Сокращённый паспорт Тасканской ГЭС 5
Введение 7
1 Общая часть 8
1.1 Природные условия 8
1.2 Гидрологические данные 8
1.3 Инженерно-геологические данные 9
2 Водно-энергетические расчёты 11
2.1 Исходные данные 11
2.2 Определение расходов маловодного и средневодного года 11
2.3 Обработка данных по энергосистеме 13
2.4 Перераспределение стока 17
2.5 Определение рабочей мощности ГЭС 19
2.6 Расчет резервов, определение установленной мощности 19
2.7 Определение максимального расчетного расхода 20
3 Основное и вспомогательное оборудование 22
3.1 Построение режимного поля 22
3.2 Выбор системы и типа гидротурбины 24
3.3 Определение отметки установки рабочего колеса 28
3.4 Расчет металлической спиральной камеры с круглым сечением 31
3.5 Расчет отсасывающей трубы 33
3.6 Выбор маслонапорной установки электрогидравлического регулятора 36
3.7 Определение параметров и размеров генератора 36
3.8 Подбор кранов 37
4 Компоновка сооружения гидроузла 38
4.1 Компоновка гидроузла 38
4.2 Определение ширины водосливного фронта 38
4.3 Определение отметки гребня водослива 39
4.4 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном случае 41
4.5 Построение профиля водосливной плотины 42
4.6 Расчет сопряжения бьефов 42
4.7 Гашение энергии способом свободно отброшенной струи 43
4.8 Определение отметки гребня плотины 46
4.9 Определение ширины подошвы бетонной плотины 49
4.10 Разрезка бетонных плотин швами 50
4.11 Быки и устои 51
4.12 Дренаж тела бетонной плотины 51
4.13 Галереи в теле бетонной плотины 52
4.14 Назначение размеров основных элементов плотины 52
4.15 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины ... 52
4.16 Дренажные устройства 53
4.17 Определение основных нагрузок на плотину 54
4.18 Определение прочности плотины 55
4.19 Расчет устойчивости плотины на сдвиг по основанию 56
4.20 Проектирование грунтовой плотины 58
4.21 Расчет кривой депрессии 58
4.22 Расчет устойчивости низового откоса 59
5 Организация и производство гидротехнических работ 61
5.1 Этапы возведения сооружений 61
5.1.1 Первый этап 61
5.1.2 Второй этап 63
5.1.3 Третий этап 65
5.1.4 Четвертый и пятый этап 66
5.2 Организация и технология работ по возведению перемычек 66
5.3 Организация и технология работ по водоотливу 67
5.4 Определение объемов основных работ 68
5.5 Выбор способа перекрытия и организация работ по перекрытию 69
5.6 Определение способов производства основных работ 70
6 Охрана труда и противопожарная безопасность 75
6.1 Охрана труда 75
6.2 Противопожарная безопасность 75
6.3 Мероприятия по охране окружающей среды 76
7 Технико- экономические показатели 81
7.1 Текущие расходы по гидроузлу 81
7.2 Налоговые расходы 82
7.3 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 83
7.4 Оценка эффективности проекта 84
7.5 Коммерческая эффективность 85
7.6 Бюджетная эффективность 85
7.7 Анализ чувствительности 86
8 Собственные деформации бетона и их определение в натурных условиях 89
8.1 Методика определения влажностных деформаций в бетоне плотины по конусам, входящим в состав тензометрических розеток 91
Заключение 93
Список использованных источников 97
Приложение А - В
Гидроэнергетика - одно из наиболее эффективных направлений энергетики.
Гидроресурсы - возобновляемый и наиболее экологичный источник энергии, использование которого позволяет снижать выбросы в атмосферу тепловых электростанций и сохранять запасы углеводородного топлива для будущих поколений.
Гидроэнергетика решает ряд важных для общества вопросов, таких как: создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, развитие судоходства, рыборазведение, регулирование стока рек. В настоящее время на территории России работают 102 гидростанции.
В данной выпускной квалификационной работе рассмотрен проект Тасканской ГЭС на реке Колыма.
Целью бакалаврской работы является проектирование сооружений, выбор основного и вспомогательного оборудования, разработка правил охраны труда и окружающей среды, технико - экономическое обоснование эффективности проекта, разработка технологической карты и составление календарного плана строительства гидроузла.
Тасканская ГЭС расположена на реке Колыма в 1854 км от устья. Рассматриваемая территория относится к резко континентальному климатическому району. Средняя годовая температура составляет
—'LlС , абсолютный минимум —34.5 С , абсолютный максимум 27.2 С годовая сумма осадков 561 мм. Район строительства ГЭС находится в зоне вечной мерзлоты глубиной до 300м, исключение составляет непосредственно русло реки, где имеется сквозной талик.
Средний уклон реки 0,47 м/км, ширина достигает 2-3 км. Тип питания реки смешанный.Большая часть стока приходится на теплый период года (95%): на весеннее половодье и летне-осенний дождевой паводок.
При выборе наиболее перспективного створа учитывали многочисленные факторы: площадь затопления, минимальная длина створа, минимальный оббьем выемки грунта, а так же минимизация затрат при строительстве. Согласно СНиП 2.06.06.85 ширина створа определяется по коэффициенту створности, равному отношению длины створа по хорде к высоте плотины. Длинна створа по хорде 827, высота 85 метров. Таким образом, выбранный створ будущей ГЭС является широким. Река не имеет пойму.
Геология створа характеризуется скальным основанием сложенным магматическими породами (гранит), а так же аллювиальными отложениями глубиной до 3 метров.
Высота волны 1% обеспеченности для основного сочетания нагрузок h1%= 2,0 м, высота наката волн 1% обеспеченности на откос грунтовой плотины для фронтально подходящих волн hrunlo% = 6,16 м,для особого сочетания нагрузок h1%= 1,3 м, высота наката волн 1% обеспеченности на откос грунтовой плотины для фронтально подходящих волн hrunlo% = 2,8 м.
В ходе гидрологических и водохозяйственных расчетов были рассчитаны отметки УМО (519 м) и ФПУ (531 м). Определены расходы обеспеченностью Q0,01%=4503 м3/с UQ0J1%=3654м3/с. По результатам маловодного года рассчитана установленная мощность гидроузла, она составляет 650 МВт. Проектируемая ГЭС частью мощности покрывает пик суточной нагрузки, а остальная вырабатывается в базу.
Область допустимых режимов работы определила диапазоном изменения напоров: Нтах=74,9 м; Hmin=61 м; Нр= 67,2 м.
Выбор основного энергетического оборудования производился по диапазону полученных напоров. При выборе турбины рассматривалось 3 варианта РО 75-В с 3-мя разными диаметрами. По результатам расчетов определен вариант с 4 агрегатами, с диаметром рабочих колес 5,6 м
Спиральная камера имеет круглое сечение с полным углом охвата. Полученные параметры гидротурбины позволили назначить соответствующие варианты параметров гидрогенератора. Для выбранной радиально-осевой турбины с синхронной частотой 125 об/мин рассчитан серийный генератор СВ-1200/100-48. Маслонапорная установка однокотельная с объемом котла 1,6 м3, давлением 40кгс/см2. По выбранному МНУ рассчитывается ЭГР. Диаметр золотника d3 =96 мм, следовательно, подбираем ЭГР -100-3. Для производства подъемно-транспортных операций при монтаже и ремонте агрегатов применяется мостовой кран грузоподъемностью 320 т. Для затворов и сороудерживающей решетки принят козловой кран грузоподъемностью 8т.
Ширина агрегатного блока составляет 22,4 м. Длина здания ГЭС L=90м. Высота машинного зала 18м.
Напорный фронт длиной 827м, состоит из: левобережной каменно-набросной плотины, здания ГЭС, бетонной станционной плотины, водосливной плотины и правобережной каменно-набросной плотины.
Бетонная и грунтовая плотины являются сооружения I класса. Класс сооружения был выбран, согласно СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения» в зависимости от высоты сооружений и типа грунтов оснований, от социально-экономической ответственности и условий эксплуатации. Отметка гребня плотины 536,7 м.
Конструкция водосливной плотины - гравитационная с поверхностным водосливом, с 6 пролетами, шириной в свету 12 м каждый. Профиль плотины представлен треугольником с вершиной на отметке НПУ и вертикальной напорной гранью, заложение низовой грани 0,72. Оголовок плотины очерчен по координатам Кригера-Офицерова типа А. Максимальная высота плотины 95,2 м, ширина подошвы 56,5 метров. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.06- 85 «Плотины бетонные и железобетонные» при проектировании плотин высотою более 40 м на скальном основании с относительной шириной створа 800 м предусматривается сопряжение бьефов с помощью отброса струи с носка-трамплина. Дальность отброса струи от плотины до выхода в воду нижнего бьефа L= 90,3 м, что соответствует безопасному расстоянию. Глубина ямы размыва hpa3= 28,8 м.
В целях обеспечения монолитности, плотина разрезается швами. Будет произведена столбчатая разрезка на 4 столба. Так как полтина расположена в суровых климатических условиях межстолбчатые швы широкие 1,5 метра будут бетонироваться.
В теле плотины предусмотрен вертикальный дренаж. Расстояние от оси дренажа до напорной грани назначается в соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.06-85 «Плотины бетонные и железобетонные» из условия не превышения критического среднего градиента напора для бетона гравитационных плотин.
Галереи продольные и поперечные с размерами 2,5x3 м, предназначены не только для сбора воды, но и для производства ремонтных работ, выполнению визуальных осмотров в эксплуатационный период и размещение КИА. Галереи расположены на отметках -468,498,508 м.
Подземный контур плотины на скальном основании представлен вертикальным дренажем и однорядной вертикальной завесой, глубиной 38 м и максимальной шириной у подошвы плотины 4,6 м. Толщина завесы определена исходя их критического градиента напора на завесе. Ее ось расположена на расстоянии 5,7 м от напорной грани. Глубина дренажа 19 м и он располагается на безопасном месте от цементационной завесы.
Правильность назначения параметров гравитационной плотины на скальном основании и подземного контура доказано расчетами на общую прочность и устойчивость по I группе предельных состояний на сокращенный состав нагрузок для основного особого их сочетания.
При выполнении статических расчетов используется программа AutoCad. В результате расчетов установлено:
-все условия прочности гравитационной плотины при действии эксплуатационных нагрузок соблюдаются;
-коэффициент устойчивости плотины против плоского сдвига составляет 1,28 для основного сочетания нагрузок и 1,37 для особого, при коэффициенте надежности по ответственности равным 1,25.
Грунтовая плотина
Для возведения тела плотины и противофильтрационного устройства в ней, используются строительные материалы, имеющиеся в карьерах, вблизи строительства гидроузла. Асфальтобетонная диафрагма выполняется из специально подобранных, тщательно перемешанных и уплотненных в горячем состоянии смесей из вязкого нефтяного (дорожного) битума и различных добавок. В качестве добавок используются минеральный порошок, песок Основные параметры грунтовых плотин назначаются с учетом плотин аналогов. Откосы принимаются с переменным заложением по высоте плотины: верховой имеет одну берму изаложение 1:1,3; 1:1,4 низовой откос с четырьмя бермами и имеет заложения 1,3-1,4. Ширина берм 3 метра. Толщина асфальтобетонной диафрагмы возрастает сверху вниз. Толщина диафрагмы понизу составляет 10 м, по верху 1 м. Ширина гребня плотины 15 м в соответствии с классом дороги.На скальном основании сопряжение тела плотины с берегами предусматривает удаление разрушенной скалы, заделку тектонических разрушений в виде трещин.
Тело грунтовой плотины с бетонной осуществляется в виде заделки бетонной стенки в грунтовую плотину.
Фильтрационный расчёт выполнен с целью определения положения депрессионной кривой, точки выхода фильтрационного потока на низовой откос.
Расчёт откосов против оползания, выполненный по методу кругло-цилиндрических поверхностей, подтверждает верность предварительного назначения основных параметров грунтовой плотины, минимальный коэффициент устойчивости составляет 1,26 при нормативном коэффициенте надёжности 1,25.
Компоновка проектируемого сооружения - русловая. При которой характерно возведение сооружения в две очереди.
На первом этапе возводятся перемычки первой очереди. Перекрытая перемычками часть русла составляет 55% ширины русла в створе.
Пропуск строительных расходов будет, осуществляется через 6 донных отверстия размеров 7x6 м.
На первом этапе возводится станционная плотина, здание ГЭС и водосливная плотина до отметки -470 м, а грунтовую еще не начинаем отсыпать.
На втором этапе осуществляется перекрытие, организация котлована 2 очереди, продолжается возведение водосливной части, станционной и здания ГЭС, на этом этапе эти сооружения возводятся до отметки - 475м, грунтовая так же еще не отсыпается.
На третьем этапе осуществляется наращивание бетонных сооружений до отметки - 500 м, а так же начинается отсыпка левобережной и правобережной каменно - набросной плотины до отметки -495 м
На четвертом этапе продолжается наращивание фронта бетонных сооружений до отметки-525 и отсыпка грунтовых плотин до отметки- 520 м.В конце четвертого этапа осуществляется пуск агрегатов первой очереди, и построенные сооружения принимаются во временную эксплуатацию.
На пятом этапе происходит наращивание всех сооружений до проектных отметок 536,7 м , дальнейшее наполнение водохранилища и поочередный пуск остальных агрегатов ГЭС.
Осушение котлована осуществляется центробежными насосами. Насосы располагаются стационарно (на перемычке, бровке откоса). Осушение котлована 1 очереди осуществляется 3 насосами, в течение 3 суток. Осушение котлована второй очереди происходит за 4 суток, 5 насосами. Принимаем насос 6НДв-Бт-а. его подача 300 м3/час
В качестве способа перекрытия выбираем пионерный способ.Интенсивность отсыпки банкетов составляла- 400-630 м3/ч. Перемычки первой очереди каменно-земляные, а во время второй продольная перемычка ряжевая для удобства выполнения работ.
Для разработки котлована ЭО5122А.Бетонирование осуществляется КБГС-1000А и КБГС-450. Уплотнение производиться гладкими катками ДУ -48Б.
Сооружение возводится в течение 5,5 лет.
Индекс прибыльности (PI) проекта составляет 1,42, что выше 1, это показывает экономическую эффективность проекта.
Период окупаемости-69 месяцев.
Чистый приведенный доход-12792 млн.руб.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
