87kPa.3.3两种方法的比较从以上计算可看出:解析方法所得出的结果偏大,例如圆筒外表面底部的主拉应力,解析法的结果为90.39kPa,而有限元方法结果为75.93kPa;在进人孔部位,解析法的结果为514.87kPa,而有限元方法结果为314.36kPa.两者相差甚大,可见解析方法偏于保守,而有限元法是一种精度相当高的结构分析方法,且能够详细地反映结构的应力分布.另外通过不同形状进入孔的分析,发现圆形进人孔产生的应力集中比矩形进入孔小.4结语通过对圆筒式机墩受力情况分析,可得出:在机墩的任一水平截面上,应力从里向外呈递增趋势;在机墩外表面上,应力从上到下呈递增趋势;在进人孔处,迎者力矩方向的一侧应力最小,背着力矩方向的一倒应力最大.对于带进人孔的机墩,由于进入孔的存在使得结构产生了突变,应力值发生了变化,而且在进入孔附近应力变化很大,矩形进人孔产生的应力集中比圆形进入孔产生的应力集中要大.因此实际工程中,进入孔往往做成城门洞形,以降低应力集中.参考文献:『1]王守信.有限元法教程[M]暗尔滨:哈尔滨工业大学出版社1994f21华东水利学院水工设计手册fM].北京:水利电力出版社,1984 FiniteElementAnalysisofColumnarGeneratorSupportUnderForceZHANYu—lin.CHENHe—ai (CivilEngineeringInstututeofNanehangUniversity,Nanchang330029,China) Abstract:Inthispaper.finiteelementmethodisusedtoanalyzethecolumnargeneratorsuppor tunderforce,andcomparedwithanalyticmethod.Inthecollrseoftheanalysis,theSuperSAPstructuralfiniteel ementanalysispro?gramhasbeenadopted.Keywords:columnargeneratorsuppo~;finiteelementmethod;superSAP (鳊棱:柯颖)。
华北电力大学-水电站厂房设计说明书
目录1、水电站工程概况和基本资料 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 电站枢纽布置 (1)1.3 设计依据及参数 (1)2、主要设备尺寸的确定 (6)2.1 蜗壳尺寸 (6)2.2 尾水管尺寸 (8)2.3 水轮机转轮尺寸 (8)2.4 发电机尺寸 (9)3 主厂房剖面设计 (10)3.1 水轮机安装高程 (10)3.2 主厂房开挖高程 (10)3.3 水轮机层楼板高程 (11)3.4 发电机安装高程 (11)3.5 发电机层楼板高程 (11)3.6 吊车安装高程 (11)3.7 屋顶高程 (12)3.8 尾水管底板高程 (12)4 主厂房平面尺寸确定 (12)4.1 机组段长度 (12)4.2 端机组段长度 (13)4.3 主厂房宽度 (13)4.4 安装场尺寸 (14)4.5 主厂房长度 (14)5厂区枢纽布置 (15)5.1 主厂房布置 (15)5.2 副厂房布置 (15)5.3 主变站布置 (15)1、水电站工程概况和基本资料1.1 工程概况该水利枢纽位于向河上游,河流全长270公里,流域面积6000平方公里属于山区河流。
本枢纽控制流域面积1350平方公里,总库容22.15亿立方米,为多年调节水库。
枢纽的目标是防洪和发电。
主要建筑物有重力拱坝,坝高77.5米,弧长370米;泄洪建筑物;开敞式溢洪道或泄洪隧洞;发电引水隧洞及岸边地面厂房等工程。
水电站总装机60MW,装机4台,单机15MW。
电站担任工农业负荷,全部建成后担任系统灌溉负荷。
1.2 电站枢纽布置电站厂房位于右岸坝下游几十米处,由引水隧洞供水,主洞内径5.5米,支洞内径3.4米,厂内装置4台混流立式机组,开关站在厂房下游,靠近下游出线方向,永久公路从厂房下游侧,通至左岸。
1.3 设计依据及参数(一)水库及水电站特征参数1、水库水位水库校核洪水位140.00 m水库设计洪水位137.00 m水库正常高水位125.00 m水库发电死水位108.00 m设计洪水尾水位77.00 m校核洪水尾水位78.50 m2、水电站特征水头最大水头56.00 m最小水头38.00 m平均水头50.84 m计算水头48.30 m3、地形地质电站枢纽地形参见地形图。
某水电站厂房机墩的结构设计
电机层楼板荷载 P ; 发 电机 固定部分重量传来 的荷
载P ; 下支 架传来 的荷载 P 。 垂 直 动荷 载 有 : 机 组 转 动 部 分设 备 传来 的 荷 载 P 6 ; 轴 向水 推 力 P 。 以上各荷 载 P i 实 际作用 的 中心周 长 与所 要计 算 的圆筒 中心周 长不一致 , 因此必须 将各 荷载 P i 换算 成
1 )混 凝 土 C 2 0 ,Ⅱ 级 钢 , 混 凝 土 容重 r
25 k N/ m =2. 5 t /m 。
=
机定子 、 励磁机定子及上支架等荷载是通过定子底
座 固定 螺栓 传到 机墩 上 。
5 机墩 的结构 内力计算
包 括静 力计算 、 动 力计 算 2个 部分 : 5 . 1 静力 计算 5 . 1 . 1 垂 直荷载作 用下 的内力计算 ( 法 向 应 力 计
2 ) 混凝 土 强 度 设 计 值 : f c:1 0 . 0 N / m m ( 轴 心
抗压) 。 3 ) 钢筋设 计 强度 : f y: 3 1 0 N / m m ( 轴 心抗 压 ) 。
4 ) 钢筋 混凝 土强 度安 全 系数 为 1 . 5 。
5 ) 混凝 土泊 桑 比: / . t=1 / 6 。
水 电站 厂房 为 地 面 式 厂 房 , 厂 房 及 引 水建 筑 的 级 别为 I I 级, 建筑物 抗震设 防烈 度 8度 。
3 水 电站厂 房 基 本 资 料
本 电站 采用 伞 式 发 电机 组 , 圆 筒式 钢 筋 混 凝 土 机墩 , 计算 断面 见 图 l 。
2 机墩结构 的设计原则及假定
2 0 1 3年 第 7期 ( 第4 1 卷)
黑
大化水电站扩建工程的圆筒式厂房结构分析
右侧 圆筒 壁较薄 ; 下游侧结 构基本对 称 , 图 2所 上 如
示。
通过有限元法计算, 圆筒壁的变位较小 , 其应力
及位移表 现 出如下 特点 ( 图 2 : 见 )
作者简介 : 张松 涛(9 1 , 湖北汉川人 , 18 一) 男, 硕士 , 主要从事水利水电工程 水工结构设计 , E—mal sw in @13 cr; izt atg 6 .o : i n 陆 1 6 辛(9 4 , 浙江衢州人 , 16 一) 女, 高级工程师, 学士, 主要从 事水利水电工程水工结构设计 , E—na1u 16 @1 3 tm。 1ilx9 4 6 .o :
2 圆筒 式厂 房 的结 构 分 析
对 大化水 电站 扩建工 程 的圆筒式厂 房采用三 维 有限元法 ( S S程序 ) 行应 力分析计 算 。 AN Y 进 2 1 主 要参数 及计 算工 况 . 主要 参数 : 土 的天 然 容重 为 1 . N/ , 填 9 3k m3饱 和容 重为 2 . N/ , 聚力 2 P , 05k m3凝 5k a 内摩 擦 角 为 1。厂房 混凝 土标 号 C 0 容重 2 N/ , 性模 5; 2, 5k m 弹
杂 , 工难 度较 大 。结合 工 程 特点 , 施 经过 选 型 比较 , 大化水 电站扩建 工程最终 选定 为圆筒式 厂房结构 。
22 计 算模型 . 圆筒 式厂房 结构 为 三 阶 圆筒壁 , 自上而 下分 别
为 2 0r、 . 和 4 0m; . 2 5m n . 圆筒壁 内径 为 1 . I 6 5I , T 底部高程 为 1 1 5 顶部 高程 1 4 5 圆筒壁 2 .0m, 7 .0m;
小山口水电站机墩风罩结构设计
小山口水电站机墩风罩结构设计摘要:机墩是发电机的支承结构,其作用是将发电机支承在预定位置上,将水轮发电机组的全部动、静荷载传到下部混凝土上,为机组的运行、维护、安装和检修创造条件。
为了保证机组的正常运行,机墩必须有足够的强度和刚度以及良好的抗振性能。
本文主要叙述了小山口水电站风罩机墩部分的结构计算过程,通过水利水电程序集G-29及H-10软件,对不同工况时的风罩机墩进行动、静荷载的分析计算及配筋计算。
关键词:小山口水电站;机墩;风罩;结构计算;新疆小山口二级水电站工程位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县境内的开都河下游,距已建成的大山口水电站约18.5km。
电站厂房区距和静县城约50km,距库尔勒市约95km,交通便利。
小山口二级水电站开发任务为发电,供电范围为巴州电网,多余电力电量送新疆电网。
小山口水电站厂房为无压引水式地面厂房,厂房位于开都河左岸滩地上。
站装机容量为49.5MW,依据《水利水电工程等级划分及防洪标准》(SL252-2000),小山口二级水电站工程等别为Ⅳ等,工程规模为小(Ⅰ)型,主要建筑物级别为4级,次要建筑物为5级,临时建筑物为5级。
主要建筑物有:引水闸、节制闸、引水渠道、排冰闸、溢流堰、溢流堰泄槽、前池、引水管道和电站厂房等。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《防洪标准》GB50201-94和《水电站引水渠道及前池设计规范》SL/T205-97,本工程主要建筑物的正常运用洪水重现期为50年一遇,非常运用洪水重现期为100年一遇。
根据GB18306-2001(1/400万)《中国地震动参数区划图》,工程区地震动峰值加速度为0.2g,反应谱特征周期为0.4s,对应的地震基本烈度为8度。
主要建筑物抗震设防烈度为8度。
本工程处在开都河左岸滩地及Ⅲ阶地上。
根据地形地貌特征,将工程区划分为滩地区和阶地区两大类型。
工程区揭露的地层为第四系松散堆积物(Q)及上第三系地层(N1)。
水电站枢纽厂房设计及机组选型设计
二、机电设备的选择(一)、水轮机的选择 1 、水轮机选择的基本资料装机容量Nr =0.25MW设计水头m H m H m H r 64,79,95.69min max === 2、水轮机型号的选择根据设计水头m H r 95.69=,参照金钟元《水力机械》附表1,可以有两种选220HL 型水轮机。
3、单机容量的选择水电站的装机容量等于机组台数和单机容量的乘积。
根据已确定的装机容量,就可以拟定可能的机组台数方案。
在选择机组台数时可从下列方面考虑:(1) 机组台数与机电设备制造的关系机组台数增多时,机组单机容量减小,尺寸减小,因而制造及运输都有比较容易,这对于制造能力和运输条件较差的地区是有利的。
但实际上小机组单位千瓦消耗的材料多,制造也较麻烦,故一般都希望选用较大的机组。
(2) 机组台数与水电站投资的关系当选用的机组台数较多时,不仅机组本身单位千瓦的造价高,而且随着机组台数的增加。
相应的闸门、管道、调速器,辅助设备和电气设备的套数就要增加,电气结线也较复杂,厂房平面尺寸也需加大,机组安装维护的工作量也增加,因此从这些方面来看,水电站单位千瓦的投资将随台数的增加而增加。
但另一方面,采用小机组则厂房的起重能力、 安装场地、机坑开挖量都可缩减,因此又可减小一些水电站投资。
总的来说,机组台数变化要引起水电站投资变化,在大多数情况下,台数增多将增大投资。
(3) 机组台数与水电站运行效率的关系机组台数增多能够增加水电站的电能,但当增多到一定程度,再增多时对水电站的运行效率就不会有显著的影响了。
当水电站在电力系统中担任基荷工作时,选择机组台数少,可合水轮机在较长时间内以最优工况运行,合水电站保持较高的平均效率。
(4) 机组台数与水电站运行维护工作的关系机组台数多,单机容量小,运行方式就比较灵活,机组发生事故后所产生的影响小,检修也较容易安排。
但因运行操作次数随之增加,发生事故的机率增高了,同时管理人员增多,运行费用也提高了。
6--第六章 机墩
1.1 圆 筒 式 机 墩
目 前 我 国 对 中 型 机 组 广 泛 采 用 圆 筒 式 机 墩 ,见 图 6-1( a ) ,它 的 内 部 为 圆 形 的 水 轮 机 井 ,外 部 则 呈 圆 形 或 八 角 形 ,圆 筒 壁 厚 在 1.5m 以上。水轮机井下部的内径决定于水轮机顶盖处各种设备的布置、 安装、维护、检修的条件 以及结构传力的条件。我 国目前常将机墩荷载的一 部分经水轮机座环传至下 部块体结构,所以水轮机 井的下部内径要略小于座 环外径,一般大约等于水 轮 机 转 轮 直 径 的 1.3 ~ 1.4 倍 。 水 轮 机 井 下 部 常 设一段钢板里衬,由水轮 机厂家制造。 水轮机井上部的内 径 与 形 状 ,主 要 取 决 于 发 电 机 的 结 构 。由 于 安 装 机 组 时 ,先 吊 入 水 轮 机 转 轮 及 顶 盖 ,再 吊 入 发 电 机 下 机 架 ,然 后 吊 入 发 电 机 转 子 ,所 以 发 电 机 下 支 架 的 直 径 必 须 小 于 转 子 直 径 ,而 大 于 水 轮 机 井 的 上 部
1.3 框 架 式 机 墩
对 于 中 型 机 组 ,发 电 机 支 承 在 环 形 梁 ( 圈 梁 ) 上 ,而 环 形 梁 又 支 承 在 4~ 6 根 立 柱 上 , 立 柱 将 荷 载 传 至 下 部 块 体 结 构 , 所 以 又 称 立 柱式机墩。 立柱式的优点是混凝土方量少, 水轮机顶盖处比较宽敞, 设 备 的 布 置 、安 装 、维 护 、检 修 都 比 较 方 便 。缺 点 是 受 扭 的 性 能 比 圆 筒 式 差 ,刚 性 也 较 小 。决 定 水 轮 机 井 尺 寸 的 原 则 与 上 述 圆 筒 式 相 同 , 图 6-1(c) 、 ( d) 、 ( e) 中 可 以 看出立柱式机墩的结构情况。对于 小型机组,发电机可支承在轻型钢 筋混凝土框架上,然后将荷载传至 下部块体结构。
火力发电厂圆形筒体结构模板设计与制作工艺
第3 4卷 第 1 5期 20 0 8 年 5 月
山 西 建 筑
S HANXI ARCHI TEC TURt
V0 . 4 No 1 13 .5
Ma . 2 0 2 (0 8 1.1 10 10 .8 52 0 )50 0 .2
1 模板体 系
随着大直径 圆形简体结构 的出现 , 传统 的专用模板 已不能满 压搭水平连接方式优于承插水平连接方式。 1 2 模 板 选 材 . 足施工和观感质量要求 , 塔体过大就显得竖缝太多 , 影响美观 , 为 此圆形简体施 工专 用大模 板也 就应运 而生 了 , 但是 , 板设计 太 模 大, 简体会变成正多边形 , 响其外观 。 影 由于冷轧钢板刚度大 , 不易变形 、 曲, 翘 故订制钢模板最 好选
一
般 板 间 缝 隙 为 2mm-2 - 5mm, 隙 过 大 , 壁 混 凝 土 表 面形 成 缝 筒 4 组 装模 板 时 , ) 由于 混 凝 土 套 筒 不 规 则 , 调 整 标 高 , 上 下 或 或
图 1 模 板 计 算 示 意 图
口=3 0 / 6 。 n.
水 平 或 竖 向带形 缝 。 h:R .n :R i s i n () 1
用冷轧钢板 。
1 1 模 板 连 接 方 式 .
1 1 1 承插水平连接 ..
1 3 模 板 规 格 、 寸 . 尺
模板大小应以简 体大小 来确定 , 板设计 时 , 模 以简 体最 小半
简 运用于传统冷却塔 筒壁专 用模板 , 为 甲、 、 分 乙 丙三 种类 型 , 径为依据进 行设 计计 算。实 际上 , 体 只是 近似 圆形 的正 多边 形, 人们 知道正多边 形边长越 小 , 就越近似 于圆。设 冷却塔 筒壁 相邻模板间采用承插水平连接方式 , 从过去施 工的多个冷却塔 经 喉部最小半径为 R, 模板宽度为 a 拼装模板将其分成 等份 , , 则 验来看 , 其缺陷和不足 。 有 即弦) 所对应的圆心角为 a 见图 1 。 ( ) 1用 圆钢筋制作 的倒钉 , ) 由于其 同模板接 触面小 , 浇筑 混凝 模板宽度 ( 土时 , 倒钉 因振 动而脱落 , 使相邻模板 连接不严密 , 造成漏 浆或夹 浆 , 至形成错 台, 甚 影响壳体 曲线美观 、 流畅和圆整度。 2 模板主板与承插压板 是通 过点焊连接在一起的 , 转使用 ) 周 次数多≮ 时间久 了 , 口开裂 , 焊 同时 由于承插 口处 的混凝 土清理不 净, 使得模板 问形成缝隙 , 造成漏浆或夹浆 , 隙增 大。 缝 3 通 过承插 口调节半径 时 , ) 相邻 模板 主板 问缝 隙大小不一 ,
水电站圆筒式机墩有限元分析
于圆筒式机墩由于其壁较厚 , 属于块体结构, 应采用三维块体单元 ( 六面
体 或 三棱 柱体 )进行 分 析 现利 用 Spr AP 台绘 出 结构 的几何 模 型 ue 平 S 并 划分 单元 网格 . 图 1 如 所示
2 2 结构 荷 载的处 理 .
荷 载 的形式有 体 力 、 力 、 面 线力 和集 中力 , 力如重 力和惯 性 力等 , 体 面力如压 强 等 ,所有 的力在计算 时均 处理为结 点荷 载 . 荷载 移到结 点 将 时, 应遵 循静力 等 效原则 机墩 受扭情 况下 , 荷载 主要 为扭矩 和 自重 , 其
1 概
述
机墩是 水 轮发 电机组 的支 承结 构 , 承受着 巨大 的静荷 载和动 荷载 , 是水 电站 厂房 的重要结构 之一 , 必 它 须具有 足够 的 刚度 、 度 、 强 稳定 性 和耐久性 机墩 的 型式 和尺寸 , 电站水头和机 组容量 的大 小 、 电机型 式 随 发 以及推 力轴 承的 支承方式 等不 同而不 同 .它必须 满足 机 组安装 、 运行 和检修等方 面 的要求 . 便于施 工 成果越来越多 , 如船体、 机翼和汽车外壳等 .ue S P S pr A 就是其中一个结构 分析程序 , 它附有几何图形的输人和图像的输出等功能 , 使计算速度加快、 精确度提高 . 对 于 圆筒式 机墩 , 设计 过程 中 , 们通 常把 机墩看 作上 端 自由、 端 固定 于水 轮机层 大体积 混凝土 的 在 人 底
维普资讯
第2 卷 I
第 1 期
南 昌水 专学 报
Ju lo N n h n ol eo trCo sra c d Hy ree teP w r o ms f. e a gC l g fWae nevn y a ao ler o e a e n i
水电站圆筒式机墩垂直振幅复核计算分析
水电站圆筒式机墩垂直振幅复核计算分析机墩是立式水轮发电机的重要支承结构,根据规范要求,大型水电站机墩均需进行垂直振幅的复核验算,本文以西南某大型水电站为例,对其圆筒式机墩结构采用规范推荐的方法进行垂直振幅的复核计算,计算结果表明在正常运行工况下,机墩竖向动荷载的频率分别按转频和水力冲击频率计算时,机墩的垂直振幅分别为0.117mm和0.001mm,均未超过0.15mm,满足规范要求。
标签:机墩;垂直振幅;正常运行;转频;水力冲击频率0 前言机墩是立式水轮发电机的支承结构,其底部固结在水轮机层大体积混凝土或蜗壳层顶板上,上部与风罩或发电机层楼板连接。
上部荷载通过机墩传到基础上。
机墩受到各种静荷载和动荷载的作用,振动问题较为突出,剧烈和异常的振动直接威胁到水电站厂房的安全,《水电站厂房设计规范》(NB 35011-2016)对圆筒式机墩强迫振动的最大振幅做了如下规定:竖向振幅在标准组合时不大于0.15mm;水平横向与扭转振幅之和在标准组合时不大于0.20mm。
本文以某大型水电站为例,采用规范推荐的结构力学方法对其圆筒式机墩的垂直振幅进行复核计算。
1 、基本假定(1)将机墩圆筒本身的重量,用一个作用于筒顶的集中质量(相当质量,机墩混凝土的全部质量的0.35倍)来代替,使在此集中质量作用下的单自由度体系的振动频率与原来多自由度体系的最小频率接近。
其中第一(最小)频率是实际工程中需要的频率;(2)机墩的振动作为单自由度体系振动计算,在计算动力系数和自振频率中,假定无阻尼作用;(3)机墩的振动为在弹性范围内的微幅振动,力与变位之间服从胡克定律;(4)结构振动时的弹性曲线与在静质量荷载作用下的弹性曲线形式相似,从而可用“动静法”进行动力计算。
3、结论选取了对应蜗壳进口断面作为典型断面对机墩的垂直振幅时进行复核。
计算结果表明:在正常运行工况下,机墩竖向动荷载的频率分别按转频和水力冲击频率计算时,机墩的垂直振幅均未超过0.15mm,满足规范规定的控制标准。
水电站厂房设计
第十一章水电站地面厂房布置设计第一节水电站厂房的任务、组成及类型一、水电站厂房的任务水电站厂房是水能转为电能的生产场所,也是运行人员进行生产和活动的场所。
其任务是通过一系列工程措施,将水流平顺地引入水轮机,使水能转换成为可供用户使用的电能,并将各种必需的机电设备安置在恰当的位置,创造良好的安装、检修及运行条件,为运行人员提供良好的工作环境。
水电站厂房是水工建筑物、机械及电气设备的综合体,在厂房的设计、施工、安装和运行中需要各专业人员通力协作。
二、水电站厂房的组成水电站厂房的组成可从不同角度划分。
(一)从设备布置和运行要求的空间划分(1) 主厂房。
水能转化为机械能是由水轮机实现的,机械转化为电能是由发电机来完成的,二者之间由传递功率装置连接,组成水轮发电机组。
水轮发电机组和各种辅助设备安装在主厂房内,是水电站厂房的主要组成部分。
(2) 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。
(3) 主变压器场。
装设主变压器的地方。
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。
(4) 开关站(户外配电装置)。
为了按需要分配功率及保证正常工作和检修,发电机和变压器之间以及变压器与输电线路之间有不同电压的配电装置。
发电机侧的配电装置,通常设在厂房内,而其高压侧的配电装置一般布置在户外,称高压开关站。
装设高压开关、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。
水电站主厂房、副厂房、主变压器场和高压开关站及厂区交通等,组成水电站厂区枢纽建筑物,一般称厂区枢纽。
(二)从设备组成的系统划分水电站厂房内的机械及水工建筑物共分五大系统(1) 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。
(2) 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、主变压器和高压开关站等。
(3) 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,如图11-1所示。
12-水电站厂房结构分析
安装要求,混凝土需要分期浇筑,称为一期和二期混凝土。
❖ 一期混凝土:底板、尾水管、尾水闸墩、尾水平台、混凝 土蜗壳外的混凝土、上下游边墙、厂房构架、吊车梁、部 分楼板等,在施工时先期浇筑,以便利用吊车进行机组安 装。
❖ 二期混凝土:等到机组和有关设备到货后、尾水管圆锥钢板 内衬和金属蜗壳安装完毕后,再进行浇筑。二期混凝土包括 金属蜗壳外的部分混凝土、尾水管直锥段外包混凝土、机 座、发电机风罩外壁、部分楼层的楼板。
第24页,共66页。
2.抗剪强度计算公式
K fW 式中K——按抗剪强度计算的抗P滑稳定安全系数;
f ——滑动面的抗剪摩擦系数。 岩基厂房整体抗滑稳定的安全系数不分等级,按表选用。
抗滑稳定 安全系数
K K′
基本组合
1.10 3.00
荷载组合
特殊组合
无地震
有地震
1.05
1.00
2.50
2.30
第25页,共66页。
纽子水电站圆筒式调压井结构设计
纽子水电站圆筒式调压井结构设计----2d69f4ae-7163-11ec-9c03-7cb59b590d7d(陕西省水利电力勘测设计研究院,陕西西安710001)通过工程实例,分析了调压室结构设计中井壁和井底设计的计算原则和方法,对其他流域类似工程的设计具有一定的参考价值定的借鉴意义。
调压室;矿井;底板扭子水电站位于甘南藏族自治州东部卓尼县境内(系藏民聚居区),距卓尼县县城约20多公里。
水资源主要分属黄河流域的洮河。
水能资源头是卓尼县的主要优势资源,主要集中在洮河的千家万户。
陶河流经卓尼县境内174kin,境内较大的支流有26条,均有良好的开发条件。
全县水能资源丰富,洮河干流及其支流的水力资源理论蕴藏量为62.84万千瓦,可开发利用24.61万千瓦,已开发利用93.45万千瓦,仅占1.5%发量的3.79%,可见,该县水力资源开发潜力很大,其次小水电作为大电网的补充,在地方工农业生产和人民生活中,尤其在解决边远无电区通电中发挥了非常重要的作用。
因此,充分利用卓尼县潜在的水力资源,修建小水电,可加快电力开发及电力基础设拖的建设,促进卓电县以及甘南州的经济发展。
为群众提供生活用电,解决群众生活困难难,同时有利于保护生态环境。
庄子水电站位于甘肃省甘南藏族自治州卓尼县洮河干流上游上,为一径流引水式电站。
引水隧洞长4393.”4m,设计引用流量1386m3/s,电站装机容量30MW,为单一发电项目,无灌溉防洪等要求。
包括首部引水枢纽、引水建筑物、电站厂房及开关站等。
在隧洞末端设置圆筒式调压井。
地质为石英砂岩。
2调压室的类型和尺寸根据初步设计水力计算成果,调压室采用简单圆筒式,井筒分为两部分,标高2586~2608,内径18,外径22米;标高2608~2626',内径19m,外径22m:底板为带孔口的环形板,厚度z6m。
为防止杂物、石块落入井内,保护井内正常工作,确保工人安全,在井顶设置钢筋混凝土盖板。
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FJD 35150 FJD
水电站厂房圆筒式机墩
技术设计大纲范本
水利水电勘测设计标准化信息网
1996年3月
1
水电站技术设计阶段厂房圆筒式机墩技术设计大纲
主编单位:
主编单位总工程师:
参编单位:
主要编写人员:
软件开发单位:
软件编写人员:
勘测设计研究院
年月
2
目次
1. 引言 (4)
2. 设计依据文件和规范 (4)
3. 基本资料 (4)
4. 内力计算及配筋 (6)
5.构造要求 (7)
6.观测设计 (8)
7.专题研究(必要时) (8)
8.工程量计算(必要时) (8)
9.应提供的设计成果 (8)
3
1. 引言
工程位于, 是以为主, 兼有等综合利用的水利水电枢纽工程。
电站总装机容量MW, 年发电量MW h, 电站为厂房, 共装台机, 单机容量MW。
厂房长m, 宽m, 高m。
本工程初步设计报告于年月日审查通过。
2. 设计依据文件和规范
2.1 有关本工程的文件
(1) 工程初步设计报告;
(2) 工程初步设计报告审批文件;
(3) 工程技术设计任务书。
2.2 主要设计规范
(1) SDJ 20-78 水工钢筋混凝土结构设计规范(试行);
(2) SD 335-89 水电站厂房设计规范(试行);
(3) SDJ 173-85 水力发电厂机电设计技术规范(试行)。
3. 基本资料
3.1 工程等别与建筑物级别
(1) 工程等级为等;
(2) 电站厂房级别为级。
3.2 荷载资料
发电机楼板传来荷载: t/m;
3.3 机电设备参数
发电机转子连轴重: t;
发电机定子重: t;
发电机上机架重: t;
发电机下机架重: t;
励磁机转子重: t;
4
励磁机定子重: t;
发电机出力: MVA;
发电机正常转速: r/min;
发电机飞逸转速: r/min;
发电机功率因子cos: ;
发电机暂态电抗: ;
水轮机转轮连轴重: t;
水轮机轴向水推力: kN;
水轮机导叶叶片数: ;
水轮机转轮叶片数: ;
机组转动中心偏距: cm。
3.4 主要尺寸数据
发电机风罩内径: cm;
定子螺栓孔中心直径: cm;
下机架外径: cm;
下机架螺栓孔中心直径: cm;
水轮机机坑内径: cm;
机坑悬臂内径: cm;
发电机层楼板厚: cm;
发电机风罩厚: cm;
发电机机罩厚: cm;
定子面至发电机层楼面: cm;
定子面至下机架面: cm;
水轮机坑悬臂高: cm;
水轮机踏脚板高程: m;
水轮机层地面高程: m;
发电机层楼面高程: m。
3.5 材料特性及安全系数
3.5.1 混凝土
(1) 混凝土标号: ;
(2) 混凝土容重: kN/m3;
(3) 混凝土泊桑比: ;
5
(4) 混凝土设计强度与弹性模量见表1。
表1 混凝土设计强度与弹性模量单位:MPa
3.5.2 钢筋
(1) 钢筋设计强度与弹性模量, 见表2;
(2) 钢筋泊桑比: 。
3.5.3 安全系数
(1) 强度安全系数见表3;
(2) 抗裂安全系数;
(3) 允许最大裂缝宽度mm;
(4) 机墩强迫振动的最大振幅; 垂直振幅不大于0.15mm, 水平横向与扭转振幅之和不大于0.2mm。
3.6 厂房布置和厂房结构体形图
3.7 发电机、水轮机的总装图、基础图
4. 内力计算及配筋
4.1 计算假定
(1) 计算中假定圆筒底部为固定端, 顶部为自由端, 不考虑楼板刚度的作用。
静力计算不考虑蜗壳顶板变形影响。
6
(2) 作用于机墩的楼板荷载、风罩自重及机组荷载均假定均布在机墩顶部, 并换算成相当圆筒中心圆周的荷载。
(3) 圆筒内力按圆筒中心周长截取单位宽度按偏心受压柱计算, 最大纵向力N和相应弯矩M发生在圆筒底部。
(4) 静力计算中的动荷载均乘以动力系统, 动力系数取1.5。
4.2 计算公式
机墩内力计算包括静力计算和动力计算, 计算公式详见SD 335-89的第4.3.14条和附录三。
4.3 荷载及组合
4.3.1 荷载
(1) 垂直静荷(结构自重+发电机层楼板荷载+发电机定子重+机架重+附属设备重):A1;
(2) 垂直动荷(发电机转子重+励磁机转子重+水轮机转轮重+轴向水推力):A2;
(3) 水平动荷:正常运行时, A3;
飞逸时, B1;
(4) 扭矩:正常运行时:A4;
短路时:B2;
4.3.2 组合
(1) 基本组合:正常运行:A1+A2+A3+A4
(2) 特殊组合:短路时:A1+A2+A3+B2
飞逸时:A1+A2+B1
4.4 内力计算
4.5 配筋计算
5. 构造要求
(1) 圆筒式机墩混凝土标号不得低于200#(28天龄期);
(2) 机墩上的孔洞或切口, 应考虑应力集中, 适当加强配筋;
(3) 一般不配斜向筋;
(4) 竖向受力钢筋按内力最大截面受压构件配置, 内外层相同, 最小配筋率0.1 , 不
7
宜小于4根/米, 横向钢筋按垂直钢筋降低1~2级选用, 间距不大于25cm;
(5) 参见SD 335-89第4.4.11条。
6. 观测设计
7. 专题研究(必要时)
8. 工程量计算(必要时)
9. 应提供的设计成果
9.1 设计报告与计算书
(1) 设计报告
(2) 圆筒式机墩内力及配筋计算书;
(3) 专题报告(必要时)。
9.2 图纸
(1) 圆筒式机墩体形图;
(2) 圆筒式机墩分层分块图;
(3) 圆筒式机墩钢筋图。
9.3 工程量汇总表
8。