毕业设计-厂房设计

若水电站厂房设计开题报告

一 厂房的任务和组成

水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转换为电能的综合工程设施。厂房中安装水轮机、发电机和各种辅助设备。通过能量转换，水轮发电机发出的电能，经变压器、开关站等输入电网送往用户。所以说水电站厂房是水、机、电的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维修的需要；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑造型协调与美化自然环境。

水电站厂区包括：

（1）主厂房。布置着水电站的主要动力设备（水轮发电机组）和各种辅助设备的主机室（主机间），及组装、检修设备的装配场（安装间），是水电站厂房的主要组成部分。

（2）副厂房。布置着控制设备、电气设备和辅助设备，是水电站的运行、控制、监视、通讯、试验、管理和运行人员工作的房间。

（3）主变压器场。装设主变压器的地方。电能经过主变压器升高到规定的电压后引到开关站。

（4）开关站（户外高压配电装置）。装设高压开关、高压母线和保护措施等高压电气设备的场所，高压输电线由此将电能输往用户，要求占地面积较大。

水电站厂房主要由水流系统、主机组及其附属设备系统、电气设备系统三大系统组成。水流系统的主要设备包括压力管道、进水阀、蜗壳、水轮机、尾水管和尾水闸门等。主机组及其附属设备系统包括水轮机、水轮发电机、励磁系统、励磁调节装置、调速器操作柜及其油压装置、自动化装置、油气水系统、起重调和、各种试验、维修设备等。电气设备系统由两部分组成：一次回路输变电设备和二次回路控制设备。前者包括从水轮发电机引出线端到输电线路之前的隔离开关、断路器、电流电压互感器和主变压器等。后者包括以中央控制室为中心的控制、保护、检测、监视、机旁控制盘、自动及远动装置、通讯及调度设备和直流系统设备等。

二 水电站厂房的发展

由于水电站的开发方式、枢纽布置、水头、流量、装机容量、水轮发电机组形式等因素，及水文、地质、地形等条件的不同，加上政治、经济、生态及国防等因素的影响，厂房的布置方式也各不相同，所以厂

房的类型有各种不同的划分，例如按机组工作特点可分为立式机组厂房、卧式机组厂房。根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型：

(1)坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连，发电用水直接穿过坝体引人厂房，如丹江口水电站广房。兴建中的三峡水电站厂房也是坝后式的。在坝后式厂房的基础上，将厂坝关系适当调整，并将厂房结构加以局部变化后形成的厂房型式还包括：

1)挑越式厂房：厂房位于溢流坝坝趾处，溢流水舌挑越厂房顶泄人下游河道，如贵州乌江渡水电站厂房。

2)溢流式厂房：厂房位于溢流坝坝趾处，厂房顶兼作溢洪道，如浙江新安江水电站厂房。

3)坝内式厂房：厂房移人坝体空腹内，如位于溢流坝坝体内的江西上犹江水电站厂房，或设置在空腹重力拱坝内的湖南凤滩水电站厂房。

(2)河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起挡水作用，如广西西津水电站厂房。若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房），如长江葛洲坝水利枢纽大江、二江电厂的厂房内均设有排沙用的泄水底孔。

(3)引水式厂房。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房，如浙江湖南镇水电站厂房。引水式厂房也可以是半地下式的，如浙江百丈漈一级水电站厂房，或地下式的，如云南鲁布革水电站厂房。

电站厂房还可按机组类型分为竖轴机组厂房及横轴机组厂房；按厂房上部结构的特点分为露天式、半露天式和封闭式厂房；或按水电站资源的性质分为河川电站（常规水电站）厂房、潮汐电站厂房以及抽水蓄能电站厂房等等。

我国水电站建设中厂房型式日趋多样化，除一般的坝后式和引水式地面厂房以上外，有大型的低水头河床式厂房，高水头的冲击式厂房，大跨度地下厂房，墩内式厂房，坝内式厂房和大型溢流式（挑越式）厂房等。主厂房的结构规模越来越大，其高度达80米以上，跨度达30米以上。地下厂房的开挖跨度已超过25米，并成功地采用了喷锚支护的结构型式。厂房下部结构中，成功地采用了静水头在30米以上的圆断面钢筋混凝土蜗壳和水头在65米以上的梯形断面钢筋混凝土蜗壳。

随着地下工程设计理论和施工技术的发展、抽水蓄能电站的建设，地下厂房的应用越来越多。在陡峻的峡谷地形条件下和岩石坚固完整的地质条件下修建水电站厂房，地下厂房常作为首选方案。由于布置、设备和调控技术的改进，地下厂房的工程造价在不断降低，施工工期也在不断缩短。地下厂房的应用还为输水系统的选线、布置提供了更多的灵

活性。据第二次世界大战后不完全统计，世界上已建成和正在建造的地下水电站厂房就有300多座，其中最大的电站装机容量已超过500万千瓦（加拿大的La Grande 水电站为533万千瓦）。我国建成的容量大于1万千瓦的地下水电站已有30余座，其中装机容量达928万千瓦的龙羊峡地下水电站也已建成投入运行。在抽水蓄能电站中，高水头蓄能机组因水泵工况的需要，机组的安装高程常比下水库最低水位低得多（可达20～25米），如采用地面厂房，厂房很高，随的外水压力和土（山岩）压力很大，强度、稳定要求难以满足，工程量过大，所以高水头蓄能电站往往采用地下厂房。

三 水电站厂房设计的程序

我国大中型水电站设计一般分为四个阶段：预可行性研究、可行性研究、招标设计及施工详图。

预可行性研究的任务是在河流（河段）规划和地区电力负荷发展预测的基础上，对拟建水电站的建设条件进行研究，论证该水电站在近期兴建的必要性、技术上的可行性和经济上的合理性。在这个阶段中，对厂房不进行具体设计，而只基本选定电站规模，初选枢纽布置方式及厂房的型式，绘出厂房在枢纽中的位置，估算工程量。

可行性研究的任务是通过方案比较选定枢纽的总体布置及其参数，决定建筑物的型式和控制尺寸，选择施工方案、进度和总布置，并编制工程投资预算，阐明工程效益。在该阶段中，对厂房设计的要求是根据选定机组机型、电气主结线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，绘出厂区及厂房布置图，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工程地质处理措施。

招标设计中要对可行性研究中的遗留问题进行必要的修改与补充，落实选定方案工程建设的技术、施工措施，提出较详细的工程图纸和分项工程的工程量，提出施工、制造与安装的工艺技术要求以及永久设备购置清单，编制招标文件。

在施工详图阶段，则陆续对各项结构进行细部设计和结构计算，并拟定具体施工方法，绘出施工详图。对厂房设计而言，虽然厂房的型式、布置及轮廓尺寸在招标设计中已经决定，但机电设备供货合同尚未签订，详细的结构设计尚未进行，故一切决定都还是近似的。在施工详图阶段，要根据更详尽确凿的各种资料，进行每个构件的细部设计和结构计算，最终确定厂房各部分的尺寸。

四 设计准备和计划