Сокращенный паспорт ГЭС 3
Введение 8
1 Сведения о районе строительства 9
1.1 Общая характеристика района строительства 9
1.2 Экономическая характеристика района 10
2 Водноэнергетические расчеты 11
2.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года 11
2.1.1 Выбор расчётного средневодного года (p = 50%) 12
2.1.2 Выбор расчётного маловодного года (p = 90%) 13
2.1.3 Приведение и корректировка расходов заданной обеспеченности 13
2.2 Водноэнергетические расчеты режимов работы ГЭС 14
2.2.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 17
2.2.3 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном году 21
2.2.4 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 23
2.2.5 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 25
2.2.6 Покрытие суточных графиков нагрузки энергосистемы 27
2.3 Определение максимальных расчётных и поверочных расходов 27
2.4 Режимное поле турбины с учетом всех ограничений 30
2.5 Определение установленной мощности проектируемой станции 33
2.6 Определение рабочих мощностей и резервов существующих ГЭС и тепловых станций 33
2.7 Капитальные ремонты оборудования 34
3. Выбор основного энергетического оборудования Среднеморской ГЭС 36
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 36
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 40
3.2.1 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее бескавитационной работы 40
3.3.2 Расчет и построение спиральной камеры 42
3.2.3 Расчет круглых сечений 42
3.2.4 Расчет эллиптических сечений 45
3.2.5 Расчет отсасывающей трубы 46
3.2.6 Выбор маслонапорной установки 49
3.2.7 Выбор электрогидравлического регулятора 49
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 49
3.3.1 Расчет вала на прочность 50
3.3.2 Определение габаритов машзала 50
3.4 Подъемно - транспортное оборудование 51
4. Конструирование и расчет основных сооружений гидроузла 52
4.1 Состав и компоновка сооружений гидроузла 52
4.1.1 Определение ширины водосливного фронта 53
4.1.2 Определение отметки гребня водослива 54
4.1.3 Проверка напропуск поверочного расхода при поверочном расчетном
случае 57
4.1.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 58
4.1.5 Гашение энергии с помощью отброшенной струи 59
4.1.6 Построение профиля водосливной плотины 62
4.2 Конструирование основных элементов плотины 63
4.2.1 Определение ширины подошвы плотины 63
4.3 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины 64
4.3.1 Конструирование цементационной завесы 64
4.4 Назначение размеров и конструирование поперечного профиля быков. . 66
4.4.1 Быки 66
4.4.2 Разрезка плотины швами 66
4.4.3 Галереи в теле плотины 66
4.4.4 Дренаж тела плотины 67
4.5 Проектирование сооружений напорного фронта 67
4.5.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины и быка водосливной
плотины 67
4.6 Статические расчеты плотины 73
4.6.1 Определение основных нагрузок на плотину 73
4.6.2 Вес сооружения и механизмов 73
4.6.3 Сила гидростатического давления воды 75
4.6.4 Равнодействующая взвешивающего давления 76
4.6.5 Сила фильтрационного давления 77
4.6.6 Давление наносов 78
4.6.7 Определение нагрузки от волнового давления 78
4.6.8 Расчёт прочности плотины 80
4.6.9 Критерии прочности плотины 84
4.7 Расчет устойчивости плотины 86
5 Организация и производство гидротехнических работ 88
5.1 Определение этапов строительства 88
5.1.1 Расчет пропуска строительных расходов 90
5.1.2 Расчет пропуска строительного расхода через донные отверстия 91
5.1.3 Организация и технология работ по возведению перемычек 94
5.1.4 Размеры котлована I очереди 94
5.1.5 Организация и технология работ по водоотливу 95
5.1.6 Определение объемов основных работ 100
5.1.7 Выбор способа перекрытия 106
5.1.8 Определение способов производства основных видов работ 107
5.2 Технологическая карта на уплотнение каменно-земляной плотины с противофильтрационным устройством в видецентрального ядра изсупеси 109
6 Охрана труда и противопожарная безопасность. Мероприятия по охране окружающей среды. 112
6.1 Охрана труда и противопожарная безопасность 112
6.1.2 Противопожарная безопасность 114
6.2 Мероприятия по охране окружающей среды 115
7 Оценка объемов реализации электроэнергии и затрат 122
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 122
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 122
7.3 Налоговые расходы 124
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 125
7.5 Показатели эффективности проекта 126
7.6 Анализ чувствительности 126
8 Проектирование рыбопропускного сооружения в составе гидроузла 129
8.1 Обоснование необходимости проектирования гидравлического
рыбоподъемника в составе гидроузла. 129
8.2 Расчет и конструирование элементов рыбопропускного сооружения 130
8.2.1 Рыбонакопитель 130
8.2.2 Рабочая камера 132
8.2.3 Выходной лоток 133
8.2.4 Блок питания 133
8.2.5 Ихтиологическая площадка 135
8.2.6 Компоновка гидравлического рыбоподъемника в составе гидроузла 135
9 Эксплуатация гидравлического рыбоподъемника 137
9.1 Технологические операции при пропуске рыбы 137
9.2 Продолжительность одного цикла пропуска рыбы 137
Заключение 139
Список использованных источников 142
Приложение А 144
Приложение Б 148
Приложение В 149
Приложение Г 150
Приложение Д 151
Гидроэлектростанция - это электростанция, использующая в качестве источника энергии водный поток. Для бесперебойной работы гидроэлектростанций необходимо всего лишь непрерывное водообеспечение.
Самое большое преимущество гидроэлектростанций перед другими типами - это возобновляемость источника энергии. Тем более что для этого не нужно никакого вмешательства со стороны человека.
Гидроэлектростанции при преобразовании гидравлической энергии в электрическую, вырабатывают дешевую электроэнергию и обеспечивают устойчивую работу энергосистемы.
Гидроэлектростанции, как высокоманевренные источники электроэнергии, способны практически мгновенно принимать и сбрасывать нагрузки, покрывать пики нагрузок, регулировать частоту тока в энергосистеме, а также выполнять в ней функции аварийного резерва.
В то же время достаточно спорным является вопрос о влиянии гидроэнергетики на окружающую среду. С одной стороны, эксплуатация гидроэлектростанций не приводит к загрязнению природы вредными веществами. Но в то же время образование водохранилищ требует затопления значительных территорий, зачастую плодородных, а это становится причиной негативных изменений в природе. Например, плотины часто перекрывают рыбам путь к нерестилищам, но в то же время благодаря этому обстоятельству значительно увеличивается количество рыбы в водохранилищах и развивается рыболовство.
Современная тенденция развития гидроэнергетики в мире подтверждает важную роль использования постоянно возобновляемого экологически чистого источника энергии - воды.
Актуальность проектирования Среднеморского ГУ на дальнем востоке в данном районе, высока так как в Пенжинском районе огромное количество полезных ископаемых и драгоценностей, следовательно, там можно построить много заводов по добычи и переработки этих ископаемых.
Цель работы является разработка основных этапов строительства и основного оборудования, а также найти оптимальный профиль плотины. При всем этом проектируемый гидроузел должен удовлетворять всем требованиям надежности, безопасности и экономичности.
При расчёте дипломного проекта были определены основные элементы и параметры Среднеморского гидроузла на реке Пенжина, являющегося сооружением І класса.
На основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для основного случая обеспеченностью 0,1% и поверочного 0,01% обеспеченности случая: Q0,1% = 2751 м3/с, Q0,01% =3122 м3/с.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по гидрологии и энергосистеме была определена установленная мощность Среднеморского ГУ, которая составила 380 МВт. В соответствии с энергосистемой Камчатской области намечена зона работы станции в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Среднеморский ГУ покрывает пиковую часть графиков нагрузки энергосистемы и частично работает в базовой части энергосистемы. В результате расчетов и регулирования стока определена отметка УМО, равная 67,8 м при отметке НПУ 80 м. Полезный объем водохранилища составляет 7,4 км3. Среднемноголетняя выработка электроэнергии Среднеморского ГУ равна 1,03 млрд. кВ'гч.
На этапе выбора оборудования в качестве основного гидросилового оборудования в результате расчета нескольких вариантов принята к установке турбина РО 75 - В - 425, работающая при напорах: максимальный - 75 м, минимальный - 62 м, расчетный - 65м. Количество устанавливаемых агрегатов равно 4.
Для турбины РО 75 - В - 425 с синхронной частотой вращения 166,7 об/мин был подобран гидрогенератор СВ-835/180-36 зонтичного исполнения с номинальной активной мощностью Рном = 100,0 МВт и полной мощностью S = 111,0 МВА, с номинальным напряжением генератора ином= 13,8 кВ.
Компоновка гидроузла принята русловая. Напорный фронт создает каменно-набросная плотина с ядром из супеси и защитными призмами из песка и гравия с двух сторон, бетонная гравитационная водосливная плотина, станционная часть плотины.
Напорный фронт за проектируемого Среднеморского ГУ составляет 560 м.
В напорный фронт входит:
- водосливная бетонная плотина длиной 45 м;
- станционная часть плотины длиной 86 м;
- правобережная каменно-набросная плотина длиной 353 м;
- левобережная бетонная глухая плотина длиной 76 м.
Параметры бетонной водосливной плотины:
- ширина подошвы - 64,0 м;
- отметка подошвы водосливной плотины - -2 м;
- отметка гребня водослива - 70 м;
- число водосливных отверстий - 3;
- ширина водосливных отверстий в свету - 8 м;
- отметка гребня -85,4 м;
- ширина гребня - 20 м.
Параметры грунтовой плотины:
- ширина подошвы - 270 м;
- отметка гребня - 85,4 м;
- ширина по гребню 12 м;
- количество берм с верховой стороны - 1 шт;
- количество берм с низовой стороны - 4 шт;
- ядро из супеси с шириной понизу 16 м, по верху 4м.
По гребню всей плотины будет проходить автомобильная дорога 4 класса, шириной 10 м.
Для гашения кинетической энергии водного потока, пропускаемого через водосливную плотину, применен носок - трамплин.
Для снятия фильтрационного давления в основании плотины устроена цементационная завеса глубиной 35,7 м.
Разрезка водосливной части плотины деформационными швами была произведена по быкам, чтобы избежать неравномерных осадок смежных быков, что может привести к заклиниванию затворов, также плотина была разрезана на три столба длинной 21,33 м.
Также в этом разделе произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов коэффициент надежности сооружения составляет 1,30 и 1,32 для основного и особого сочетаний нагрузок соответственно (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25). При расчете плотины на прочность сжимающие напряжения не превышают критических значений, растягивающие напряжения отсутствуют. Плотина отвечает всем требованиям, предусмотренными СНиП.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
По технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
- период окупаемости - 79 мес.;
- средняя норма рентабельности - 26,22 %;
- чистый приведенный доход - 4015,33 млн.руб;
- индекс прибыльности - 1,46;
- удельные капиталовложения - 41,9 млн.руб./Мвт;
- себестоимость производства электроэнергии - 19 коп/кВт-ч.
Строительство Среднеморского ГУ экономически обосновано и является актуальным для энергетики Камчатского края.
Исходя из топографических условий заданного створа гидроузла, была принята схема возведения сооружения в две очереди с частичным секционированием русла реки. Были проведены гидравлические расчеты суженого русла, перемычек, а так же пропускной способности водопроводящих сооружений. В результате строительство гидроузла и пропуск строительных расходов производится в следующей последовательности:
- в первую очередь строительства в левобережном котловане под защитой перемычек возводятся водосбросная бетонная плотина, станционная часть бетонной плотины и левобережная глухая часть бетонной плотины. Максимальный расчетный расход этого периода обеспеченностью 5% составляет 1984 м3/с. Строительные расходы пропускаются по суженому руслу;
- вторая очередь включает в себя перекрытие строительного канала банкетом из скального грунта, формирование строительного котлована второй очереди и возведение в нем правобережной каменно-набросной плотины. В этот период происходит частичное наполнение водохранилища, а расходы ВХК в нижний бьеф пропускаются через донные отверстия до того времени, пока отметка верхнего бьефа не достигнет отметки порога водосливной плотины. После этого расходы переводятся на водосброс.
В качестве спецвопроса было проведено обоснование необходимости проектирования рыбопропускного сооружения в частности гидравлического рыбоподъемника в составе гидроузла. Далее проведены расчеты элементов рыбоподъемника.
В состав гидравлического рыбоподъемника входят следующие конструктивные элементы:
- рыбонакопитель длиной 107 м, и шириной 10 м;
- рабочая камера длиной 4 м, и шириной 10 м;
- выходной лоток длиной 86 м, и шириной 10;
- блок питания с расходом 37,1 м3/с;
- ихтиологическая площадка.
Также была разработана технология перевода рыбы из нижнего бьефа в верхний. И продолжительность одного цикла пропуска рыбы.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
