ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЯКУТСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ БОЛЬШАЯ ЧУКОЧЬЯ. ЖЕЛЕЗОБЕТОН ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА. ЗОНИРОВАНИЕ БЕТОНА В ТЕЛЕ ПЛОТИНЫ. ТРЕБОВАНИЯ БЕТОНА В РАЗЛИЧНЫХ ЗОНАХ
|
СОКРАЩЁННЫЙ ПАСПОРТ ЯКУТСКОЙ ГЭС 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Анализ исходных данных и определения внешних условий
функционирования ГЭС 9
1.1 Природные условия, назначение, характеристики 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Г идрологические данные 9
1.1.3 Характерные бытовые расходы воды: 9
1.1.4 Отметки: 10
1.1.5 Назначение гидроузла: энергетический 10
1.1.6 Установленная мощность (NycT) - 484 МВт; 10
1.1.7 Полезный объем водохранилища - 7,74 км3; 10
1.1.8 Параметры здания ГЭС: 10
1.1.9 Кривая связи расходов и уровней нижнего бьефа 10
2 Водно-энергетические расчеты 11
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 11
2.2 Построение нагрузки графиков энергосистемы 14
2.3 Расчет режимов работы ГЭС с учётом требований водохозяйственной
системы 23
2.4 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году
и средневодном году 28
2.5 Построение режимного поля 32
2.6 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 34
3 Выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования 36
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 36
3.1.1 Построение режимного поля 36
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 38
3.2 Г идротурбины и их проточная часть 43
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины 43
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части 44
3.2.3 Расчет вала и подшипников 46
3.2.4 Расчет подшипника 46
3.3 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 48
3.4 Выбор электрогидравлического регулятора 49
3.5 Выбор гидрогенератора 49
4 Компоновка сооружений гидроузла 50
4.1 Проектирование бетонной водосливной плотины 50
4.1.1 Определение класса гидротехнического сооружения 50
4.1.2 Определение отметки гребня грунтовой плотины 50
4.1.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 53
4.2 Гидравлические расчёты 53
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта 54
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 55
4.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 57
4.2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 60
4.2.5 Расчет водобойного колодца 61
4.3 Конструктивные элементы плотины 63
4.3.1 Расчет водобойной плиты 63
4.3.2 Определение ширины подошвы плотины 65
4.3.3 Дренаж в теле бетонной плотины 65
4.3.4 Дренажные устройства в основании 66
4.3.5 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 67
4.3.6 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 69
4.4 Статические расчёты плотины 70
4.5 Расчёт прочности плотины 74
4.6 Критерии прочности плотины 76
4.7 Расчёт устойчивости плотины 77
5 Этапы возведения сооружений и схема пропуска строительных расходов на
различных этапах 79
5.1 Периоды строительства ГЭС 79
5.2 Этапы возведения сооружений и пропуск строительных расходов 79
5.3 Первый этап. Возведение сооружений для перекрытия русла 83
5.4 Второй этап 91
5.5 Третий этап 92
5.6 Гидравлический расчет пропуска расходов II очереди через донные
отверстия 92
5.7 Четвертый этап 94
5.8 Пятый этап 95
5.9 Определение объемов работ 95
6 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 96
6.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 96
6.2 Текущие расходы по гидроузлу 96
6.3 Налоговые расходы 98
6.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности.... 99
6.5 Оценка инвестиционного проекта 100
6.5.1 Методология, исходные данные 100
6.5.2 Коммерческая эффективность 101
6.6 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 101
6.7 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 102
6.8 Отходы, образующиеся при строительстве 104
6.9 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 105
7 Пожарная безопасность. Охрана труда 107
7.1 Общие требования к пожарной безопасности 107
7.1.1 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 109
7.2 Охрана труда Якутской ГЭС 111
8 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Якутского ГУ.
Охрана труда и противопожарная безопасность 114
8.1 Общие сведения о районе строительства 114
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 115
8.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 116
8.4 Отходы, образующиеся при строительстве 118
8.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 119
9 Железобетон для гидротехнического строительства 120
9.1 Общие сведения 120
9.2 Применение. Преимущества и недостатки 120
9.3 Классификация, технические характеристики 121
9.4 Компоненты 123
9.5 Зонирование бетона в теле плотины 124
9.6 Требования к бетону в различных зонах 126
9.7 Подбор состава тяжелого бетона 127
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А Паспорт качества на цемент 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Паспорт качества щебень 20-40 133
ПРИЛОЖЕНИЕ В Паспорт качества на песок строительный 134
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Анализ исходных данных и определения внешних условий
функционирования ГЭС 9
1.1 Природные условия, назначение, характеристики 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Г идрологические данные 9
1.1.3 Характерные бытовые расходы воды: 9
1.1.4 Отметки: 10
1.1.5 Назначение гидроузла: энергетический 10
1.1.6 Установленная мощность (NycT) - 484 МВт; 10
1.1.7 Полезный объем водохранилища - 7,74 км3; 10
1.1.8 Параметры здания ГЭС: 10
1.1.9 Кривая связи расходов и уровней нижнего бьефа 10
2 Водно-энергетические расчеты 11
2.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного года при
заданной обеспеченности стока 11
2.2 Построение нагрузки графиков энергосистемы 14
2.3 Расчет режимов работы ГЭС с учётом требований водохозяйственной
системы 23
2.4 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году
и средневодном году 28
2.5 Построение режимного поля 32
2.6 Определение установленной мощности ГЭС и планирование
капитальных ремонтов 34
3 Выбор основного и вспомогательного энергетического оборудования 36
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 36
3.1.1 Построение режимного поля 36
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 38
3.2 Г идротурбины и их проточная часть 43
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины 43
3.2.2 Определение геометрических размеров проточной части 44
3.2.3 Расчет вала и подшипников 46
3.2.4 Расчет подшипника 46
3.3 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 48
3.4 Выбор электрогидравлического регулятора 49
3.5 Выбор гидрогенератора 49
4 Компоновка сооружений гидроузла 50
4.1 Проектирование бетонной водосливной плотины 50
4.1.1 Определение класса гидротехнического сооружения 50
4.1.2 Определение отметки гребня грунтовой плотины 50
4.1.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 53
4.2 Гидравлические расчёты 53
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта 54
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 55
4.2.3 Проверка на пропуск поверочного расхода 57
4.2.4 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 60
4.2.5 Расчет водобойного колодца 61
4.3 Конструктивные элементы плотины 63
4.3.1 Расчет водобойной плиты 63
4.3.2 Определение ширины подошвы плотины 65
4.3.3 Дренаж в теле бетонной плотины 65
4.3.4 Дренажные устройства в основании 66
4.3.5 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 67
4.3.6 Пропуск расходов через глубинные водосбросы 69
4.4 Статические расчёты плотины 70
4.5 Расчёт прочности плотины 74
4.6 Критерии прочности плотины 76
4.7 Расчёт устойчивости плотины 77
5 Этапы возведения сооружений и схема пропуска строительных расходов на
различных этапах 79
5.1 Периоды строительства ГЭС 79
5.2 Этапы возведения сооружений и пропуск строительных расходов 79
5.3 Первый этап. Возведение сооружений для перекрытия русла 83
5.4 Второй этап 91
5.5 Третий этап 92
5.6 Гидравлический расчет пропуска расходов II очереди через донные
отверстия 92
5.7 Четвертый этап 94
5.8 Пятый этап 95
5.9 Определение объемов работ 95
6 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 96
6.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 96
6.2 Текущие расходы по гидроузлу 96
6.3 Налоговые расходы 98
6.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности.... 99
6.5 Оценка инвестиционного проекта 100
6.5.1 Методология, исходные данные 100
6.5.2 Коммерческая эффективность 101
6.6 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 101
6.7 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 102
6.8 Отходы, образующиеся при строительстве 104
6.9 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 105
7 Пожарная безопасность. Охрана труда 107
7.1 Общие требования к пожарной безопасности 107
7.1.1 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 109
7.2 Охрана труда Якутской ГЭС 111
8 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Якутского ГУ.
Охрана труда и противопожарная безопасность 114
8.1 Общие сведения о районе строительства 114
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 115
8.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 116
8.4 Отходы, образующиеся при строительстве 118
8.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 119
9 Железобетон для гидротехнического строительства 120
9.1 Общие сведения 120
9.2 Применение. Преимущества и недостатки 120
9.3 Классификация, технические характеристики 121
9.4 Компоненты 123
9.5 Зонирование бетона в теле плотины 124
9.6 Требования к бетону в различных зонах 126
9.7 Подбор состава тяжелого бетона 127
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 130
ПРИЛОЖЕНИЕ А Паспорт качества на цемент 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Паспорт качества щебень 20-40 133
ПРИЛОЖЕНИЕ В Паспорт качества на песок строительный 134
Целью настоящей выпускной квалификационной работы является проектирование технологической части гидроэлектростанции в условиях, максимально приближенных к реальным. Основная особенность реальных условий проектирования состоит в необходимости учета работы ГЭС в двух больших системах: энергетической и водохозяйственной, каждая из которых представляет собой сложный комплекс производителей и потребителей определённой продукции для народного хозяйства.
Современный промышленный комплекс республики ориентирован на добычу и обогащение минерального сырья: уголь, оловянные и урановые руды. Месторождения угля разрабатываются в центре, на юге и на востоке Якутии. Оловянные руды добываются в районе Верхоянска. На базе бурого и каменного угля и Вилюйской ГЭС формируется современный топливно-энергетический комплекс. В настоящее время Республика Якутия имеет хорошо развитую алмазодобывающую промышленность и инфраструктуру. Алмазы добывают на востоке республики, в районе г. Мирный.
Согласно прогнозу долгосрочного социально -экономического развития Российской Федерации, на период до 2032года, основными направлениями в сфере развития промышленности Республики Якутия являются: устойчивый рост промышленного производства и повышение его социально-экономической эффективности в добывающем секторе, наибольшую долю в котором занимают производство строительных материалов, лесная и деревообрабатывающая промышленность, добыча природного газа, угля и нефти. Основными направлениями деятельности являются:
- добыча алмазов, Якутия является лидером по объемам добычи, на долю местной промышленности приходится 82% всех добываемых алмазов.
- созданием новых мощностей лесопильных производств, переработка низкосортной древесины; повышение использования отходов лесопиления в биоэнергетике, развитие производства топливных гранул и брикетов;
- объемы производство нефтепродуктов останутся на оптимальном уровне, позволяющим обеспечить потребности региона и реализовать продукцию на территории Республики Якутия и в близлежащих регионах.
Для обеспечения успешной реализации потенциала развития Республики Якутия, а также энергетической безопасности России в целом, создания стратегического резерва мощностей, дальнейшего развития энергосистемы и создания в перспективе международной энергетической инфраструктуры необходимо строительство гидроэлектростанций.
Целью данной бакалаврской работы является проработка основных этапов проектирования Якутской ГЭС на реке Большая Чукочья, поиск оптимальных проектных решений.
1 Анализ исходных данных и определения внешних условий функционирования ГЭС
1.1 Природные условия, назначение, характеристики
1.1.1 Климат
Климат в районе строительства Якутского гидроузла субарктический, с продолжительной холодной, малоснежной зимой и коротким холодным летом.
Характеристика климатических условий:
- Температура воздуха среднегодовая -12,7°С.
- Средняя температура самого теплого месяца - июля +13,9°С.
- Абсолютный максимум температуры +21,1°С.
- Средняя температура самого холодного месяца - января -35,8°С. Абсолютный минимум температуры -51,2°С.
Современный промышленный комплекс республики ориентирован на добычу и обогащение минерального сырья: уголь, оловянные и урановые руды. Месторождения угля разрабатываются в центре, на юге и на востоке Якутии. Оловянные руды добываются в районе Верхоянска. На базе бурого и каменного угля и Вилюйской ГЭС формируется современный топливно-энергетический комплекс. В настоящее время Республика Якутия имеет хорошо развитую алмазодобывающую промышленность и инфраструктуру. Алмазы добывают на востоке республики, в районе г. Мирный.
Согласно прогнозу долгосрочного социально -экономического развития Российской Федерации, на период до 2032года, основными направлениями в сфере развития промышленности Республики Якутия являются: устойчивый рост промышленного производства и повышение его социально-экономической эффективности в добывающем секторе, наибольшую долю в котором занимают производство строительных материалов, лесная и деревообрабатывающая промышленность, добыча природного газа, угля и нефти. Основными направлениями деятельности являются:
- добыча алмазов, Якутия является лидером по объемам добычи, на долю местной промышленности приходится 82% всех добываемых алмазов.
- созданием новых мощностей лесопильных производств, переработка низкосортной древесины; повышение использования отходов лесопиления в биоэнергетике, развитие производства топливных гранул и брикетов;
- объемы производство нефтепродуктов останутся на оптимальном уровне, позволяющим обеспечить потребности региона и реализовать продукцию на территории Республики Якутия и в близлежащих регионах.
Для обеспечения успешной реализации потенциала развития Республики Якутия, а также энергетической безопасности России в целом, создания стратегического резерва мощностей, дальнейшего развития энергосистемы и создания в перспективе международной энергетической инфраструктуры необходимо строительство гидроэлектростанций.
Целью данной бакалаврской работы является проработка основных этапов проектирования Якутской ГЭС на реке Большая Чукочья, поиск оптимальных проектных решений.
1 Анализ исходных данных и определения внешних условий функционирования ГЭС
1.1 Природные условия, назначение, характеристики
1.1.1 Климат
Климат в районе строительства Якутского гидроузла субарктический, с продолжительной холодной, малоснежной зимой и коротким холодным летом.
Характеристика климатических условий:
- Температура воздуха среднегодовая -12,7°С.
- Средняя температура самого теплого месяца - июля +13,9°С.
- Абсолютный максимум температуры +21,1°С.
- Средняя температура самого холодного месяца - января -35,8°С. Абсолютный минимум температуры -51,2°С.