【正文】 聯(lián)成一體。廠房本身其擋水作用，成為河床式廠房。水電站主廠房布置著水電站的主要動力設備（水輪發(fā)電機組）和各種輔助設備的主機室（主機間），以及組裝，檢修設備的安裝昌（安裝間），是水電站廠房的主要組成部分。水電站廠房的設計包括平面設計。剖面設計和立面設計，它是水工，機械，電氣，建筑等專業(yè)技術人員相互配合，共同進行的工作。 主廠房平面設計進行主廠房平面設計時，必須將上部結構部分和下部結構結合起來考慮，因為兩者關系密切。主廠房的長度，寬度尺寸，主要取決于水輪發(fā)電機定子及風罩墻，水輪機蝸殼，尾水管，調(diào)速設備系統(tǒng)的設置，以及主要設備的裝卸方法和安裝，檢修，運行管理的要求，同時還應該考慮到結構布置和立面的藝術處理問題?，F(xiàn)分上下兩部分介紹： 主廠房上部結構計算 主機室主機室又稱主機間，它是水電站的心臟，主機室上部結構部分又稱發(fā)電機層，是裝設水輪發(fā)電機組和調(diào)速器操作柜，油壓裝置，機旁盤等設備的場所，上空設置移動式起重設備，供設備的安裝檢修吊運用，此外還有提供上下層交流聯(lián)系的樓梯。這些設備，樓梯，閥孔在平面的位置，首先要滿足運行方便，并在不多增加投資的前提下，布置使廠房內(nèi)部整齊，寬敞，明亮，美觀。（1） 機組段長度的確定機組段長度L1也就是機組的中心距離，它隨水電站類型和機型而不同，主要有蝸殼，尾水管，發(fā)電機風罩在 x 軸方向上的尺寸來定，并考慮機組設備及主要交通道等所需的尺寸。機組段長度L1可以由下面的公式計算得到：L1=Lx+L+xLx 是機組段x方向的最大長度L+x是機組段+x方向的最大長度Lx和L+x可以由教材《水電站建筑物》表121計算得，然后去其中的最大值。從國內(nèi)已建水電站廠房機組段長度統(tǒng)計資料，水電站廠房機組間距與水輪機轉輪直徑比值在3—3。8之間。（2）端機組段長度的確定端機組又稱邊機組段，是指在與裝配場不同一段的機組段。端機組段長度 L2確定出了需要考慮上述機組段的因素外，還要與裝配場位置，廠房是否布置進水閥，起重機吊運設備的要求有關。當采用兩臺起重機吊運發(fā)電機轉子時。（3）主廠房寬度的確定以機組中心線為界，廠房寬度B可分為上游側寬度Bx和下游側寬度Bs兩部分，B=Bx+Bs主廠方下游側的寬度，除了滿足上式的要求外，還需要滿足蝸殼在一個方向的尺寸和蝸殼外混凝土厚度的要求。如果下游側需要布置輔助設備，電氣設備或以下游側座吊運通道，尚需滿足上述的要求。最后決定廠房總寬度時，要滿足起重機標準跨度的要求。（4）發(fā)電機層的設備和設施的布置（1） 水輪發(fā)電機 一般具有定子外露，定子埋入和上機架埋入3種布置形式，外露式布置使發(fā)電機層顯得擁擠，增加上部結構部分的高度，影響廠房的采光和通風。目前已經(jīng)很少采用，定子賣如何上機架埋入時發(fā)電機層寬敞，同時由于提高了發(fā)電機層高層而增加了水輪機層高度，可增設一層作為出線層。這兩種布置被廣泛采用。（2） 調(diào)速系統(tǒng)設備 調(diào)速設備一般包括調(diào)速柜，主接力器和油壓裝置3部分，調(diào)速柜和 油壓裝置通常均布置在發(fā)電機層，盡量靠近，避免跨機組段布置，并應與布置在水輪機層的接力器位置相適應。當布置有困難時，允許將操作柜和油壓裝置布置在其中及起吊范圍線意外。電液調(diào)速器的電氣柜，一般都和機旁盤布置在一起。（3）機旁盤 它包括機組自動操作盤，機組繼電保護盤，機組測溫盤，機組動力盤等，每臺機組的機旁盤約為35塊。一般應該布置在發(fā)電機層并進可能靠近調(diào)速器操作柜且在同一側，以便運行人員在機組啟動時能觀察到盤上的儀表。此外，還要考慮到節(jié)省電纜和布線方便，機旁盤通?？拷睆S房。如果機組的測溫儀表不多，而主機室地位有限時，也可以將測溫儀表布置在發(fā)電機的上部機架上，不另設測溫盤，當發(fā)電機層空間顯得較擁擠時，也可以將機組動力盤與其它盤分開而另行布置在水輪機層或其他適當位置。（4） 磁機合勵磁盤 勵磁機布置對發(fā)電機容量而異，有直接布置在同步發(fā)電機轉子軸頂，也由于發(fā)電機轉子軸相連接的單獨布置方式。勵磁盤最好布置在發(fā)電機層，如果太擁擠，也可布置在水輪機層，但需要用通風設備以保證該層不至于太潮濕。（5） 樓梯 尾運行人員經(jīng)常從發(fā)電機層道水輪機層檢查巡視提供方便，通常每兩臺機組之間設鋼筋混凝土樓梯一座。大型水電站廠房的機組段較長時，每臺機組設一座樓梯。，坡度以34—38度為宜。（6） 吊閥孔 進水發(fā)設在主廠房內(nèi)時，可利用廠內(nèi)其中設備進行進水閥的安裝棚檢修，為此發(fā)電機層樓板要設吊閥孔，孔一般為矩形。對高水頭和有長引水道或地下式廠房的電站，因受地質條件的限制，如果增加廠房的跨度會給工程帶來困難，可將進水閘布置在單獨的閥室內(nèi)，另設其中設備。（7）交通道 在水輪發(fā)電機得上，下游側應留有2—。 （8）起重設備 有關起重設備的技術數(shù)據(jù)，可參閱制造廠家提 供的資料，其中機主，幅吊鉤極限位置離廠房四周墻壁之間有一點的距離。因此決定了起重機在廠房內(nèi)的工作范圍，廠房內(nèi)所有需要利用它來吊運的較重設備和部件，都應在工作范圍內(nèi)。 裝配廠裝配廠又稱安裝件，它是組裝，檢修設備的場所。裝配廠的位置與對外交通隨廠房的類型而異，一般位于廠房靠交通道的一端。在特殊情況下，當機組臺數(shù)較多時，廠房兩端都設有裝配廠。在地下式廠房，也可以將裝配廠設在機組之間。裝配廠與主機室寬度相等，以便利用起重機沿主廠房縱向運行。確定裝配廠尺寸主要在于確定長度，而對于軸流式水輪機和傘是水輪發(fā)電機，貫流式機組采用偏大值。最后尺寸應滿足在起重機主鉤起吊范圍之內(nèi)，能容納一臺機組擴大性大修的要求：通常包括發(fā)電機轉子，發(fā)電機上機架，水輪機轉輪和水輪機頂蓋等四大件的存放，及相應的工作場地和運輸工具。具體說明如下：（1） 。以供安裝磁極之用。裝配廠樓板留有孔口，轉子主軸深入裝配廠的下層的轉子主軸支撐臺，臺上設又用以固定主軸的螺栓，螺栓數(shù)與主軸法蘭上孔數(shù)享福；，以便在磁極下放進千斤頂和墊板。再不進行轉子裝配或檢修期間，空洞蓋上鐵板或混凝土板。（2） ，供作通道用。（3） ，供作通道用。（4） 由于大中型水電站的主變壓器較為高大，要檢修主變壓器，必須沿軌道將主變壓器推進裝配廠，要利用主廠房內(nèi)的起重機將變壓器鐵芯從殼內(nèi)吊出，勢必使主廠房增加高度。因此，在裝配廠虛設變壓器檢修坑，檢修前先將主變壓器整體吊入坑中，然后用起重機吊出鐵芯，如果采用鐘罩式變壓器，檢修時只需將鐘罩吊起，無需吊出鐵芯就可檢修，通常在主變壓器廠就地露天檢修。裝配廠就不必設變壓器檢修坑。，坑的位置可與上述四大件相重疊，因為并不同時進行檢修。大型水電站的主廠房的裝配廠設有變壓器軌道和鐵路軌道，以便火車和變壓器直接進入廠房。 主廠房下部結構部分主廠房下部結構部分可分為水輪機層，蝸殼層和尾水管層等。這是發(fā)電機層地面下與蝸殼層頂部混凝土以上的空間，它的布置如下：（1） 發(fā)電機機墩是在機組部位支承水輪發(fā)電機定子支座的發(fā)電機機座定子坑或水輪機井。機墩的形式隨機組容量不同而分為如下幾種：1〉 圓筒式機墩 抗扭，抗展及抗壓性好，剛度大，一般為少筋混凝土，用鋼節(jié)省，大中型機組普遍采用。機墩內(nèi)部是空的，便于水輪機安裝時吊進，檢修時吊出。機墩內(nèi)部直接力氣，預埋各種油，氣，水管道和布置電纜，電線等。運行人員經(jīng)常要進入內(nèi)腔進行巡視和檢修工作，機墩要留有進人孔，機墩高度不能太矮。機墩內(nèi)徑要大于水輪機轉輪直徑，小于發(fā)電機轉子直徑，并考慮下機架支撐等要求而定。（2） 塊式機墩，又稱矮機墩 它的剛度和抗震性能都很好，但是混凝土用量大，大型機組特別式大型傘式水輪發(fā)電機可考慮使用這種形式。（3）環(huán)梁立柱式及剛架式機墩 材料用量較省，便于安裝檢修機組，但是抗扭，抗震性能較差，噪聲較大，適用育種等容量的機組。（3） 為了便于蝸殼和尾水管的檢修工作，一般在水輪機層設有通向蝸殼和尾水管的進入孔。蝸殼進入孔位置多布置在靠近進水閥閥門坑垂直下去然后水平進入尾水管得直錐段。其他通向水泵室及檢修廊道的通道，可布置在主廠房的兩端或其他適當?shù)牡胤?。?） 機墩將水輪機層分隔成上，下游側走廊，分別布置油，氣，水管道和電氣設備，彼此互不干擾。有時還在這層布置勵磁盤和能抽出深處機水的深井水泵。當發(fā)電機層樓板與水輪機層底板高差超過68m 時，可考慮在其間增加出線層，布置水輪發(fā)電機引水線，中型點接地，母線和互感器等設備，水輪機層還有水利機械接力器的回復機構和水輪機導水機構的接力器（作用筒），他們的結構和布置決定調(diào)速器的位置。如果是金屬蝸殼，則在+y方向蝸殼尺寸最小，左右簡可布置在上游側，回復機構采用剛性連接，拐不廠，調(diào)速器可在+y軸左右一定范圍內(nèi)布置。如果是混凝土蝸殼，則作用筒位置不受蝸殼尺寸限制，調(diào)速器可再機組周圍任何位置布置。 蝸殼層蝸殼層是反擊式水輪機的引水設備蝸殼及其周圍的鋼筋混凝土結構塊體和空間部分。這層的布置隨工作水頭和單機容量而不同。河床式廠房水頭較低，小于40m，流量相對較大，可采用180—270度包角的梯形斷面的鋼筋混凝土蝸殼?？梢詼p少廠房下部結構部分的工程量，縮短主軸的長度。 尾水管層反擊式水輪機的泄水設備――尾水管的頂部與基礎底板之間的空間是尾水管層。大中型水電站廠房為了減少基礎開挖量，都采用彎軸型尾水管。他由直錐段、彎段核擴散段幾個部分組成，為了減小擴散段結構跨度，通常設有1—2個隔墩。為水管應設有進人孔，尺寸一般為600600或者650mm。當停機放空尾水管中的水時，檢修人員從水輪機層沿著進水閥坑的爬梯下去。然后水平進入廊道，打開設有尾水管直錐段的金屬蓋，利用梯繩爬進尾水管內(nèi)。也有將金屬蓋設在水平擴散段的尾水管頂板上，從尾水管頂板打開金屬蓋垂直進入。 裝配場下層裝配廠的下面一般有一層至二層可做輔助生產(chǎn)車間，下面一層地面高程與水輪機層相同，便于交通。這兩層通常布置油庫、油化驗室、壓氣機室、機修間和電工尾修車間等。 尾水平臺中、高水頭的水電站廠房，尾水平臺一般僅布置尾水啟門機。二滴水頭的水電站廠房，由于流量過大，為水管長度較大，為水平臺相應地也較寬，可以在尾水平臺上布置主變壓器，并留有交通道。如果為了后期發(fā)電而必須利用尾水平臺作為施工通道，為水平臺還要適當加寬。 主廠房長度的確定廠房的長度取決于機組段長度、機組臺數(shù)和裝配場長度，裝配廠長度一般為機組段的1—，于是主廠房的總廠度 L可有下式求得：L=nL1+L2+L式中 ：n機組臺數(shù) L一端機組附加長度 L1 一機組段長度 主廠房剖面設計主廠房剖面設計又稱豎向設計，主要是解決垂直方向空間處理上的有關問題。它與平面設計是一個整體，設計時必須統(tǒng)一考慮。根據(jù)水電站生產(chǎn)電能的需要，合理的確定主、副廠房上、下結構各部分的高程，滿足通風、采光需要及發(fā)電、配電的合理安排，全面綜合分析研究做出經(jīng)濟合理，技術可能的方案，為運行人員的操作運行管理創(chuàng)造優(yōu)良的工作環(huán)境。主廠房剖面設計中具有決定意義的是水輪機的安裝高程。大中型水電站建成以后下游的最低和最高水位的正確設定，對整座水電站廠房經(jīng)濟、合理布置具有決定性的影響。因為在一般情況下，將依據(jù)這兩個水位來確定水輪機安裝高程和發(fā)電機層及裝配廠樓板高程?？墒沁@兩個重要水位往往在水電站建成后，隨著水庫運行方式、電廠出力變化范圍，河流要受到不同程度的沖刷或淤積而有所改變，因此在設機式必須認真研究。經(jīng)過充分論證分析之后予以決定。此外，對外交通和地理條件也會影響剖面設計?，F(xiàn)分別介紹幾個高程的確定方法。 水輪機安裝高程水輪機的安裝高程是一個控制性的高程。對于豎軸軸流式水輪機其安裝高程用下式表示=下min+Hs+x D1其中：D1水輪機轉輪直徑，mx系數(shù)，下min下游最低尾水位。水輪機的安裝高程，不僅關系到水電站投資和水輪機轉輪氣蝕的問題，還關系到水電站的運行和發(fā)電質量問題。當下游設計最低水位決定以后，水輪機的安裝高程就完全取決于吸出高度。 主廠房基礎開挖高程從水輪機安裝高程向下量取到后尾水管出口頂面的距離加上所選用的尾水管的出口高度及尾水管底板混凝土厚度就得到廠房基礎開挖高程。 水輪機層地面高程從水輪機安裝高程向上量取蝸殼進口半徑和蝸殼頂混凝土層，可得水輪機層地面高程?；炷廖仛ろ敯搴穸雀鶕?jù)結構計算決定，或根據(jù)國內(nèi)外已建電站的經(jīng)驗采用，然后再結構設計式進行復核。=+h4 發(fā)電機裝置高層從水輪機層地面高程加上發(fā)電機機廠進人孔高度h5()和進入口頂部厚度h6（），就可以得出發(fā)電機定子裝置高程。=+ h4+ h5+ h6其中h5要滿足水輪機層附屬設備管道和發(fā)電機出線布置要求。 發(fā)電機層樓板高程一般情況下應該滿足以下條件：（1） 保證以下各層高度和設備布置及運行上的需要。，否則發(fā)電機出線和油氣水管道布置困難。如果發(fā)電機層樓版面與水輪機層地面之間加設出線層，（2） 保證下游設計洪水部淹沒廠房，一般情況下，發(fā)電機層樓板面和裝配廠樓板面高程齊平?！鲜鰲l件并不是在任何情況下均必須滿足的。有的河流洪水期與枯水期水位相差懸殊，山區(qū)河流尤其如此，因而在這種情況下將發(fā)電機層樓板面設在下游設計洪水位以上是不經(jīng)濟的。這樣不僅會增加廠房下部結構部分的混凝土工程量，而且機組主軸增長，既增加金屬的消耗，又對機組運行穩(wěn)定性帶來不利。這時，可將發(fā)電機層樓板面高程布置在下游設計洪水位以下，但是必須在廠房大門和對外的交通口，設置臨時性插板以擋洪水?；蛘邔⒀b配場樓板面高出發(fā)點基層樓板面并高于洪水尾。 吊車軌頂高程：額定起重決定于發(fā)電機轉子重量，發(fā)電機轉子和定子均為３４５ｔ，由于該水電站裝機四臺，故采用兩臺起重量相等的起重機，每臺起重機的額定起重量為最大起重量、平衡梁和吊具重量之和的一半，預計起重時平衡梁和吊具重量之和的一半可以按照10～20％最大起重件的重量計算，由于最大起重量大于75ｔ，可采用雙小車橋吊：Ｇ額＝。所以每臺起重機重量＝，根據(jù)《水電站機電設計手冊水力機械》取雙小車橋吊。起重機的安裝高程是值吊車軌頂高程，它是確定主廠房上部結構高度的重要因素。他取決于下列要求：機組拆卸檢修起吊最大和最廠部件（往往是發(fā)電機轉子代軸或水輪機轉輪代軸）時與固定的機組、設備、墻、柱、—（如采用剛性夾具，—），以免由于掛索松弛或吊件擺動而破壞設備或墻柱；另一方面在裝配廠檢修變壓器