2.2. Верхня будова гідроелектростанцій
2.2.1.Машинна зала
В машинній залі розміщуються верхні вузли гідрогенераторів, частина електротехнічного та допоміжного устаткування, а також вантажопід’ємні крани.
В залежності від кліматичних умов, типу основних кранів та кількості агрегатів застосовують машзали закритого, напіввідкритого або відкритого типу. Відкриті будівлі ГЕС не мають машинної зали і дуже рідко використовуються, тому що потребують помірного та теплого клімату без опадів, вітру тощо. В даному курсовому проекті тип машинної зали треба прийняти згідно вихідних даних (методичні вказівки 042-62, табл.3).
Закриті машзали мають найбільше застосування. Вони, як правило, оснащені мостовими кранами, які обслуговують агрегати в ізольованих від атмосферного впливу приміщеннях.
Схема закритого машзалу наведена на рис. 2.2., а також на рис. 2.4. і рис. 2.6. Конструкція зали складається з каркасу (колони, перекриття) із збірного залізобетону, іноли – з металу. Як огорожа застосовуються стінові (3) та покрівельні панелі, цегла (8), бетон тощо. Віконні отвори заповнюють
покрівля
з рубероїду
цементна стяжка (2...5см)
теплі плити (15...20см)
пароізоляція
збірні з/б плити 6 х 1,5м
з/б балка h = 3м
підвісна стеля
Рис. 2.2. Закрита машинна зала
а) з парасольчастим генератором; б) з підвісним генератором;
1 – генератор; 2 – двохвіткова колона; 3 – стінова панель;
4 – покрівля; 5 – плити перекриття; 6 – з/б балка перекриття;
7 – металеві ферми; 8 – стіна з цегли; 9 – металеві та 10 – з/б
підкранові балки; 11 – суцільна колона; 12 – мостовий кран;
13 – схема проносу ротора генератора; 14 – траверса.
вітражами з міцного скла або склоблоків. Підлога покривається метлахською плиткою або спеціальними цементними розчинами.
Несучий каркас складається із системи колон, на які опираються ферми перекриття та підкранові балки. Колони у розрізі можуть бути суцільні (11) або двохвіткові (2). Розміри перерізу колон рекомендується приймати за аналогами або такі: суцільні – 800 х 400 мм для кранів з вантажопід’ємністю до 50 т і 1200 х 600 мм для кранів з вантажопід’ємністю до 300 т; двохвіткові – 1300 х 500 мм для кранів з вантажопід’ємністю до 300 т і 2000 х 800 для кранів з вантажопід’ємністю до 500 т.
Крок колон повинен бути постійним по довжині будівлі ГЕС. Він вибирається, виходячи з розміру секції (блока) і може відрізнятися від стандартних значень. В місцях деформаційних швів установлюють дві спарені колони і обов’язково – в кутах будівлі ГЕС – поодинокі колони (див. рис. 2.6.).
Підкранові балки можуть бути металеві (9) або залізобетонні (10) висотою до 1,5...2,0 м.
Як несучі елементи покриття машзалів ГЕС застосовуються залізобетонні балки (6), ферми, арки, металеві конструкції (7). Висота перерізу двотаврових балок посередині прогону складає 1/10...1/16 їх довжини, а висоту балок над опорами рекомендується приймати 800 мм з похилом верхнього пояса 1:12. На балки або ферми укладаються панелі (плити) перекриття (5), товщина яких дорівнює 300 мм при їх довжині до 6 м і 450 мм при довжині до 12 м. Стандартна ширина панелей (плит) дорівнює 1,5 м і 3,0 м. Зверху йде покоівля (4): оклеювальна пароізоляція, теплі плити шаром 15...20 см, цементна стяжка товщиною 2...5 см, яка закривається килимом з руберойду та бітуму (див. рис. 2.2.).
Розміри машзалу визначаються найбільш великими вузлами агрегату (ротором генератора або робочим колесом турбіни) під час їх переносу на монтажну площадку, а також габаритами основного крана. Слід пам’ятати, що при підвісних генераторах ротора переносять з валом, а при парасольчастих – без вала (рис.2.2., позиції 13). Перенос ротора генератора або робочого колеса турбіни робиться неодночасно, по черзі.
Для визначення габаритів машзалу необхідно зробити в масштабі схему переносу ротора і виявити ширину монтажної зони М, яка охоплює кратер генератора. Так, для схеми переносу ротора з валом (рис.2.2.б, поз. 13) ширина машзалу дорівнює:
Вмз = М + П + b, (3)
де П = (1,5...2,0) м – ширина експлуатаційного проходу, b = (0,5...1,0) м – відстань між ротором, що переноситься, та колонами або обладнанням машзалу. Для схеми переносу ротора без вала (рис. 2.2.а, поз. 13) маємо симетричну компоновку, для якої ширина машзалу Вмз = Dкг + 2П, де Dкг – діаметр кратера генератора. Ширина Вмз ув’язується із стандартним прогоном крана і остаточно приймається з урахуванням його габариту та „мертвих” зон гаків.
Висота машинної зали Нмз також залежить від схеми переносу устаткування до монтажної площадки і визначається підкрановим габаритом ПГ, конструктивною висотою крана (h + ht) та запасом С1= (0,1...0,2) м, і таким чином, дорівнює:
Нмз = ПГ + (h + ht) + C1 (4)
Підкрановий габарит визначається за виразами (5) та (6) в залежності від схеми переносу ротора генератора. Для підвісних генераторів (ротор переноситься з валом):
ПГ = hг + C + hн + lа + hв + hм, (5)
а для парасольчатих генераторів (ротор переноситься без вала):
ПГ = hг + C + lа + hм, (6)
У виразах (5) та (6): значення С – вертикального запасу дорівнює (0,2...0,3) м, hн –довжина виступаючої нижньої частини вала, lа – довжина активної сталі генератора (висота ротора), hв – довжина виступаючої верхньої частини вала, hг – висота елементів конструкції генератора над підлогою машзалу, hм = (1...1,5) м – монтажна висота строповочного пристрою. Слід зауважити, що у випадку застосування двох спарених кранів ротор переноситься за допомогою спеціальної траверси (рис. 2.2. а, поз. 14). Тоді значення hм необхідно прийняти (2...3) м, і крім того, у виразі (5) висоту hв не треба враховувати через те, що верхня частина вала в цьому разі заводиться крізь отвір траверси і може бути розташована поміж кранів.
Для відомого значення підкранового габариту ПГ відмітка гака крана у найвищому положенні дорівнює ↓ГК = ↓МЗ + ПГ, де відмітка підлоги машзалу ↓МЗ визначається так:
- для турбін ПЛ: ↓МЗ = ↓Т + h1 + b0 + hкт + hш + Нг, (7)
- для турбін РО: ↓МЗ = ↓Т + b0/2 + hкт + hш + Нг, (8)
В цих формулах їх складові означають: ↓Т – відмітка осі робочого колеса турбіни; h1, b0 і hкт – розміри елементів турбіни; hш – висота турбінної шахти; Нг – загальна висота конструкцій генератора від шахти до підлоги машзалу (див. рис.2.2.).
Напіввідкриті машзали (рис.2.3.) мають зменшену висоту, яка дозволяє розмістити в них все устаткування і засоби малої механізації (талі, тальфери) або допоміжний кран малої вантажопід’ємності (на потужних ГЕС до 50 т). Основний кран, що обслуговуває агрегати, виносять за межі закритого приміщення.
Розміри машзалу визначають згідно виразів (9) та (10):
В´мз = Dкр + 2П, (9)
Н´мз= hк + h1 + hт+С1, (10)
де hк – відстань від підлоги машзалу до вергнього положення гака допоміжного крана (приймається орієнтовно 3,5...4,0 м), а всі інші значення такі самі як і раніше. При відсутності допоміжного крана можна прийняти
Рис. 2.3. Еапіввідкритав машинна зала:
1 – генератор; 2 – колона; 3 – стіна; 4 – перекриття; 5 – основний кран;
6 – кришка перекриття; 7 – монтажна деталь (ротор генератора);
8 – монтажний пристрій; 9 – залізобетонна стіна; 10 – допоміжний кран;
11 – підкранова балка.
Н´мз= 5...6 м.
Відмітка верху кришки машзалу дорівнює
↓КМЗ = ↓МЗ + Н´мз + t + tкр, (11)
де ↓МЗ визначається згідно (7) або (8), t = (0,5...1,0)м і tкр= (1...1,5) м – відповідно товщина перекриття та висота кришки перекриття машзалу. Конструкції перекриття і його кришки можуть відрізняється від наведених на рис.2.3., а колони та стіни можуть бути такими самими як і для високого закритого машзалу. В залах висотою до 6...8 м одна або обидві стіни можуть бути залізобетонні (рис.2.3.,позиція 9).
Агрегати обслуговуються зовнішніми козловими кранами, але при незначній кількості агрегатів (до 4-х) можуть бути застосовані і мостові крани на естакаді.
Відмітка гака основного крана визначається габаритами турбіни та ротора генератора з урахуванням їх переносу одним або двома спареними кранами:
↓ГК = ↓КМЗ + ПГ, (12)
де ↓КМЗ визначається згідно виразу (11), а ПГ – згідно виразів (5) або (6).
Прогін крана Lк визначається конструктивно і приймається кратним (0,5...1,0) м.