燈泡貫流機主機間布置探討

【摘 要】燈泡貫流機在大流量、低水頭電站中被廣泛采用；本文對燈泡貫流機主機間的布置方案、要點等進行了探討。

【關(guān)鍵詞】燈泡貫流機；河床式廠房；主機間布置

0.工程概況

塘頭水電站位于廣東省乳源縣北部與曲江縣交界處附近武水河段上（武水是北江第二大支流，集水面積7097km2，河長260km），是《廣東省韶關(guān)市武水梯級開發(fā)規(guī)劃報告》規(guī)劃的第五級梯級水電站。水庫正常蓄水位68m，校核洪水位71.87m，總庫容1526萬m3。電站裝機容量20MW，裝置4臺燈泡灌流機組。工程是以發(fā)電為主，兼有航運等綜合利用效益的水利樞紐工程。塘頭水電站為河床式水電站，主要建筑物從右至左依次布置為：右岸接頭土壩、泄水閘、電站廠房、左岸船閘等。

1.主機間布置

燈泡貫流式電站廠房多為擋水廠房，廠房本身作為樞紐擋水建筑物的一部分。擋水廠房可分為單純擋水廠房和溢流廠房。單純擋水廠房為通常采用的形式，其結(jié)構(gòu)相對簡單，廠房四周有足夠高的擋水墻擋水，水庫上游來水流量大于發(fā)電用水時，多余水量由泄水閘棄水。塘頭水電站即為單純擋水廠房，本文針對廠房主機間幾處較具討論性的結(jié)構(gòu)布置方案進行簡單探討。

1.1上游擋水墻

燈泡貫流機的流道位于水庫正常蓄水位以下，因此廠房上游在流道大體積混凝土之上需設(shè)置擋水墻來擋水。塘頭水電站廠房的上游檢修門與泄水閘檢修門共用一臺壩頂門機起吊，這就使上游擋水墻有了2種布置方案，方案一是上游擋水墻布置在上游吊車柱的下方（見圖1），方案二是上游擋水墻布置在壩頂門機下游軌道的下方（見圖2）。

方案一的優(yōu)點是可有效減少上游吊車柱的長度；缺點是不能增加廠房主機間的可利用空間，且壩頂門機的下游軌道梁結(jié)構(gòu)不能節(jié)省。這是燈泡貫流機廠房上游擋水墻比較常見的設(shè)計方案。

方案二的優(yōu)點是可增加主機間的可利用空間，且節(jié)省了壩頂門機的下游軌道梁結(jié)構(gòu)，增加的空間可利用來方調(diào)速器跟透平油罐；缺點是加長了主機間上游排架柱的長度，且增加的空間不在吊車的起吊范圍之內(nèi)，造成調(diào)速器跟透平油罐的安裝較為困難。

1.2起吊設(shè)備

塘頭水電站主廠房的起吊設(shè)備根據(jù)樞紐的布置考慮了2個方案。

方案一：傳統(tǒng)的橋機方案（見圖1），安裝場和主機間運行層錯層布置，優(yōu)點是機組設(shè)備進廠、安裝及檢修均很簡單方便，缺點是吊車柱、吊車梁施工占用工期較多，而改用鋼制的吊車柱、吊車梁則增加的投資較大。

方案二：小門機方案（見圖2），由于小門機方案的門機軌道布置在主機間的運行層，門機不能走到錯層布置的安裝場，故小門機方案把運行層的發(fā)電機、水輪機吊物孔設(shè)承重鋼蓋板兼作安裝場使用，不再設(shè)置獨立的安裝間。小門機方案的優(yōu)點是不用施工吊車柱，節(jié)省了工期，且不設(shè)獨立安裝間節(jié)省了投資；缺點是相比同跨度的橋機有效起吊范圍縮小，起吊設(shè)備投資增加，主廠房跨度增大，運行層不能擺放機電設(shè)備，且對設(shè)備安裝及運行維護不利。

1.3管道層

管道層位于主機間運行層下方，也稱運行下層，用于布置發(fā)電機吊物孔、進人孔、水輪機吊物孔引出的水管、油管以及電纜、母線等管線。塘頭水電站主機間的管道層考慮了3個布置方案。

方案一：板梁架空層方案（見圖1），就是運行層設(shè)置在板梁架空層上面，下面的架空層作為管道層布置。架空層方案的優(yōu)點是混凝土工程量相對較省，管道層空間較大，管道和電纜的布置、安裝較為方便、簡單，方便主廠房和副廠房的交通連接；缺點是板梁承受較重荷載時采用板梁結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟，故本方案的運行層不推薦作為安裝場使用，也不宜布置小門機作為起吊設(shè)備。

方案二：廊道方案（見圖2），加厚流道上部的混凝土厚度，在運行層下方布置廊道。廊道方案的優(yōu)點是上部的運行層可承受較重荷載兼作安裝場使用，且可布置小門機方案的門機軌道；缺點是混凝土工程量增加較多。

方案三：電纜溝方案，稍為加厚流道上部的混凝土厚度，在運行層上設(shè)置走水管、油管以及母線、電纜的電纜溝。電纜溝方案的優(yōu)點是運行層也可承受較重荷載并兼作安裝場使用，且相對廊道方案增加的混凝土量不多；缺點是管路安裝維護不太方便，電纜溝需設(shè)蓋板，也很難布置小門機方案的門機軌道。

1.4副廠房

燈泡貫流機的流道較長，通常把副廠房就近緊貼主廠房下游布置，這樣使發(fā)電機、水輪機與副廠房之間的母線、電纜以及油水管路距離最短，節(jié)省投資。塘頭水電站的副廠房也是如此布置，并考慮了2種副廠房布置方案。

方案一：單排副廠房方案（見圖1），副廠房緊貼主廠房下游吊車柱布置，副廠房各層的過道走廊設(shè)在副廠房的下游側(cè)，為懸臂式結(jié)構(gòu)的開放外走廊，副廠房和下游擋水墻之間設(shè)有一個露天的天井。本方案的優(yōu)點是副廠房的通風、采光良好，不需要加裝風機進行機械通風換氣，日照充足的白天也不需要電氣輔助照明；缺點是空間利用不夠充分，天井積水需加裝抽水泵抽排或引到集水井抽排。

方案二：雙排副廠房方案（見圖2），副廠房布滿主廠房與下游擋水墻流道頂板之上的空間，副廠房分2排布置，走廊為設(shè)在2排副廠房之間的封閉式內(nèi)走廊。本方案的優(yōu)點是充分利用了空間，無天井進水外排的問題；缺點是副廠房的通風、采光較差，需采取加裝風機等輔助設(shè)備來給各層副廠房通風換氣，下層副廠房即使白天也要開燈照明，辦公條件較為惡劣。

1.5下游擋水墻

河床式廠房的上下游洪水位通常相差很小，而廠房的正常滿發(fā)水位則遠低于下游洪水位，下游擋水墻要求高于下游洪水位，尾水檢修平臺要求高于廠房滿發(fā)水位，這就使緊貼在一起形成整體的下游擋水墻、尾水閘墩以及墩頂尾水檢修平臺的設(shè)計方案有了不同的方案選擇，本工程考慮了以下2種布置方案。

方案一：高尾水閘墩方案（見圖1），尾水閘墩與下游擋水墻同高，均高于下游校核洪水位，在尾水閘墩墩頂設(shè)置尾水檢修平臺。每臺機的下游擋水墻兩端固支在尾水閘墩上擋下游洪水，這種設(shè)計是大部分河床式廠房下游擋水墻采用的方案，優(yōu)點是受力結(jié)構(gòu)良好，可有效降低下游擋水墻的厚度及配筋，尾水平臺的對外交通良好，洪水期尾水閘門檢修不受影響；缺點是通常尾水閘墩厚度較大，高尾水閘墩增加的混凝土工程量較多，且尾水啟閉排架也較高，需布置專門的樓梯連通尾水啟閉機房。

方案二：低尾水閘墩方案（見圖2），下游擋水墻高度不變，尾水閘墩及墩頂?shù)奈菜畽z修平臺僅高于滿發(fā)正常尾水位。這樣下游擋水墻就變成了懸臂結(jié)構(gòu)，為了滿足阻擋下游洪水的要求，下游擋水墻就需要加厚墻體或在擋墻上下游設(shè)肋板等結(jié)構(gòu)加強措施。擋水墻保持懸臂結(jié)構(gòu)不變，僅加厚墻體的方式在結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定方面不太好，且經(jīng)濟上不太劃算，而擋水墻上游側(cè)加肋板則會降低副廠房空間利用率，影響機電設(shè)備布置，因此選擇了在擋水墻下游側(cè)加肋板的方案。本方案的優(yōu)點是可有效降低尾水閘墩、尾水啟閉機排架的高度，減少工程量，節(jié)省工期以及投資；缺點是尾水檢修平臺需設(shè)樓梯或爬梯上下，洪水期不能檢修尾水閘門。

2.小結(jié)

本文對燈泡貫流機廠房主機間的幾處較具討論性的結(jié)構(gòu)布置方案進行簡單探討，各個布置方案都各具優(yōu)缺點，設(shè)計人員宜根據(jù)工程的實際情況靈活布置。

【參考文獻】

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