时间：2023-05-17 09:56:35
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇水电站市场分析，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
【关键词】减速机；测试；振动；改进
1.概述
水口电站两台2×250t桥机是由太原重机厂1989年设计、生产、制造的大型起重设备，单车吊重500t两台并车后最大可起吊1000t，用于发电厂房水轮发电机组的安装、维护、修理。
两台桥式起重机自1990年投运以来，已使用二十年左右，对七台发电机的安装、维护、修理起到非常重要作用。由于安装时环境不理想，造成机械方面出现一些不可修复的问题，特别是起升减速机，严重影响起重机的安全运行。电气控制系统起升机构为国产自激磁动力制动系统，运行机构为国产转子切电阻可直接打反车的调速系统，电气系统所用元件为常规的继电器及分离元件，目前元件基本属淘汰产品，故障率高，影响设备运行的安全可靠性，起同构控制系统由于可调性差，两个机构甚至四个机构同时运行时，其同步性能不能满足实际运行的需要。
由于各方面的原因，该设备经常性出现运行问题，设备存在隐患。为此，公司提出对两台桥机进行有关机电项目的检测、分析、鉴定及研究，为改造提供科学方案。
2.桥机现状与原因分析
2.1机械设备现状
（1）对桥机桥架上拱进行现场检测，测量工具SJ006水准仪，数据如下（单位：mm）：
一号车一号梁上拱值
标准要求：跨中上拱度应为（0.9/1000∽1.4/1000）S，且最大上拱度应控制在跨中S/10的范围内。
（S-跨距=2800）跨中上拱度应为25.2∽39.2mm ，两车上拱度全部符合标准要求。
同一断面轨道高低差标准要求：小车跨距为5.8m时为9除一号车跨中向上游侧第一节板点处超标1mm外（实测为H=210）其余各点均在要求范围内，小车轨道接头高低差（见表1）
标准要求：小车轨道接头处高低差d≤1mm，符合标准要求。
小车轨道侧向错位（见表2）
标准要求：小车轨道头部侧向错位f≤1mm
电动机轴与减速机高速轴同轴度，符合标准要求。
2.4 制动轮
分为250T和50T两档，型号TZC758.27 速比I=11.81普通齿面减速机。经开盖检查各减速机齿合来重调角，齿型已磨成刀形式，齿合间隙严重超标。#1车#1钩减速机第一轴齿和第二轴齿合为1.05∽1.10mm而且两齿均有硬点齿合现象。接触长公20%左右角接触严重。两齿齿面均存在修磨痕迹，周节积累误差大齿合间隙变化很大从0.5∽1.1mm。运转时造成冲击大是振动和噪声大的主要根源是第一轴齿与第三轴齿与第四轴齿接触长度较好达70%，合格。但接触高度仅为30%，仍未达到要求。#1车#2钩减速机第一轴齿和第二轴齿齿合间隙为0.47∽0.69mm有调角接触现象且齿侧间隙超过标准要求。他面接触仅为40也未达到标准要求。二轴齿与三轴齿，三轴齿与四轴齿齿面接触较好，齿侧间隙稍微超过标准要求。#2车#1钩一轴齿与二轴齿齿侧间隙为0.62∽0.60mm，超过标准要求，齿间有拉伤及修磨痕迹。其他两级较好。#2车#2钩第一轴与第二轴齿齿侧间隙为0.75∽0.60mm间隙超标，接触长度达60%，但高度上仅有30%，主线接触易造成冲击、噪声大。
2.6 开式齿轮传动边
2.7 端梁高强螺栓断裂原因分析
经查端梁连接孔无错位，且高强螺栓硬度远大于端梁结构件硬度。分析认为不是因螺栓受剪断裂。认为从前标准要求高强螺栓扭紧力矩偏大，且当时扭矩搬手粗放，精度不准，使扭紧时力矩过大，且螺栓本身质量不高，存在应力造成伤害所致，有微观裂纹，经振动导致断裂。
2.8关于装超载限制器
经现场检查和图纸复查，在现行状态条件下可以安装超载限制器，把超载限制器装到上滑轮装置平衡杠杆之承座处，做些改动即可实现。大车运行机构，滑块式万向联轴器，现磨损严重运转时噪声大，传动效率低，可改为十字轴式万向联轴器，但需要把车轮端减速机轴端，接头拆下重新制造安装上联拦法兰。主梁电气室增设轴流风机，实行强迫通风，以改善主梁电气室工作条件，降低室内温度，可在端梁处开适当的通风孔，并对端梁进行适当加强，安装轴流风机一端向内吹风，一端向外排风。
2.9司机室安装空调，改善司机工作条件
桥机工作地点夏季很炎热，司机室处于电电厂房顶部，温度尤其高，为改善司机工作条件，可以在司机室后部增设平台，以安装空调机组。
2.10关于增加工作翻身操作方式
经整体分析认为，现行桥机的双钩操作，可选一小车为主钩，另一小车为副钩，采用“空翻法”即可安全进行工作翻身，但工作要有足够的刚性和可捆绑性，吨位不宜过大，就可以实现。
3.改进及处理建议
考虑到起重设备的特殊性，建议由原设计制造单位重新设计制造4台起升机构减速机。将减速机原软齿面齿轮改为中硬齿面齿轮（齿面硬度HB260-290），以提高减速机的使用寿命，在减速机输入和输出轴处的透盖上增加骨架密封圈，并在减速机底面法兰上加开一环形导油槽，以解决减速机的渗漏油问题。
在减速机高速轴超速开关侧设计一活轴，以便将来电气部分改造，同时增加一套闷盖，作为备用。减速机其它有关参数均按原设计执行，以新减速机上升式小齿轮为基准，修磨卷筒大齿轮的齿面，并调整开式齿轮副的齿侧间隙，加上新减速机各级齿轮副的啮合精度的提高，可以消除运行时振动大、冲击大的现象，降低运行时的噪声。
关键词:红石电站 轴流定桨 转轮 更换
一、概况
红石水电站水轮机型号为ZDA190-LH-600;发电机型号SF50―56/9000,立式半伞型。其主要参数为:最高水头25.6m;最低水头22.8m;额定转速107.1r/min;额定功率51.55MW;设计水头23.3m;设计流量251m3/s;飞逸转速240 r/min;吸出高度-4m;最高效率91%;叶片数5;叶片安放角8°;水轮机转速上升率50%;蜗壳最大水压值0.4MPa;叶片法兰直径1100mm;叶片法兰端面中心距800mm;叶片法兰把合螺钉分布圆直径d=850mm;导叶高度2400mm;导叶分布圆直径:7000mm。
基于转轮叶片裂纹的严重状况已威胁到电厂的安全生产,经反复研究决定,红石3号机组开展A级检修更换转轮,已彻底解决转轮叶片裂纹所带来的不安全因素。
二、转轮更换过程分析
1、新转轮的设计数据来源
新转轮还是由哈尔滨电机厂设计生产,与原转轮型号一致,但值得注意的是设计中某些数据必须要在现场实测后才能做为设计选型的主要参考依据。要想获得这些数据,首先是按照机组扩修过程进行水轮机的分解。分解过程中作为作业班组一定要记录好机组的某些原始参数,比如水导瓦间隙;顶盖水平;接力器水平;主轴密封上下密封板加垫厚度等,这里还要提到的是导叶上下抗磨板间隙也需要测量,此次分解按惯例没有测量,这在后续问题中会再次提到。这些数据对于更换新转轮后的安装工作是必要的参考。
2、新转轮叶片的组装
这个过程中要注意以下几个问题:
1)各部件的检查要仔细。其中包括叶片与轮毂安装的法兰面一定要没有高点和任何颗粒,防止叶片安装后存在间隙;轮毂上叶片螺钉孔要清洁完好没有毛刺,最好要用丝锥弓过并用砂纸轮打过然后喷洒清洗剂(755);处理叶片联结螺栓、螺钉、螺帽及销钉,因运输等原因螺栓、螺钉及螺帽的螺纹有磕碰现象,要用三角锉等工具将螺纹处理好,防止最后出现研螺丝现象;处理好螺栓、螺钉与叶片轮毂的配合面,防止出现高点影响螺栓的拉伸。
2)采用一钩三链方式安装叶片。在足够吊重的天车勾上挂三个导链,然后分别利用叶片吊装专用工具将三个导链挂在叶片枢轴螺孔上、叶片进水边和出水边的适当位置,最终使叶片吊起平稳,并实现水平及圆周方向的位置可调。
3)要考虑叶片的安装顺序。叶片与轮毂的配合是一一对应的关系,因此首先是找准叶片序号,然后在任意安装一片后要采取隔一片安装的方式进行。这样是防止转轮出现偏重而倾倒现象。
3、泄水锥的安装
此次新转轮在泄水锥的安装过程中也出现了一些问题。按照常理首先是要检查处理好泄水锥与轮毂联结法兰面,防止高点出现。然后将联完主轴的转轮吊起落向立在平地上的泄水锥,找准方向后落下对称穿入4―6颗螺丝旋紧再吊至检修机坑内进行其它螺丝安装。但值得注意的是联结螺丝的长度与轮毂法兰面螺丝孔的深度要事先测量准确,是否存在螺丝过长或螺丝孔深度不够而配合不好的问题,如果存在就得设法解决,要不然螺丝拉紧度不够可能给以后的运行留下安全隐患。解决的方法可以是将螺丝两端各截去一段已达到合理的长度,但因螺丝本来不算太长,(这里是220mm)截断是不可恢复的,为了保险起见我们采用了加垫片的方法。垫片的大小规格及数量都是根据螺丝规格及螺丝孔深计算出来的,所有螺丝加的垫片规格和数量都是相同的,以防出现破坏转轮静平衡现象。还要注意在螺丝全部打紧后螺丝帽及垫片都要用电焊电焊牢固,防止脱落。
4、蜗壳底环问题处理
当顶盖落回机坑,螺丝打严之后测得12号到16号导叶端面无间隙,再测得抗磨板间隙远远小于理论值。这样导致导叶无法开关,个别导叶套筒也回装不上。重新分解底环灌浆,从理论和现实上都不能允许,因此排除了这个方法。下一个方法就是如何将鼓起的底环尽量恢复使导叶端面能够产生合理的间隙值,而又能让底环不再弹变。经水工水平仪测得数据实际鼓起部位的高度可达3mm之多,而要光在顶盖与坐环间加垫是不够的。因此经厂里有关部门慎重考虑研究,先将顶盖落回通过导叶将鼓起的底环尽可能地压下去,然后将鼓起部位的底环与座环间间断性焊接(隔100mm焊200mm),再用400mm×30mm×50mm的立筋沿水流方向在两导叶间焊在底环与座环上(注意不要影响到导叶的全开和全关)。然后又将顶盖吊起在顶盖与座环间加了1mm紫铜垫。
三、结束语
此次白山发电厂红石电站转轮更换工程解决了电站因机组运行时间长导致
转轮叶片裂纹带来的安全隐患,为机组的安全稳定运行提供了可靠保证,并且为白山发电厂的安全生产奠定了坚实的基础,同时为我国水电机组出现此类情况处理提供了宝贵经验。
参考文献:
[1]白山发电厂.水轮发电机组运行规程,企业标准,Q/1511.2004.
[2]白山发电厂.机械设备检修规程(红石站),企业标准,Q/1511.10506―2005.
[3]丰满水电技术学校 白家骢主编. 水轮发电机组检修工艺.北京:电力工业出版社出版,1982年1月
[4]东北水利水电学校 于兰阶主编. 水轮发电机组的安装与检修.北京:水利电力出版社出版,196年11月
关键词：贯流式水电站 河床式厂房 尾水管 内力计算
中图分类号：TV74 文献标识码：A
0 引 言
开发低水头水力资源一般采用贯流式水电站，这种水电站尾水管跨度一般较大。做好贯流式水电站尾水管的结构分析是非常必要的，对贯流式电站尾水管结构承载力极限状态研究以及正常使用状态研究具有指导性的作用。
1 工程概况
该水电站位于西部某河段上。枢纽主要由河床式电站厂房、泄洪闸、右岸砂砾石坝、左岸混凝土防渗墙及中控楼、GIS室等建筑物组成。电站等别为三等中型工程，主要建筑物级别为3级。该水电站厂房为河床式厂房，主厂房采用单机单缝，尾水管最大跨度14m，高度11.2m。
2 计算内容
对尾水管进行正常运行、校核洪水期运行以及检修工况的结构计算，并给出内力数值分析影响因素。
3 计算假定
（1）内力计算采用有限元法：假定尾水管按平面框架计算；
（2）由于尾水管杆件截面尺寸较大，跨高比小。因此在框架内力分析中需要考虑节点刚性和剪切变形的影响。节点刚性段长度取节点宽度之半，柔性段长度取净跨度。
（3）假定作用在尾水管顶板的上部荷载及机电设备重沿垂直于水流方向呈均匀分布，沿顺水流方向按45°角向上游侧(或下游侧)扩散分布至尾水管顶板上。
（4）由于尾水管长期处于水下，受温度变化的影响较小，所以温度应力不作专门计算。
4 计算程序、计算模型及计算工况
4.1计算程序
本次计算程序采用大型有限元程分析软件Ansys10.0。
由美国ANSYS公司研制的ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于核工业、水电、交通、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、日用家电等一般工业及科学研究。
ANSYS有限元软件具有强大的分析功能，拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证它能高效地求解各类结构的静力、动力、振动和非线性问题，稳态和瞬态热分析及热－结构耦合问题，压缩和不可压缩流体问题。其友好的图形界面和程序结构，交互式的前后处理和图形软件，大大地减轻了用户在实际工程问题中创建模型、有限元求解以及结果分析和评价的工作量。它统一集中式的数据库保证了各模块之间的有效可靠的集成，并实现了与多个CAD/CAE软件的友好连接。
尾水管可简化为平面框架结构进行计算。对于平面框架结构，我们需要研究其内力大小及分布规律（轴力、剪力、弯矩等），本论文采用水工结构中常用的二维Beam3单元进行计算分析，准确快速的得出计算结果。
4.2 计算模型
图4.1 尾水管有限元计算模型
4.3 计算工况
表4.1 各计算工况荷载组合
工况 自重
荷载 顶板
荷载 内水
压力 地基
反力 扬压力 上部设备
及结构重 备注
正常运行期 √ √ √ √ √ √ 持久状况
检修期 √ √ √ √ √ 短暂状况
校核洪水运行期 √ √ √ √ √ √ 偶然状况
4.4 计算断面的选取
沿尾水管从上游至下游选取两个断面，上游断面净跨度12.47m，净高度11.20m，下游断面净跨度14.00m，净高度11.20m，
5内力计算成果
表5.1上游断面内力计算成果
表5.2下游断面内力计算成果
6 结论
（1）根据本文计算结果，跨度较大的流道跨中弯矩较大，这是符合贯流式河床水电站受力及结构特点的，未出现因为应力集中而造成的内力较大的情况，这说明本论文研究对象在体型设计尽量减少了体型突变的部位，在体型过渡时尽量选用弧段过渡，场内设备布置较为均匀，结构布置合理，避免由于体型突变和荷载过于集中造成的应力集中，使某部位内力过大，浪费钢筋的情况。
（2）河床式水电站尾水流道底板承受着基础向上的反力，不同地质情况所受反力大小不同，因此由于设计对象所处地质条件不同，在进行尾水管计算时计算结果有较大差异，因此在设计过程中对地质情况应予以重视。
（3）尾水管各部位内力值在洪水运行工况下比较正常运行工况有增大的趋势，不同工况内力计算结果也不同。因此在进行尾水管计算时需要对不同工况进行计算，可以有效的判定在各种工况下的内力情况，达到体型设计合理，配筋适当的目的。
（4）根据本文计算结果，最大弯矩就发生在流道跨中位置，因此在计算配筋时需特别注意流道跨中部位配筋，流道跨中部位的配筋一般较大。
参考文献：
沙锡林.贯流式水电站[M].中国水利水电出版社，1999.12.
单智杰.灯泡贯流式水电站厂房三维静动力分析[D].西安理工大学.2005
顾鹏飞，喻远光.水电站厂房设计[M].水利电力出版社，1987.
DL/T5057-2009.《水工混凝土结构设计规范》[S].中国电力出版社，2009
DL5077-1997.《水工建筑物荷载设计规范》[S].中国电力出版社，1998
关键词：抽水蓄能电站；地下厂房；施工；质量控制
Abstract: in combination with an pumped storage power station, underground workshop of power station key parts of construction measures are analyzed, and finally put forward the construction quality control measures to ensure that the quality of the project.
Keywords: pumped storage power plant; Underground workshop; The construction; Quality control
中图分类号：TV743文献标识码：A 文章编号：
1． 引言
某抽水蓄能电站地下厂房系统由主厂房、主变洞、母线洞、高压电缆平洞及电缆竖井等洞室组成。主变洞：主变洞开挖尺寸193.16*11.7*22.0m（长*宽*高），拱顶岩体厚220～270m，主变室地面高程与安装场相同。主变运输洞：主变运输洞布置在主厂房安装间侧，与主变洞相连，主变运输洞长65.15m。采用城门洞型开挖断面，开挖尺寸为11.4*10.248（宽*高）。母线洞：母线洞共6条，采用城门洞型断面，开挖尺寸为8.7*1.6m（宽*高），靠近主厂房10.0m范围母线洞的开挖尺寸为7.2*6.0m（宽*高）。高压电缆竖井：高压电缆竖井深104.0m，顶部高程84.0m，底部高程-20.0m。开挖断面为矩形，尺寸1.4*7.9m。
2． 关键部位的施工措施
2.1主厂房、主变洞顶拱层开挖施工
1）在厂房及主变室各层开挖前，必须首先完成相应层的排水廊道及排水孔施工，完善排水系统，尽可能先期降低地下水位，提高围岩的自稳能力；2）厂房和主变洞的围岩条件较差，根据成熟的施工经验，两大洞室顶拱层的开挖均采用眼睛法施工，即两侧导洞领先，中间预留岩柱，岩柱的开挖滞后两侧导洞30m的距离。开挖后及时进行初期的锚喷支护以及格栅拱架的施工。确保围岩的稳定和变形在允许的范围。由于预留岩柱的开挖滞后导洞开挖30m，为了防止已开挖段的变形过大，在岩柱开挖后视围岩的出露情况采用钢支撑临时支护，等围岩稳定后再拆除临时钢支撑；3）设计轮廓线上采用光面爆破的控制技术，严格控制钻孔质量，尽量将超挖控制在招标技术条款要求的范围；4）鉴于洞室围岩的具体情况，发包人在前期已经考虑了从洞室顶拱高程以上的8.00m高程排水廊道进行厂房和主变洞顶拱层的预固结灌浆，由于地质条件的复杂性，在顶拱层的开挖中，还应根据出露的围岩情况，采用超前锚杆、超前小导管以及钢拱架等超前支护措施；5）每次爆破后仔细排除松动岩块，随时监测已开挖的洞段，及时清除危岩确保安全，并及时做好喷锚支护；6）顶拱下部的高边墙开挖采用预裂或光面爆破技术，严格控制钻孔质量，确保孔位偏差
2.2 岩壁吊车梁的施工
1）岩壁吊车梁位于厂房第Ⅲ层开挖层内，为保证岩台成型，开挖时采用控制爆破技术，开挖前精心进行爆破设计与试验。岩锚梁部位的开挖采用预留保护层的开挖方式，保护层与中部槽挖采取预裂爆破分开，中部先行槽开挖宽度15.5m，用液压钻垂直钻孔梯段爆破，超前两侧保护层开挖30m以上，保护层厚度初拟4.0m，施工中根据爆破试验调整；2）岩壁吊车梁保护层按爆破振动试验确定的爆破参数严格控制外侧直墙垂直钻爆的单响药量，钻孔时保证直墙面光爆孔垂直，孔与孔之间平行，孔底偏差小于10cm，岩台三角体采用双面光爆的方法进行开挖，上直墙面及斜面光爆钻孔间距20～25cm，钻孔深度及角度用测量仪器严格控制；3）岩锚梁施工中，按规范要求采用红外线激光定位技术放样，精确测放轮廓线，钻孔方位角采用地质罗盘控制，水平钻孔用水平尺控制水平度、斜面倾斜孔仰（倾）角及深度用几何法控制，开孔前用全站仪测定每一孔位的钻孔深度；4）岩壁吊车梁三角体的开挖中，遇到围岩条件差，难以成型的洞段，采取对掩体进行预固结灌浆，改善围岩条件的方法，然后再进行吊车梁的II序开挖；5）岩锚梁三排深孔受力锚杆的施工做到认真细致，锚杆孔根据超挖情况重新计算，并用全站仪准确测量定位，锚杆采用凿岩台车造孔，锚杆孔上、下偏差不大于±3cm，左右偏差不大于±5cm，角度偏差不大于+2°，孔深偏差不大于5cm。岩锚梁锚杆安装之后；6)为了保证爆破振速满足规范要求，在岩壁梁混凝土施工之前，在施工程序安排上，厂房Ⅳ层开挖支护施工完成；87）为防止V层开挖飞石对岩锚梁造成破坏，岩锚梁体底面及侧面模板在层开挖作业时不拆除，必要时在模板外侧采用废弃胶带或轮胎等进行保护，防止飞石损伤混凝土表面；8）由于地下厂房的围岩条件较差，为保证岩壁吊车梁的成型质量，岩台三角体上直墙面和下直墙面的系统锚杆支护在三角体钻孔之前施工完成。
2.3 母线洞的施工
1）母线洞距岩壁吊车梁高差仅8.5m，若按照常规的施工方法，安排其随主厂房同步开挖，无法满足招标文件的爆破振动安全控制标准要求，不利于岩壁吊车梁混凝土的稳定，故要提前安排施工；2）开工后先进行主变运输洞以及主变运输洞与主变洞联系洞的开挖支护，并在-42.50m高程，沿主变洞轴线开挖一条宽4m、高4.5m的支洞，支洞延伸至6#母线洞，在每条母线洞的位置分岔洞进入母线洞，在母线洞内沿13%的坡下卧至母线洞底板-48.75m高程，作为母线洞开挖的通道；3）母线洞靠近主厂房侧10m范围的开挖采用隔洞施工的顺序，随着支洞在厂房轴线方向的延伸。
3． 施工质量控制
3.1主厂房岩壁梁开挖
1)为保证岩壁梁岩台成型，开挖采用预留保护层控制爆破，开挖前精心进行爆破设计与试验。2) 不允许欠挖，控制岩台斜面与水平面的夹角与设计值相比应偏小，偏差不大于2°。3)岩壁梁部位的开挖采用预留保护层的开挖方式，保护层与中部槽挖采取预裂爆破分开，中部先行，用液压潜孔钻垂直钻孔梯段爆破，超前两侧保护层开挖大于30m，保护层厚度初拟2.5～3.5m，施工中根据爆破试验调整。4)岩壁梁保护层必须按爆破振动试验确定的爆破参数严格控制下直墙外侧垂直钻爆的单响药量，钻孔时采用三次钻杆校核和加扶正器保证下直墙面预裂孔垂直，孔与孔之间平行，孔底偏差小于10cm，岩台三角体上直墙面及斜面光爆钻孔间距20～25cm，钻孔深度及角度用测量仪器严格控制。5)岩壁梁三排深孔受力锚杆的施工做到认真细致，锚杆孔根据超挖情况重新计算，并用全站仪准确测量定位，锚杆采用凿岩台车造孔，锚杆孔上、下偏差不大于±30mm，左右偏差不大于±100mm，孔深偏差不大于50mm，倾角偏差不大于2°。
3.2竖井开挖
1)开挖前确保开挖边线放样精度。及时进行误差调整。采用光面爆破，确保竖井及调压井围岩的表面平整度，不欠挖、尽量减少超挖。2)竖井开挖之前先进行锁口支护，且不侵占设计断面，竖井开挖必须边开挖边支护，上一个循环支护完成之前，不得进行下一个循环作业。3)高50m以上的竖井开挖导井施工优选采用反井钻机。4)爆破作业中除钻孔可由民工实施外，装药、连网、起爆以及爆后检查均由持有效操作证的职工完成，提高爆破保证率，避免由于雷管质量问题造成瞎炮和便于残孔检查，在周边孔和底部一排孔采用双雷管起爆。
4． 结论
文章通过结合某抽水蓄能电站施工实例，针对该电站厂房中的关键部位施工技术进行了总结，同时就不同环节的施工给出了具体的控制技术措施，有效地提高厂房施工质量。
参考文献：
[1] 罗一民，张自标．浅析水电站的厂房施工[J]．四川建材，2006，27（02）：74-75．
[2] 管国春．巴山电站厂房施工方案的优化[J]．价值工程，2007，29（06）：101-103．
关键词：灯泡贯流式水电站 静、 动力计算分析 有限元
1.3灯泡贯流式水电站厂房布置及特点[29～51]
1.3.1厂房类型
灯泡式贯流机组厂房多为挡水厂房，厂房本身作为枢纽挡水建筑物的一部分。挡水厂房可分为单纯挡水厂房和溢流厂房。由于厂房兼作挡水建筑物，其设计标准与闸坎等挡水建筑物相同。
单纯挡水厂房为通常采用的形式，其结构简单，厂房四周有足够高的挡水墙挡水，水库上游来水流量大于发电用水时，多余水量由泻水闸弃水。
溢流厂房可通过厂房顶泻流，分担泻水任务，减少泻水闸孔数，节省泻水闸工程量。溢流厂房上、下游挡水墙无须设置到水库最高水位以上，厂房本身土建工程量也可减少。同时厂房的浮托力也减少，厂房的接触力也可大为改善。厂房顶溢流堰面可设闸门也可不设闸门。不设闸门时，水位超过溢流堰面时，自由溢流弃水，可省去金属结构工程量。枢纽正常蓄水位较高时，通常设置闸门挡水，水库需要弃水时，由闸门控制泻流。在溢流弃水发电时，由于水流的射流作用增加发电量，在溢流弃水不发电时，减少或清除了厂房尾水的回流淤积。溢流厂房的结构复杂，比常规挡水厂房施工难度大。在有条件的情况下采用溢流厂房其经济效益还是很好的。
1.3.2厂房布置及特点
（1）流道及进出口设备布置
灯泡式水轮发电机组过水流道外形由生产厂家根据试验确定并提供给设计部门，流道通常可分成进口段、中段和出口段。灯泡式水轮发电机组放置在流道中段内，其上游部分为进口段，下游部分为出口段。
流道进口段通常布置有拦污栅、检修闸门及其所属的起闭设备和进口闸墩、胸墙及桥面结构。上游闸门至机组首部距离很近，流道进口的布置主要是确定拦污形式和拦污栅、检修门及坝顶公路的相对位置。
大多数灯泡贯流式机组电站在厂房渠道进水口处依次设置拦污浮排、拦沙坎、拦污栅，以拦截飘浮物和防止推移质泥沙进入机组流道。现在有部分电站，取消拦污浮排，在电站进水口上游的拦沙坎上设置一排拦污栅，即把拦污栅布置在进水墩前缘上游数十米处。采用这种通敞式布置的主要优点有:①因拦污栅离厂房有一定的距离，使厂房前有一相对静水区，水流流态比较稳定，过栅流速较小，污物容易清除，由于拦污栅引起的水头损失小，可以提高机组出力;②一旦某孔拦污栅被污物堵塞严重，水流可以从其它孔通过，在厂房前的静水区内进行调整，不至于对某一机组的发电出力产生明显的影响，因此，通敞式拦污栅不失为一种好的布置形式。
流道出口段布置有尾水闸门及其启闭设备。由于贯流式机组流道平直，机组上下游闸门的设计水头和操作水头相差不大，从经济角度尾水闸门亦具备作为工作闸门的条件。尾水快速闸门和尾水事故闸门是贯流式机组电站尾水闸门布置的两种类型，也是防机组飞逸事故的常用过速保护措施，当电站采用机组和尾水闸门联合运行方式时，又是控制电站流量流道的工作闸门。
（2）主厂房布置
灯泡贯流式机组主机成卧式布置在流道内，尾水管为直锥形，对溢流式和非溢流式等各种厂房结构有很强的适应性，溢流式厂房虽然可节省厂房投资，但这种厂房有噪音大、通风采光条件差、吊物孔受气候影响、溢流面的吊物孔密封要求高等缺点，在我国所建崖电站中大多采用非溢流封闭式厂房。
机组间距、厂房高度、跨度灯泡贯流式机组的安装程序有两种:第一种，尾水管里衬(包括法兰段)管形座~接力器基础(厂房封顶) 桥机机组。第二种，尾水管里衬(厂房到顶) 桥机管形座机组尾水管里衬法兰段。
主厂房高度主要决定于配水环(导水机构)组件翻身的吊装要求。各大件吊装方法必须与厂家协商，认真对待，一旦没有考虑周到，将给安装检修带来很大麻烦。
主厂房跨度主要由机组结构尺寸和发电机、水轮机各部件的安装要求决定。在发电机转子、定子安装前，先将灯泡头冷却套(或发电机上游柜架)吊入机坑内。为了方便安装，应认真审查厂家发电机安装竖并的尺寸，满足几个大件的安装要求。
灯泡式机组间距主要由流道尺寸决定，一般比常规机组小。由于管形座的支臂已形成进入机组内部的通道，有些大型机组此通道与廊道相接，故在机组之间不必设置楼梯，只需在主厂房两端设置楼梯至水轮机廊道。楼梯进口可设在主厂房下游侧副厂房内。
目前国内已运行和在建的灯泡贯流式机组电站，主厂房的布置形式各有其特点，归纳起来有以下几种:
① 主厂房分运行层、管道层和廊道层共三层的格式。国产机组的调速器和油压装置管道接口以及回油箱等设备均布置在楼板下面，加之辅助设备较多，尺寸大，如果都布置在运行层，水工结构、设备布置方面都有一些困难。或者如果下游水位较高，安装场需抬高，运行层与安装场取同一高程的话，下面的空间高，可增设管道层。这样，运行层显得整齐、美观、方便，把一些阀门、自动化元件等附属设备布置在管道层也便于操作维护，两全其美。而运行层设一整层还是局部，通常又有两种方式:运行层为局部，布置成半弧岛式，仅下游侧设有运行层，发电机、水轮机竖井的盖板在管道层。这样可减少噪音的影响，管道层检修维护方便，节省投资，但这种布置由于运行层面积小，运行维护不够方便。运行层为整层，将发电机和水轮机安装竖井的盖板布置在运行层，这样就形成了整个运行层地面，比较宽敞，运行管理方便。
对于管道层中管道、电缆的布置方式，可根据此层的高度以及其它综合因素分如下在运行层的楼板下面架空和在管道层分别设置管道沟及电缆沟两种。
廊道层是贯穿各机组的通道，此层布置有轴承油箱、测量管路、排水泵等辅助设备。
②主厂房分运行层与廊道层共二层的格式。
如前所述，进口机组的调速器、回油箱、油压装置之间联接管路的接口在侧面，阀门自动化元件布置较集中，组合体积小，其管道及阀门等辅助设备只需在主机周围稍微低一点的坑中布置便可，有些自动化元件布置在灯泡体内，只需将联接管路和电缆布置在机组两侧的电缆沟和管道沟内，不必设管道层。这样，既节省土建费用又方便运行，主厂房宽敞。例如:南津渡、马迹塘等电站都是如此。
由于国产机组调速器、油压装置等设备的要求，耀设管道层即主厂房分三层是合理的，如果制造厂能钧调速器及油压装置的结构进行改造，使自动化元件尽量布置在机械拒内或灯泡体内，连接管接口布置采几进口机组的形式，这样主机室就可以分两层布置，既司减少工程量又便于运行管理。
（3）副厂房的布置
副厂房必须便于同主厂房联系，还应注意运行人员的工作条件。为了充分利用尾水管基础结构以上的空间，副厂房布置在主机室的下游侧，这是灯泡贯流式机组电站常用的格局。机旁盘、励磁盘宜布置在这里且与操作层同高程，便于运行管理。在尾水管上部布置副厂房节省投资，但是这样副厂房通风差、噪音大，工作环境差。尤其是有些尾水副厂房顶层兼作公路桥梁(如马迹塘水电站)，汽车开过时振动、噪声都比较大。因此中央控制室、载波通信室、资料室等主要生产副厂房(这些需要运行人员8h连续工作的场所)，不宜放在尾水平台上副厂房内，应放在靠近岸边安装场靠下游侧的副厂房内(如木京电站)。为改善下游侧副厂房的通风条件和采光条件，可将下游挡水墙向后移，使之与副厂房有一定的距离，这样可以在副厂房的墙上开设窗户，改善通风和采光条件(如都平电站、木京电站)。
（4）安装场布置
安装场面积的确定应按大修时放置机组各主要部件来考虑，也要适当考虑安装的要求，当电站要求几台机组同时安装时，应适当加大安装场的面积。根据几座已建电站的经验，安装场主要考虑转轮、配水环、转子、定子、主轴(包括推力轴承和导轴承)等五大件的组装和翻身所需场地，其他一些小部件，可在主厂房内进行。安装场长度取2倍的机组间距，便能满足要求。
1.4灯泡贯流式水电站厂房结构应力的研究方法
1.4.1厂房结构应力的研究的必要性
灯泡贯流式水电站厂房一般由上游挡水闸门、流道、下游挡水闸门、排沙孔、主厂房上部结构等部分组成，由于是由多个孔洞组成的复杂三维孔洞结构，作为挡水建筑物，要承受上、下游水平作用力，使河床式厂房的内力分布较其它型式的厂房更加复杂，而灯泡贯流式机组较轴流式相比，其机组型式、受力方式有自身特点，特别是对于厂内溢流式厂房使得厂房结构布置和受力条件更加复杂，设计中许多技术问题需要通过计算深入研究，为了全面了解各设计工况（特别是厂房表孔泄流情况）厂房坝段应力、位移状态，使厂房结构设计更加合理、安全、经济，采用整体三维静动力有限元计算是十分必要的。
通过整体三维静动力有限元计算，了解厂房流道的应力、变形、配筋及防裂情况；厂房表孔闸墩和底板的应力、变形、配筋及防裂情况；厂房上部结构的自振频率应大于表孔过流脉动优势频率，以防止共振；厂房流道、表孔边墩的自振频率同机组频率要相对错开，以防止共振。
转贴于 1.4.2厂房结构静力的研究方法
目前对水电站厂房结构应力及稳定分析方法有：结构力学法、材料力学法和有限元法[52～56]。
结构力学法和材料力学法对电站厂房应力及稳定分析计算中比较简单，但是对于比较复杂的厂房结构过于简化计算模型将导致计算结果不能反映厂房结构的实际应力状态，尤其在某些应力状态比较复杂的部位由于过于简化而引起计算结果错误，而且结构力学法和材料力学法对于求解瞬态及动力学分析也比较困难。
有限元法是20世纪40年代提出的处理材料属性和边界条件较复杂问题的一种有效的离散化的数值方法，离散后的单元和单元之间只通过节点相联系，所有的力和位移都通过节点进行计算。利用有限元法对厂房结构进行应力分析计算有以下优点：（1）大型水电站厂房的物理模型制作不易，有些因素模拟困难，不能作过程仿真分析，而有限元模型则易于模拟；（2）有限元模型能突出构成建筑物本质特征的因素，便于分析了解建筑物的性能；（3）可以变动模型有关因素条件进行敏度分析，了解他们对厂房影响的程度及趋势，为改进设计提出启示；（4）能针对厂房的某一部分进行详细模拟，来计算结构中重要部位的应力分布状况；（5）能进行非线性分析、模态分析以及动力分析。
1.4.3厂房结构动力的研究方法[57]
动力学问题在国民经济和科学技术的发展中有着广泛的应用领域。最经常遇到的是结构动力学问题，它主要包括动力特性分析和动力时程分析两种类型。对水电站厂房的动力分析主要研究厂房结构在地震和机组震动作用下厂房结构的应力分布以及其稳定性。因此，对厂房结构的动力分析也就是抗震分析。目前，对水电站厂房动力分析的方法常有以下几种：
（1）振型分解反应谱法
根据振动分析，多质点体系的振动可以分解成各个振型的组合，而每一振型又是一个广义的单自由度体系，利用反应谱便可以得出每一振型水平地震作用。经过内力分解计算出每一振型相应的结构内力，按照一定的方法进行各振型的内力组合。
该方法考虑了多个振型的影响，计算精度较高，但该方法是利用反应谱得出每一振型的地震反应，以静力方式进行结构分析，属于拟静力法的范畴.
（2）时程分析法
根据结构振动的动力方程，选择适当的强震记录作为地面运动，然后按照所设计的建筑物确定结构振动的计算模型和结构恢复力模型，利用数值解法求解动力方程。该方法可以直接计算出地震地面运动过程中结构的各种地震反应(位移、速度和加速度)的变化过程，并且能够描述强震作用下，结构在弹性和弹塑性阶段的变形情况直至倒塌的全过程。该方法属动力分析的方法，由它可以了解结构反应的全过程，由此可以找出结构地震过程中的薄弱部位和环节，以便修正结构的抗震设计.但该方法耗时太多，并且所选的地震波也不一定就能代表结构实际要遭遇的地震。所以，目前只对一些体型较复杂的建筑和超过一定高度范围的高层建筑，才应用该方法来检验结构抗震性能。
（3）随机分析法
由于她震动的随机性和复杂性，结构的地震反应也应该是随机而复杂的，因而只能求得结构地震反应的统计特征，或者求得具有出现概率意义上的最大反应，这一方法从随机观点处理了反应超过定值的概率，使抗震设计从安全系数法过渡到了概率理论的分部系数法，它属于结构地震反应分析的非确定性分析法。
（4）能量分析法
地震作用下，地震动的能量输入到结构，要转换成结构的应变能而耗散地震动的能量。该方法就是分析这种能量的转换关系或直接比较能量的输入与耗散，以结构在地震中的变形、强度和能量吸收能力作为衡量标准，按允许耗能状态进行设计，控制结构的变形和强度。用能量耗散性质可以反应结构的地震非弹性反应.能量耗散的全过程，既反映了结构的变形，又表达了地震反复作用的次数即强震的持续时间，从而能反应地震的累积破坏。
该方法的优点就在于它包括了力和变形两个方面的问题，是力和变形的综合度量;同时，对地面运动的敏感性也较小，输入地震波的性质变化对能量反应不如对变形的影响大。这是一种很有发展前途的方法。
1.5本文研究的主要内容
本文完成的工作主要有以下几个方面：
(1) 国内外灯泡贯流式水电站建设现状及水电站厂房静、动力分析的调研、分析；
(2) 灯泡贯流式水电站厂房结构静、动力分析理论的研究以及有限元公式的推倒；
关键词:灯泡贯流式水电站 静、 动力计算分析 有限元 1.3.1厂房类型
灯泡式贯流机组厂房多为挡水厂房,厂房本身作为枢纽挡水建筑物的一部分。挡水厂房可分为单纯挡水厂房和溢流厂房。由于厂房兼作挡水建筑物,其设计标准与闸坎等挡水建筑物相同。
单纯挡水厂房为通常采用的形式,其结构简单,厂房四周有足够高的挡水墙挡水,水库上游来水流量大于发电用水时,多余水量由泻水闸弃水。
溢流厂房可通过厂房顶泻流,分担泻水任务,减少泻水闸孔数,节省泻水闸工程量。溢流厂房上、下游挡水墙无须设置到水库最高水位以上,厂房本身土建工程量也可减少。同时厂房的浮托力也减少,厂房的接触力也可大为改善。厂房顶溢流堰面可设闸门也可不设闸门。不设闸门时,水位超过溢流堰面时,自由溢流弃水,可省去金属结构工程量。枢纽正常蓄水位较高时,通常设置闸门挡水,水库需要弃水时,由闸门控制泻流。在溢流弃水发电时,由于水流的射流作用增加发电量,在溢流弃水不发电时,减少或清除了厂房尾水的回流淤积。溢流厂房的结构复杂,比常规挡水厂房施工难度大。在有条件的情况下采用溢流厂房其经济效益还是很好的。 (1)流道及进出口设备布置
灯泡式水轮发电机组过水流道外形由生产厂家根据试验确定并提供给设计部门,流道通常可分成进口段、中段和出口段。灯泡式水轮发电机组放置在流道中段内,其上游部分为进口段,下游部分为出口段。
流道进口段通常布置有拦污栅、检修闸门及其所属的起闭设备和进口闸墩、胸墙及桥面结构。上游闸门至机组首部距离很近,流道进口的布置主要是确定拦污形式和拦污栅、检修门及坝顶公路的相对位置。
大多数灯泡贯流式机组电站在厂房渠道进水口处依次设置拦污浮排、拦沙坎、拦污栅,以拦截飘浮物和防止推移质泥沙进入机组流道。现在有部分电站,取消拦污浮排,在电站进水口上游的拦沙坎上设置一排拦污栅,即把拦污栅布置在进水墩前缘上游数十米处。采用这种通敞式布置的主要优点有:①因拦污栅离厂房有一定的距离,使厂房前有一相对静水区,水流流态比较稳定,过栅流速较小,污物容易清除,由于拦污栅引起的水头损失小,可以提高机组出力;②一旦某孔拦污栅被污物堵塞严重,水流可以从其它孔通过,在厂房前的静水区内进行调整,不至于对某一机组的发电出力产生明显的影响,因此,通敞式拦污栅不失为一种好的布置形式。
流道出口段布置有尾水闸门及其启闭设备。由于贯流式机组流道平直,机组上下游闸门的设计水头和操作水头相差不大,从经济角度尾水闸门亦具备作为工作闸门的条件。尾水快速闸门和尾水事故闸门是贯流式机组电站尾水闸门布置的两种类型,也是防机组飞逸事故的常用过速保护措施,当电站采用机组和尾水闸门联合运行方式时,又是控制电站流量流道的工作闸门。
(2)主厂房布置
灯泡贯流式机组主机成卧式布置在流道内,尾水管为直锥形,对溢流式和非溢流式等各种厂房结构有很强的适应性,溢流式厂房虽然可节省厂房投资,但这种厂房有噪音大、通风采光条件差、吊物孔受气候影响、溢流面的吊物孔密封要求高等缺点,在我国所建崖电站中大多采用非溢流封闭式厂房。
机组间距、厂房高度、跨度灯泡贯流式机组的安装程序有两种:第一种,尾水管里衬(包括法兰段)管形座~接力器基础(厂房封顶) 桥机机组。第二种,尾水管里衬(厂房到顶) 桥机管形座机组尾水管里衬法兰段。
主厂房高度主要决定于配水环(导水机构)组件翻身的吊装要求。各大件吊装方法必须与厂家协商,认真对待,一旦没有考虑周到,将给安装检修带来很大麻烦。
主厂房跨度主要由机组结构尺寸和发电机、水轮机各部件的安装要求决定。在发电机转子、定子安装前,先将灯泡头冷却套(或发电机上游柜架)吊入机坑内。为了方便安装,应认真审查厂家发电机安装竖并的尺寸,满足几个大件的安装要求。
灯泡式机组间距主要由流道尺寸决定,一般比常规机组小。由于管形座的支臂已形成进入机组内部的通道,有些大型机组此通道与廊道相接,故在机组之间不必设置楼梯,只需在主厂房两端设置楼梯至水轮机廊道。楼梯进口可设在主厂房下游侧副厂房内。
目前国内已运行和在建的灯泡贯流式机组电站,主厂房的布置形式各有其特点,归纳起来有以下几种:
① 主厂房分运行层、管道层和廊道层共三层的格式。国产机组的调速器和油压装置管道接口以及回油箱等设备均布置在楼板下面,加之辅助设备较多,尺寸大,如果都布置在运行层,水工结构、设备布置方面都有一些困难。或者如果下游水位较高,安装场需抬高,运行层与安装场取同一高程的话,下面的空间高,可增设管道层。这样,运行层显得整齐、美观、方便,把一些阀门、自动化元件等附属设备布置在管道层也便于操作维护,两全其美。而运行层设一整层还是局部,通常又有两种方式:运行层为局部,布置成半弧岛式,仅下游侧设有运行层,发电机、水轮机竖井的盖板在管道层。这样可减少噪音的影响,管道层检修维护方便,节省投资,但这种布置由于运行层面积小,运行维护不够方便。运行层为整层,将发电机和水轮机安装竖井的盖板布置在运行层,这样就形成了整个运行层地面,比较宽敞,运行管理方便。
对于管道层中管道、电缆的布置方式,可根据此层的高度以及其它综合因素分如下在运行层的楼板下面架空和在管道层分别设置管道沟及电缆沟两种。
廊道层是贯穿各机组的通道,此层布置有轴承油箱、测量管路、排水泵等辅助设备。
②主厂房分运行层与廊道层共二层的格式。
如前所述,进口机组的调速器、回油箱、油压装置之间联接管路的接口在侧面,阀门自动化元件布置较集中,组合体积小,其管道及阀门等辅助设备只需在主机周围稍微低一点的坑中布置便可,有些自动化元件布置在灯泡体内,只需将联接管路和电缆布置在机组两侧的电缆沟和管道沟内,不必设管道层。这样,既节省土建费用又方便运行,主厂房宽敞。例如:南津渡、马迹塘等电站都是如此。
由于国产机组调速器、油压装置等设备的要求,耀设管道层即主厂房分三层是合理的,如果制造厂能钧调速器及油压装置的结构进行改造,使自动化元件尽量布置在机械拒内或灯泡体内,连接管接口布置采几进口机组的形式,这样主机室就可以分两层布置,既司减少工程量又便于运行管理。
(3)副厂房的布置
副厂房必须便于同主厂房联系,还应注意运行人员的工作条件。为了充分利用尾水管基础结构以上的空间,副厂房布置在主机室的下游侧,这是灯泡贯流式机组电站常用的格局。机旁盘、励磁盘宜布置在这里且与操作层同高程,便于运行管理。在尾水管上部布置副厂房节省投资,但是这样副厂房通风差、噪音大,工作环境差。尤其是有些尾水副厂房顶层兼作公路桥梁(如马迹塘水电站),汽车开过时振动、噪声都比较大。因此中央控制室、载波通信室、资料室等主要生产副厂房(这些需要运行人员8h连续工作的场所),不宜放在尾水平台上副厂房内,应放在靠近岸边安装场靠下游侧的副厂房内(如木京电站)。为改善下游侧副厂房的通风条件和采光条件,可将下游挡水墙向后移,使之与副厂房有一定的距离,这样可以在副厂房的墙上开设窗户,改善通风和采光条件(如都平电站、木京电站)。
(4)安装场布置
安装场面积的确定应按大修时放置机组各主要部件来考虑,也要适当考虑安装的要求,当电站要求几台机组同时安装时,应适当加大安装场的面积。根据几座已建电站的经验,安装场主要考虑转轮、配水环、转子、定子、主轴(包括推力轴承和导轴承)等五大件的组装和翻身所需场地,其他一些小部件,可在主厂房内进行。安装场长度取2倍的机组间距,便能满足要求。
1.4灯泡贯流式水电站厂房结构应力的研究方法
1.4.1厂房结构应力的研究的必要性
灯泡贯流式水电站厂房一般由上游挡水闸门、流道、下游挡水闸门、排沙孔、主厂房上部结构等部分组成,由于是由多个孔洞组成的复杂三维孔洞结构,作为挡水建筑物,要承受上、下游水平作用力,使河床式厂房的内力分布较其它型式的厂房更加复杂,而灯泡贯流式机组较轴流式相比,其机组型式、受力方式有自身特点,特别是对于厂内溢流式厂房使得厂房结构布置和受力条件更加复杂,设计中许多技术问题需要通过计算深入研究,为了全面了解各设计工况(特别是厂房表孔泄流情况)厂房坝段应力、位移状态,使厂房结构设计更加合理、安全、经济,采用整体三维静动力有限元计算是十分必要的。
通过整体三维静动力有限元计算,了解厂房流道的应力、变形、配筋及防裂情况;厂房表孔闸墩和底板的应力、变形、配筋及防裂情况;厂房上部结构的自振频率应大于表孔过流脉动优势频率,以防止共振;厂房流道、表孔边墩的自振频率同机组频率要相对错开,以防止共振。 目前对水电站厂房结构应力及稳定分析方法有:结构力学法、材料力学法和有限元法[52~56]。
关键词: 压水堆核电站；汽机房；检修；桥式起重机
中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号：
概述
近年来随着国内核电加速发展，在建及前期设计中核电机组数量越来越多。目前国内对于火电汽机房的桥式起重机（以下简称行车）选型，《大中型火力发电厂设计规范》内有条文说明，且工程实践经验丰富，对于行车选型一般没有争议。对于核电压水堆机组来说，由于工程经验少，仅在2011年底下发的《核电厂建设标准（征求意见稿）》有指导性条文。
由于核电压水堆机组的特殊性，汽机房检修及行车选型与火电机组相比具有以下几个特殊点：
检修周期不同。核电机组汽机房检修周期一般与核岛堆芯换料周期一致，24个月或者36个月检修一次，时间大致为30-45天。
核电压水堆机组是一核岛带一汽机，一般不具备两台汽机共用检修场地及行车的条件。
核电压水堆机组在汽机房运转层布置有两台汽水分离再热器（以下简称MSR），这两台设备重量大，对其采取何种检修方式对汽机房行车选型影响较大。
本文针对核电常规岛检修的特点，分析压水堆核电站汽机房行车选型要点，拟对行车选型提出几个常见方案，并进行技术、经济比较。
汽机房行车选型分析
行车起重量的规定
《大中型火力发电厂设计规范》（GB 50660-2011）6.8.2一节中对行车的起重量做如下规定：
300MW及以上机组装机在两台及以上时，可装设两台起重量相同的桥式起重机。
桥式起重机的起重量，应根据检修时起吊的最重件（不包括发电机定子）选择。
可根据工程具体情况，经技术经济比较，采取加固桥式起重机的方法满足发电机定子起吊的要求。[1]
《核电厂建设标准（征求意见稿）》第一百二十一条“应能用汽轮发电机厂房的桥式起重机直接起吊每台汽水分离再热器。起吊能力和空间场地应满足既能移动和更换整台汽水分离再热器，又能更换一组管束而无需卸去其他任何主要部件或大口径管道的要求。”
《核电厂建设标准（征求意见稿）》第一百三十七条“汽轮发电机厂房宜设1台桥式起重机，起重量应根据检修时起吊的最重件（不包括发电机定子）选择。”
核电汽机房大件分析
下表为在建中或完成初步设计的核电汽机房大件情况
表格 1 汽机房大件重量
注：1表格中的重量均为部件重量，不包括吊具重量，重量单位为吨。
2表格中的汽轮发电机最重件不包括发电机定子。
从上表中可以看出，在不包括发电机定子的时候，最重件都是MSR。
汽轮发电机机组的大修周期是5年，意味着高（中）压缸、低压缸及发电机需要在5年内完成一次拆解，起吊频率比较高。
MSR是卧式加热器，较容易出现故障的部件是管束。运行前期，出现加热器管束泄露时可以采用堵管，当堵管数超过设计裕量时才考虑更换管束组件，此时可以在汽机房现场进行管束更换，也可以采取整体更换MSR的形式。据MSR制造商介绍，如无事故发生，正常运行情况下，15到20年可能需要更换一次MSR管束。三代核电的设计寿命是60年，寿期内整体起吊MSR的频率很低。
行车起重量技术经济比较
行车选型方案
行车选型方案一：设置一台行车，考虑起吊MSR，不考虑起吊发电机定子。
行车选型方案二：设置两台一样的行车，单台行车考虑起吊MSR，两台行车配合起吊发电机定子。
行车选型方案三：设置一大一小两台行车，大行车能起吊汽轮机最重件（不包括MSR），两台行车配合起吊考虑起吊MSR，不考虑起吊发电机定子。
对于两台行车共同起吊一个设备，经咨询行车制造商，在设计和施工上均无问题，且可以在一部行车上同时控制两台行车的运行。
本工程行车选型方案的经济分析
表格 2本工程行车选型方案经济比较
注：1 行车高度指从行车大钩极限位置到行车顶的距离。
从上表中可以看出方案一的成本最低，方案二的成本最高。如果不考虑起吊发电机定子，方案二没有优势。
方案一与方案三的区别主要是考虑是否采用一部单独的行车起吊MSR。从造价上看，两台行车的价格肯定高于单台行车。但是由于单台行车起重量大，行车高度高，造成汽机房高度增加，相应提高汽机房建造成本。
影响行车选型的其余因素
采用方案三时，将小行车置于汽机侧，大行车置于发电机侧。由表一可看出，高中压缸部件要比低压缸部件质量小，因此两个行车可同时工作，比起方案一能有效加快汽轮机检修速度。
行车选型方案
表格一中所列在建核电站选择了方案三，不考虑起吊发电机定子，单台大行车能起吊除MSR之外的所有大件，两台行车配合起吊MSR，其中大行车承担67%的重量，小行车承担33%的重量。
本工程亦选取方案三，不考虑起吊发电机定子，单台大行车能起吊除MSR之外的所有大件，两台行车配合起吊MSR，为了降低起吊难道，两台行车各承担一半的MSR重量。
结论
以上三种方案各有优缺点。
如需要考虑采用行车起吊发电机定子，采用方案二，投资最高。
如不考虑起点发电机定子，汽机房行车需要具备起吊MSR的能力。方案一投资最省，但是MSR整体起吊频率低，设备能力利用不经济。方案三投资略高于方案一，但是可以显著提高汽轮发电机组检修速度，加大汽机房运转层大件检修面积。
MSR重量与汽轮发电机组最重件质量差距越大，方案三优势越明显。
在不考虑使用行车起吊发电机定子时，推荐使用方案三。大行车的起重量考虑除了发电机定子外的汽轮发电机机组最重件，小行车的起重量考虑高压缸（高中压缸）最重件，及与大行车配合起吊MSR。
关键词高土质边坡 中空注浆土锚管加固 施工及效果分析
中图分类号：U213.1+3文献标识码： A
概述
1.1工程简介
白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内，电站上接乌东德梯级，下邻溪洛渡梯级，距溪洛渡水电站195km。白鹤滩水电站的开发任务以发电为主，兼顾防洪，并有拦沙、发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效益，是西电东送骨干电源点之一。
左岸出线场布置在左岸2#斜坡上3号冲沟两侧，前缘地面高程大致在960.00m~970.00m。左岸出线场长边方向约为N29.5°E，顺河长245m，宽50m，设计开挖高程为965.00m。边坡开挖最大坡高约为56m，岩石边坡开挖坡比1：0.75，覆盖层边坡开挖坡比1：1.5。每间隔10m高程设宽3m的马道一条。
边坡支护主要采取喷锚为主，并布置预应力锚索、锚筋束。左岸出线场排水系统设计采取疏排结合的原则，在3号冲沟上设小型拦挡坝，在边坡开挖线外侧设混凝土截水沟，坡面布置系统排水孔，马道与场地四周设排水沟，排水沟接入场外道路排水系统。
1.2工程地质简述
白鹤滩水电站左岸边坡为斜顺向谷坡及临江陡壁地形。自上游至下游谷肩以上可分为三级斜坡。其中，左岸延吉沟边坡主要坐落于2号斜坡，该斜坡地形较缓，沿P2β4岩流层顶面发育，临江为陡壁夹斜坡，高度150～200m；2号斜坡位于新桥至勘Ⅱ线F13断层所在NW向陡壁顶以上，斜坡沿P2β4岩流层顶面发育，倾向SE，倾角15°左右，斜坡地形较完整，沿江长度1300m，雨季常见季节性流水，经常发生小规模的水石流。
为确保白鹤滩水电站左岸出线场边坡的长久稳定以及下方电站进水口施工和运行期安全，对白鹤滩水电站左岸出线场边坡采取有效的、系统的支护处理措施，以防止该边坡产生进一步变形破环。中空注浆土锚管边坡加固支护施工是系统支护项目中的关键施工项目之一。
中空注浆土锚管对边坡加固作用机理
中空注浆土锚管打入坡面后，使坡面增加了钢管骨架，增加了边坡的抗滑能力，从而增加了边坡稳定。
中空注浆土锚管注浆时，水泥浆液在压力作用下通过布置在管壁四周的出浆孔向周围土体渗透，形成一定的渗透半径，使管壁周围的土体粘结在一起，增加坡面的整体性，从而增加了边坡的稳定。
对于已经出现剪切滑移变形的坡面，通过中空注浆土锚管的锚固及骨架作用和水泥浆液的渗透粘结作用，使坡面滑移带重新稳定。
中空注浆土锚管支护技术参数
根据金沙江白鹤滩水电站左岸出线场边坡的地质情况，结合类似工程中空注浆土锚管对边坡的加固效果，白鹤滩水电站左岸出线场边坡防护工程分部位采取系统中空注浆土锚管对边坡进行加固支护。中空注浆土锚管支护技术参数如下。
中空注浆土锚管长6m,采用φ48mm、壁厚3.5mm的钢管制作加工，其中一端加工成锥形导向头。锥形导向头端3m位置，在沿管轴线方向长0.1m、角度沿管圆周方向旋转90°螺旋线布置φ8~10mm出浆孔，出浆孔采用三角体角钢倒刺保护，其余3m不设出浆孔，具体形式见图1。
中空注浆土锚管设计夯入坡面长度5.8m，外露0.2m（考虑与坡面拱形骨架梁护坡钢筋连接），垂直坡面打入。
中空注浆土锚管灌浆：灌浆采用有压灌浆，灌浆压力控制在0.1~0.4Mpa以内，灌注M20水泥净浆，水灰比不宜小于0.65：1
灌浆结束标准：孔口返浆或边坡往外串浆即可结束灌浆；孔口未返浆，但灌浆压力已达到或超过0.4Mpa，且浆液无明显下降时即可结束灌浆。机械灌浆结束后，待浆液离析沉缩后，人工用同标号的水泥净浆对管口进行补浆。
中空注浆土锚管支护布置范围及布置参数
根据金沙江白鹤滩水电站左岸出线场边坡的地质情况，结合坡面发生变形的区域及变形的程度，中空注浆土锚管支护布置范围及布置参数按照以下三个方面进行布置。
（1）2012年汛期坡面出项塌滑的部位和坡面有剪切滑移变形的部位，中空注浆土锚管布置间排距为：1m×1m，梅花形布置。
（2）左岸出线场边坡开挖区开口线以下10m部位及各层马道以下8m部位，该部位坡面土锚管的布置，对坡面前期已经实施拱形骨架梁混凝土护坡的部位，中空注浆土锚管布置在种草坡面上，间排距1.2m×1.2m，梅花形布置。
（3）对坡面尚未实施拱形骨架梁混凝土护坡的部位，应先施工中空注浆土锚管，中空注浆土锚管布置在拱形骨架梁主梁和种草坡面上，在拱形骨架梁竖梁和水平梁轴线位置布置一排中空注浆土锚管，间距1m，其他部位坡面中空注浆土锚管布置间排距为1.4 m×1.4m，梅花形布置。
中空注浆土锚管施工方法
4.1钢管脚手架操作平台搭设
根据中空注浆土锚管布置型式，沿坡面搭建脚手架施工平台，施工平台倾角与中空注浆土锚管的设计倾角一致，便于夯管机的就位及加固，并采用L=1.5m的钢管锚杆对排架进行加固，确保施工脚手架平台的稳定性。由于锚管长度6m，搭设的锚管施工脚手架平台宽度为6m。
4.2放线定孔位
脚手架搭设完成后，按中空注浆土锚管布置间排距放线标注孔位。孔位标注应明显，以便让后序施工能按标注孔位进行施工。
4.3锚管体加工
采用φ48mm、壁厚3.5mm的钢管制作中空注浆土锚管，其中一端加工成锥型导向头。在钢管上钻φ8~φ10mm，间距沿管轴向长0.1m，角度沿管圆周方向旋转90°螺旋线布置出浆孔，出浆孔采用三角体角钢倒刺保护，靠近锚管外端部3m段不设出浆孔。
4.4夯管机就位
中空注浆土锚管夯进采用QC150型夯管机进行夯进。将夯管机用手动葫芦吊至孔位，将钻机给进方向扶正，水平倾角调至与锚管夯入倾角相同，然后用扣件固定在施工平台上。
4.5锚管夯进
将加工好的锚管对准标注好的孔位并与夯管机连接好，检查锚管夯入角度后开始送风夯进，直至不能夯入或达设计深度为止。在开始夯管时，因锚管较长，应控制好给进压力，以防止给进压力过大导致锚管被压弯或折断。土锚管夯进深度受地层影响较大，当夯进时效急剧下降，锚管夯头严重变形时表明锚管夯入深度已达极限，无法再继续夯入。在施工过程中，如夯管深度未达到6m，但锚管夯头已严重变形，无法再继续夯进时，锚管夯进工作结束，即可搬迁至下一孔位施工。
灌浆
5.1灌浆管路连接
用φ50mm的PVC管从灌浆泵处连接至已夯完锚管的坡面，坡面灌浆管用软管连接，以便灌浆操作。灌浆管路的布线应尽量呈直线，减少急弯接头，减少压力损失。
5.2水泥浆拌制
锚管灌浆采用M20纯水泥浆，水泥浆的配制严格按设计配合比进行。水泥浆用400L双层搅拌桶进行搅拌。
5.3灌浆
将连接压力表的进浆皮管插在锚管外端部，困扎结实，开启注浆泵，按设计浆比配制水泥浆通过注浆泵、经浆管、锚管压进锚管周围的土层中，灌浆过程要持续缓慢，使浆液充分充填锚管周围土体。
灌浆压力控制在0.4Mpa以内，避免因压力过大对坡面造成破坏。
灌浆结束标准：孔口未冒浆，但灌浆压力已达到0.4Mpa，持续灌注5min即可结束灌浆；灌浆压力虽然未达到设计压力，但孔口已冒浆，即可结束灌浆。
灌浆过程中必须严格按设计压力控制灌浆，以防压力过大影响边坡稳定。
6、中空注浆土锚管支护施工对左岸出线场边坡浅层滑移变形的加固效果
白鹤滩水电站左岸出线场边坡防护工程共完成边坡中空注浆土锚管加固施工8689根，分布在不同的区域，从各个区域中空注浆土锚管施工前后坡面的变形监测，在中空注浆土锚管施工完成后，通过观察坡面变形情况及变形监测数据显示，浅层滑移变形已得到控制，坡面前期出现的拉裂缝没有继续扩大，表明中空注浆土锚管对浅层滑移坡面已经起到明显的加固效果。
7、中空注浆土锚管施工的几点建议
7.1中空注浆土锚管灌浆工艺
中空注浆土锚管对边坡的加固，主要在于管体自身的骨架作用和水泥浆液渗透对周围土体的粘结加固。土锚管管体地防锈蚀主要依靠水泥浆液包裹，防止施工完成后边坡渗水对管体进行锈蚀。因此中空注浆土锚管灌浆施工工艺对于中空注浆土锚管对边坡长期加固效果显得尤为重要。
白鹤滩水电站左岸出线场边坡防护工程已完成8689根中空注浆土锚管施工，根据施工情况总结，为更好地使水泥浆液对土锚管管体包裹进行防锈蚀和增加水泥浆液渗透半径，建议在今后中空注浆土锚管灌浆施工对管壁四周进行封闭后灌浆。
由于中空注浆土锚管在夯入施工时，管壁对周围土体进行挤压，使管壁与周围的土体形成一定的间隙，为使水泥浆液在压力作用下更好地对周围土体进行渗透和对管体进行包裹，在土锚管夯入完成后采用砂将对管壁四周进行封堵，封堵长度0.15m，并预埋回浆管，作为注浆时地排气管和回浆管，回浆管返浆后，按照设计的灌浆压力进行闭浆处理。
7.2土锚管边坡加固施工应同坡面排水孔施工相结合
水泥浆液在压力作用下通过中空注浆土锚管深透粘结后，土锚管夯入坡面深度范围的土体粘结成整体，形成不透水的层压带，坡面渗水及地下水不能及时排出，形成一定的渗透压力和层间压力，对坡面稳定不利。为使坡面渗水及地下水能及时排出，在中空注浆土锚管布置的范围内应布置一定数量的坡面排水孔，排水孔孔深应不大于土锚管长度1~2m。
8、结束语
中空注浆土锚管在边坡治理工程施工中应用越来越广泛，文章就金沙江白鹤滩水电站左岸出线场边坡防护工程中中空注浆土锚管边坡加固施工及效果进行了说明分析，希望能对类似工程的治理提供些许设计及施工参考，本文有不足之处，还望同行不吝赐教。
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