ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТУРЕЙСКОЙ ГЭС НА РЕКЕТУРУХАН. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ГТС В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
|
СОКРАЩЕННЫЙ ПАСПОРТ ТУРЕЙСКОЙ ГЭС 5
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Анализ исходных данных и внешних условий 7
1.1 Климатические условия в районе предполагаемого строительства 7
1.2 Гидрологические данные 7
2 Водно-энергетические расчёты и определение установленной мощности 9
2.1 Регулирование стока воды 9
2.1.1 Исходные данные 9
2.1.2 Кривые обеспеченности расходов 9
2.1.3 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 10
2.2 Определение установленной мощности на основе водно -
энергетических расчётов 11
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 11
2.2.2 Баланс энергии 12
2.2.3 Водно-энергетические расчёты работы ГЭС в маловодном году 13
2.2.4 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС .... 13
2.2.5 Баланс мощности 13
3.Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 15
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 15
3.1.1 Построение режимного поля 15
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 16
3.1.3 Проверка работы гидротурбины при ограничении по
минимальному расходу 20
3.1.4 Определение отметки установки рабочего колеса для
обеспечения её бескавитационной работы турбины 20
3.1.5Выбор оптимального варианта 21
3.2 Выбор энергетического оборудования 21
3.2.1 Выбор типа серийного гидрогенератора 21
3.2.2 Расчет вала и подшипников 22
3.2.3 Расчет спиральной камеры 24
3.3 Выбор типа и размеров маслонапорной установки и регулятор
частоты вращения 28
4. Компоновка и сооружения гидроузла 29
4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и гребня быка 29
4.1.1. Г рунтовая плотина 29
4.1.2 Бетонная плотина 31
4.2 Гидравлический расчет 31
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта 31
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 33
4.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном
расчетном случае 35
4.2.4 Построение профиля водосливной плотины 36
4.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 37
4.2.6 Расчет водобойного колодца 38
4.3 Определение ширины подошвы плотины 41
4.3.1 Разрезка бетонных плотин швами 42
4.3.2 Быки 43
4.3.3 Устои 43
4.3.4 Дренаж тела бетонной плотины 44
4.3.5 Галереи в теле плотины 44
4.3.6 Ширина плотины по гребню 44
4.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура 45
плотины 45
4.4.1 Понур 45
4.4.2 Шпунтовая стенка 45
4.4.3 Дренажные устройства 45
4.5.1 Водобой 46
4.5.2 Рисберма 46
4.5.3 Ковш 47
4.6.1 Построение эпюры фильтрационного противодавления 48
методом удлиненной контурной линии 48
4.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 49
4.7.2 Вес сооружения и затворов 49
4.7.3 Сила гидростатического давления воды 50
4.7.4 Равнодействующая взвешивающего давления 51
4.7.5 Сила фильтрационного давления 52
4.7.6 Давление грунта 52
4.7.7 Волновое давление 54
4.7.8 Оценка прочности плотины 55
4.7.9 Критерии прочности плотины 59
4.8 Обоснование устойчивости плотины 62
5. Организация строительства 65
5.1 Пропуск строительных расходов I очереди 65
5.1.1 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов I
очереди через стесненное русло 65
5.1.2 Определение отметок гребня перемычек 66
5.1.3 Отметка гребня верховой перемычки I очереди 66
5.1.4 Отметка гребня низовой перемычки I очереди 66
5.2 Пропуск строительных расходов II очереди через донные отверстия в
водосбросе 67
5.2.1 Определяем минимально допустимое количество донных
отверстий из условия неразмываемости русла реки 67
5.2.2 Определяем количество отверстий строительного периода для
пропуска максимального строительного расхода Qcip 68
5.4.2 Определение объемов земляных работ 71
5.4.3 Разработка котлована I очереди с применением БВР 71
5.4.4 Определяем производительность бурового станка: 71
5.4.5 Цикл земельно-скальных работ в котловане I очереди 71
5.4.6 Производство земляных работ 72
5.5 Производство бетонных работ 74
5.5.1 Определение объемов бетонных работ 74
5.5.2 Приготовление бетонной смеси 74
5.5.3 Транспорт бетонной смеси (горизонтальный) 75
5.5.4 Транспорт бетонной смеси (вертикальный) 75
5.5.5 Опалубочные работы 76
5.5.6 Технология монтажа опалубки 76
5.5.7 Арматурные работы 77
5.5.8 Технология монтажа арматурных изделий 77
5.5.9 Вибрирование бетона 77
5.6 Подготовка блока к бетонированию 78
5.6.1 Уход за бетоном 79
5.6.2 Контроль качества бетонных работ 80
5.6.3 Производство бетонных работ в зимних условиях 81
5.7 Второй этап: перекрытие русла 81
5.8 Третий этап: наращивание сооружения до отметок для начала
наполнения водохранилища 82
5.9 Четвертый этап: наполнение водохранилища до отметок пуска первых
агрегатов 82
5.10 Пятый этап: наращивание сооружений и наполнение водохранилища
до проектных отметок с последовательным поочередным пуском всех агрегатов 82
5.11 Технология возведения грунтовых плотин 82
6. Мероприятия по охране окружающей среды в зоне Турейского ГУ 84
6.1 Общие сведения о районе строительства 84
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства Турейской ГЭС 84
6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 86
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 87
7. Пожарная безопасность. Охрана труда 88
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 88
7.2Пожарная безопасность. Основные требования 88
7.3Требования по охране труда для работы сотрудников Турейской
ГЭС.Цели обеспечения охраны труда 90
8 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 93
8.1Оценка объёмов реализации электроэнергии 93
8.2Текущие расходы по гидроузлу 93
8.3Налоговые расходы 96
8.40ценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .... 96
8.50ценка инвестиционного проекта 98
8.5.1Методология, исходные данные 98
8.5.2 Коммерческая эффективность 99
8.5.3 Бюджетная эффективность 99
8.6Анализ чувствительности 99
9. Технология возведения ГТС в суровых климатических условиях 102
9.1 Влияние суровых климатических условий в районе строительства
Турейской ГЭС 102
9.2 Выбор принципа строительства и эксплуатации Турейской ГЭС 103
9.3 Примеры строительства и эксплуатации ГТС в суровых климатических
условиях и используемые принципы их возведения 105
9.4 Выбор принципа возведения ГТС для Турейской ГЭС 107
9.4.1 Определение величины влияния водохранилища Турейской ГЭС
на распространение талого состояния сооружений в период эксплуатации 108
9.5 Требования к проведению изысканий при наличии вечно-мерзлых
грунтов 109
9.6 Технологии возведения гидротехнических сооружений Турейской ГЭС
в суровых климатических условиях 109
9.6.1 Сохранение талого основания в суровых климатических
условиях 109
9.6.2 Рассмотрение вопроса производства работ вахтовым методом
только в период положительных температур 110
9.7 Технологии возведения грунтовых сооружений Турейской ГЭС 111
9.7.1 Возведение суглинистого ядра Турейской ГЭС 111
9.7.2 Технология укладки суглинка в ядро плотины при
положительных температурах 112
9.7.3 Возведение скальных призм 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические характеристики 119
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Гидравлические машины 123
ПРИЛОЖЕНИЕ В Гидротехнические сооружения 125
ПРИЛОЖЕНИЕ ГТехнология ГТС 128
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Анализ исходных данных и внешних условий 7
1.1 Климатические условия в районе предполагаемого строительства 7
1.2 Гидрологические данные 7
2 Водно-энергетические расчёты и определение установленной мощности 9
2.1 Регулирование стока воды 9
2.1.1 Исходные данные 9
2.1.2 Кривые обеспеченности расходов 9
2.1.3 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 10
2.2 Определение установленной мощности на основе водно -
энергетических расчётов 11
2.2.1 Перераспределение стока маловодного года 11
2.2.2 Баланс энергии 12
2.2.3 Водно-энергетические расчёты работы ГЭС в маловодном году 13
2.2.4 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС .... 13
2.2.5 Баланс мощности 13
3.Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 15
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 15
3.1.1 Построение режимного поля 15
3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным
характеристикам 16
3.1.3 Проверка работы гидротурбины при ограничении по
минимальному расходу 20
3.1.4 Определение отметки установки рабочего колеса для
обеспечения её бескавитационной работы турбины 20
3.1.5Выбор оптимального варианта 21
3.2 Выбор энергетического оборудования 21
3.2.1 Выбор типа серийного гидрогенератора 21
3.2.2 Расчет вала и подшипников 22
3.2.3 Расчет спиральной камеры 24
3.3 Выбор типа и размеров маслонапорной установки и регулятор
частоты вращения 28
4. Компоновка и сооружения гидроузла 29
4.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и гребня быка 29
4.1.1. Г рунтовая плотина 29
4.1.2 Бетонная плотина 31
4.2 Гидравлический расчет 31
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта 31
4.2.2 Определение отметки гребня водослива 33
4.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном
расчетном случае 35
4.2.4 Построение профиля водосливной плотины 36
4.2.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 37
4.2.6 Расчет водобойного колодца 38
4.3 Определение ширины подошвы плотины 41
4.3.1 Разрезка бетонных плотин швами 42
4.3.2 Быки 43
4.3.3 Устои 43
4.3.4 Дренаж тела бетонной плотины 44
4.3.5 Галереи в теле плотины 44
4.3.6 Ширина плотины по гребню 44
4.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура 45
плотины 45
4.4.1 Понур 45
4.4.2 Шпунтовая стенка 45
4.4.3 Дренажные устройства 45
4.5.1 Водобой 46
4.5.2 Рисберма 46
4.5.3 Ковш 47
4.6.1 Построение эпюры фильтрационного противодавления 48
методом удлиненной контурной линии 48
4.7.1 Определение основных нагрузок на плотину 49
4.7.2 Вес сооружения и затворов 49
4.7.3 Сила гидростатического давления воды 50
4.7.4 Равнодействующая взвешивающего давления 51
4.7.5 Сила фильтрационного давления 52
4.7.6 Давление грунта 52
4.7.7 Волновое давление 54
4.7.8 Оценка прочности плотины 55
4.7.9 Критерии прочности плотины 59
4.8 Обоснование устойчивости плотины 62
5. Организация строительства 65
5.1 Пропуск строительных расходов I очереди 65
5.1.1 Гидравлический расчет пропуска строительных расходов I
очереди через стесненное русло 65
5.1.2 Определение отметок гребня перемычек 66
5.1.3 Отметка гребня верховой перемычки I очереди 66
5.1.4 Отметка гребня низовой перемычки I очереди 66
5.2 Пропуск строительных расходов II очереди через донные отверстия в
водосбросе 67
5.2.1 Определяем минимально допустимое количество донных
отверстий из условия неразмываемости русла реки 67
5.2.2 Определяем количество отверстий строительного периода для
пропуска максимального строительного расхода Qcip 68
5.4.2 Определение объемов земляных работ 71
5.4.3 Разработка котлована I очереди с применением БВР 71
5.4.4 Определяем производительность бурового станка: 71
5.4.5 Цикл земельно-скальных работ в котловане I очереди 71
5.4.6 Производство земляных работ 72
5.5 Производство бетонных работ 74
5.5.1 Определение объемов бетонных работ 74
5.5.2 Приготовление бетонной смеси 74
5.5.3 Транспорт бетонной смеси (горизонтальный) 75
5.5.4 Транспорт бетонной смеси (вертикальный) 75
5.5.5 Опалубочные работы 76
5.5.6 Технология монтажа опалубки 76
5.5.7 Арматурные работы 77
5.5.8 Технология монтажа арматурных изделий 77
5.5.9 Вибрирование бетона 77
5.6 Подготовка блока к бетонированию 78
5.6.1 Уход за бетоном 79
5.6.2 Контроль качества бетонных работ 80
5.6.3 Производство бетонных работ в зимних условиях 81
5.7 Второй этап: перекрытие русла 81
5.8 Третий этап: наращивание сооружения до отметок для начала
наполнения водохранилища 82
5.9 Четвертый этап: наполнение водохранилища до отметок пуска первых
агрегатов 82
5.10 Пятый этап: наращивание сооружений и наполнение водохранилища
до проектных отметок с последовательным поочередным пуском всех агрегатов 82
5.11 Технология возведения грунтовых плотин 82
6. Мероприятия по охране окружающей среды в зоне Турейского ГУ 84
6.1 Общие сведения о районе строительства 84
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства Турейской ГЭС 84
6.3 Отходы, образующиеся при строительстве 86
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 87
7. Пожарная безопасность. Охрана труда 88
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 88
7.2Пожарная безопасность. Основные требования 88
7.3Требования по охране труда для работы сотрудников Турейской
ГЭС.Цели обеспечения охраны труда 90
8 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации 93
8.1Оценка объёмов реализации электроэнергии 93
8.2Текущие расходы по гидроузлу 93
8.3Налоговые расходы 96
8.40ценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .... 96
8.50ценка инвестиционного проекта 98
8.5.1Методология, исходные данные 98
8.5.2 Коммерческая эффективность 99
8.5.3 Бюджетная эффективность 99
8.6Анализ чувствительности 99
9. Технология возведения ГТС в суровых климатических условиях 102
9.1 Влияние суровых климатических условий в районе строительства
Турейской ГЭС 102
9.2 Выбор принципа строительства и эксплуатации Турейской ГЭС 103
9.3 Примеры строительства и эксплуатации ГТС в суровых климатических
условиях и используемые принципы их возведения 105
9.4 Выбор принципа возведения ГТС для Турейской ГЭС 107
9.4.1 Определение величины влияния водохранилища Турейской ГЭС
на распространение талого состояния сооружений в период эксплуатации 108
9.5 Требования к проведению изысканий при наличии вечно-мерзлых
грунтов 109
9.6 Технологии возведения гидротехнических сооружений Турейской ГЭС
в суровых климатических условиях 109
9.6.1 Сохранение талого основания в суровых климатических
условиях 109
9.6.2 Рассмотрение вопроса производства работ вахтовым методом
только в период положительных температур 110
9.7 Технологии возведения грунтовых сооружений Турейской ГЭС 111
9.7.1 Возведение суглинистого ядра Турейской ГЭС 111
9.7.2 Технология укладки суглинка в ядро плотины при
положительных температурах 112
9.7.3 Возведение скальных призм 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А Водно-энергетические характеристики 119
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Гидравлические машины 123
ПРИЛОЖЕНИЕ В Гидротехнические сооружения 125
ПРИЛОЖЕНИЕ ГТехнология ГТС 128
Себестоимость производства энергии в кВт-ч на ГЭС намного ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Вода является возобновляемым и наиболее экологичным источником энергии, использование которого позволяет снижать выбросы в атмосферу тепловых электростанций и сохранять запасы углеводородного топлива для будущих поколений. А основное назначение гидроэнергетики - производство электроэнергии.
Строительство и проектирование гидроэлектростанции является очень важным и ответственным этапом развития проекта, поэтому требует серьезного подхода и ответственности. Проект возведения сооружения станет катализатором социального развития региона. Будут построены новые дороги, мосты и инфраструктура. На период строительства появятся новые рабочие места. Строительство Турейского гидроузла даст значительный толчок в развитии страны и обеспечит электроэнергией Туруханскую область, которая в данный момент не имеет генерирующих источников энергии и получает электроэнергию с Казахстана.
Целью дипломной работы является проектирование всех основных этапов строительства гидроэлектростанции с применением теоретических и практических знаний. Также с применением инженерной мысли находить наиболее оптимальные решения в тех или иных ситуациях.
Строительство и проектирование гидроэлектростанции является очень важным и ответственным этапом развития проекта, поэтому требует серьезного подхода и ответственности. Проект возведения сооружения станет катализатором социального развития региона. Будут построены новые дороги, мосты и инфраструктура. На период строительства появятся новые рабочие места. Строительство Турейского гидроузла даст значительный толчок в развитии страны и обеспечит электроэнергией Туруханскую область, которая в данный момент не имеет генерирующих источников энергии и получает электроэнергию с Казахстана.
Целью дипломной работы является проектирование всех основных этапов строительства гидроэлектростанции с применением теоретических и практических знаний. Также с применением инженерной мысли находить наиболее оптимальные решения в тех или иных ситуациях.
Климат в бассейне реки Турухан северный, суровый, с резкими колебаниями месячных и суточных температур воздуха.
Течение реки Турухан спокойное, равномерное почти на всем протяжении. Скорость течения в сравнении с другими притоками Енисея колеблется незначительно, составляет от 1.0 км/ч до 3.6 км/ч. Ледовый режим на Турухане во многом отличается от правобережных притоков Енисея. Осеннее льдообразование здесь бывает сравнительно коротким, начинается в среднем со второй декады октября. Осенний ледоход вместе с образованием заберегов проходит быстро и продолжается не более 3-4 дней.
В проекте были рассчитаны и определены основные параметры и элементы Турейской ГЭС на реке Турухан, являющейся сооружением III класса. В ходе энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность ГЭС, а также определена ее зона работы в суточном графике нагрузки. Установленная мощность составила NycT=60MBT. Был определен уровень мертвого объема,отметка которого получилась 34,66м. Также произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 205 млн.кВт*ч.
Далее было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов данной электростанции. Для этого было построена построена область допустимых режимов работы, на которой были определены следующие напоры:
-максимальный 18,7м;
-расчетный 14,3м;
-минимальный 12,85м;
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант турбины типа ПЛ20В-500, с тремя гидроагрегатами. По справочным данным для выбранной ПЛ турбины подобрали серийный гидрогенератор СВ-866/70-52 с номинальной активной мощностью 23МВт.
Компоновка гидроузла принята русловой. В состав сооружений входят:
-левобережная грунтовая плотина;
-водосливная плотина;
-здание ГЭС руслового типа;
-правобережная грунтовая плотина.
Длина створа по гребню 1020м.
Для снятия противодавления устроены цементационная завеса и дренаж. Во избежание недопустимо высоких напряжений, появляющихся при неравномерных осадках основания и при температурных деформациях, в частях тела бетонной плотины, она разделена на секции постоянными темпе ратурно- осадочными швами.
В соответствии с настоящим законодательством были рассмотрены мероприятия организации безопасности гидротехнических сооружений. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели: -удельная себестоимость производства электроэнергии 0.56 руб.кВт/ч;
-период окупаемости 18 лет.
Таким образом, строительство данной Турейской ГЭС с установленной мощностью 60 МВт является актуальным.
В качестве вопроса было выбрано рассмотрение технологии возведения ГТС в суровых климатических условиях.
Течение реки Турухан спокойное, равномерное почти на всем протяжении. Скорость течения в сравнении с другими притоками Енисея колеблется незначительно, составляет от 1.0 км/ч до 3.6 км/ч. Ледовый режим на Турухане во многом отличается от правобережных притоков Енисея. Осеннее льдообразование здесь бывает сравнительно коротким, начинается в среднем со второй декады октября. Осенний ледоход вместе с образованием заберегов проходит быстро и продолжается не более 3-4 дней.
В проекте были рассчитаны и определены основные параметры и элементы Турейской ГЭС на реке Турухан, являющейся сооружением III класса. В ходе энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность ГЭС, а также определена ее зона работы в суточном графике нагрузки. Установленная мощность составила NycT=60MBT. Был определен уровень мертвого объема,отметка которого получилась 34,66м. Также произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 205 млн.кВт*ч.
Далее было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов данной электростанции. Для этого было построена построена область допустимых режимов работы, на которой были определены следующие напоры:
-максимальный 18,7м;
-расчетный 14,3м;
-минимальный 12,85м;
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант турбины типа ПЛ20В-500, с тремя гидроагрегатами. По справочным данным для выбранной ПЛ турбины подобрали серийный гидрогенератор СВ-866/70-52 с номинальной активной мощностью 23МВт.
Компоновка гидроузла принята русловой. В состав сооружений входят:
-левобережная грунтовая плотина;
-водосливная плотина;
-здание ГЭС руслового типа;
-правобережная грунтовая плотина.
Длина створа по гребню 1020м.
Для снятия противодавления устроены цементационная завеса и дренаж. Во избежание недопустимо высоких напряжений, появляющихся при неравномерных осадках основания и при температурных деформациях, в частях тела бетонной плотины, она разделена на секции постоянными темпе ратурно- осадочными швами.
В соответствии с настоящим законодательством были рассмотрены мероприятия организации безопасности гидротехнических сооружений. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели: -удельная себестоимость производства электроэнергии 0.56 руб.кВт/ч;
-период окупаемости 18 лет.
Таким образом, строительство данной Турейской ГЭС с установленной мощностью 60 МВт является актуальным.
В качестве вопроса было выбрано рассмотрение технологии возведения ГТС в суровых климатических условиях.
