СОКРАЩЁННЫЙ ПАСПОРТ ТУВИНСКОЙ ГЭС 7
ВВЕДЕНИЕ 9
1 Общая часть 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно-геологические условия 13
1.1.4 Сейсмические условия 13
1.2 Энергоэкономическая характеристика района 13
1.3 Аналоги проектируемого гидроузла 14
2 Водноэнергетические расчёты 15
2.1 Регулирование стока воды 15
2.2 Определение установленной мощности на основе
водноэнергетических расчётов 20
3 Основное и вспомогательное оборудование 27
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 27
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 33
3.3 Выбор гидрогенератора 42
3.4 Выбор маслонапорной установки и ЭГР 45
3.4.1 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 45
3.5 Выбор электрогидравлического регулятора 46
3.6 Расчет вала на прочность 47
3.7 Подъемно- транспортное оборудование 47
4 Компоновка и сооружения гидроузла 49
4.1 Компоновка гидроузла 49
4.2 Проектирование сооружений напорного фронта 50
4.2.1 Определение отметки гребня плотины 50
4.2.2 Вписывание арочной плотины в створ 54
4.3 Гидравлический расчёт строительного и эксплуатационного туннеля 55
4.4 Конструирование плотины 58
4.4.1 Разрезка бетонных плотин швами 58
4.4.2 Дренаж тела бетонных плотин 59
4.4.3 Галереи в теле плотины 59
4.5 Назначение размеров основных элементов плотины 60
4.5.1 Противофильтрационная завеса 60
4.1.2. Дренажные устройства в основании 61
4.6 Прочностной расчет арки с жестко заделанными пятами методом
«чистой» арки 61
4.6.1 Определение напряжений от равномерного давления воды 62
4.6.2 Напряжения от равномерного изменения температуры 67
4.6.3 Напряжения от неравномерного изменения температуры 68
5 Организация производства гидротехнических работ 70
5.1 Этапы возведения сооружений и схемы пропуска воды через
водопропускные сооружения 70
5.1.1 Этапы возведения сооружений 70
5.1.2 Схемы пропуска воды через водопропускные сооружения 71
5.2 Организация и технология работ по возведению перемычек 71
5.2.1 Общие сведения о перемычках 71
5.2.2 Выбор типа перемычки 72
5.3 Осушение котлована 73
5.4 Земляные и бетонные работы. 74
5.4.1 Определение объемов земляных и бетонных работ 74
5.4.2 Зональное распределение марок бетона. 76
5.5 Транспортировка и укладка бетонной смеси 77
5.5.1. Выбор основной схемы транспортировки и укладки бетонной смеси. 77
5.5.2 Общая схема укладки бетонной смеси. 77
5.6 Выбор транспортной схемы земляных работ 82
5.7 Проект организации строительства и проект производства работ 85
5.7.1 Проект организации строительства 85
5.7.2 Строительный генеральный план 85
5.7.3 Составление календарного плана 87
6 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Тувинского ГУ.
Охрана труда и противопожарная безопасность 88
6.1 Общие сведения о районе строительства 88
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 89
6.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 91
6.4 Отходы, образующиеся при строительстве 93
эксплуатации 94
6.6 Охрана труда 96
6.7 Пожарная безопасность. 99
7 Технико- экономические показатели 1 02
7.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 102
7.2 Текущие расходы на производство электроэнергии 1 02
7.3 Налоговые расходы 105
7.4 Оценка суммы прибыли 105
7.5.1 Методология и исходные данные оценки инвестиционного проекта 106
7.5.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 107
7.5.3 Бюджетная эффективность 108
8 Размещение КИА в теле бетонной плотины 1 10
8.1 Цели и задачи натурных наблюдений 110
8.2 Контрольно-измерительные системы, устанавливаемые на
гидротехнических сооружениях гидроэлектростанций 1 1 1
8.2.1 Общие требования к контрольно- измерительным системам 1 1 1
8.2.2 Состав контрольных наблюдений 1 1 1
8.2.3 Состав контрольно- измерительной аппаратуры, используемой для
контрольных наблюдений 1 12
8.2.4 Состав контрольно- измерительной аппаратуры, используемой для
выполнения специальных исследований 1 13
8.3 Особенности статической работы арочной плотины 1 14
8.4 Научно- методические основы организации натурных наблюдений и
исследований на Тувинской плотине 1 15
8.4.1 Размещение контрольно- измерительной аппаратуры в основании и в
теле Тувинской плотины 1 15
8.4.2 Средства измерения параметров напряженно-деформированного
состояния плотины и основания 1 16
8.5 Методика наблюдений за НДС сооружений 1 16
8.6 Оценка состояний сооружений и их оснований по результатам натурных
наблюдений 117
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1 19
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122
ПРИЛОЖЕНИЕ А 125
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 127
ПРИЛОЖЕНИЕ В 134
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 136
Россия обладает одним из самых мощных гидропотенциалом в мире. Энергию рек используют Китай, РФ, Бразилия, Канада, Индия, США. Гидроресурсы России оцениваются сегодня без малого в 900 млрд. кВтч, однако, по степени освоения экономически эффективных гидроресурсов Россия на сегодняшний день значительно уступает экономически развитым странам, этот показатель в нашей стране немногим превышает 20 %, в то время как в США и Канаде составляет 50-55%, а в ряде стран Западной Европы и Японии - от 60% до 90 %. Гидропотенциал России используется на 50 % в европейской части, на 20% в Сибири и всего лишь на 3 % - на Дальнем Востоке.
Себестоимость производства электроэнергии в кВтч на ГЭС в 7-10 раз, то есть на порядок ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода, постоянно возобновляемая, в отличие от нефти, газа, твердого топлива и ядерного горючего. В условиях медленного прогресса в создании альтернативных источников электроэнергии доля гидроэнергетики в энергетическом балансе страны со временем будет только возрастать, а уровень развития энергетики в свою очередь отражает достигнутый технико¬экономический потенциал страны. Поэтому, на мой взгляд, структурным лидером в развитии электроэнергетики на ближайшие десятилетия должна стать гидроэнергетика, как наиболее развитая, экологически безопасная и инвестиционно привлекательная отрасль народного хозяйства.
Целью дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти оптимальные проектные решения.
В дипломном проекте определена целесообразность и экономическая эффективность строительства объекта, его основные конструктивные параметры, экологическая приемлемость нарушений в окружающей среде, социальные аспекты строительства и эксплуатации, установлена стоимость строительства, выполнена разработка схемы использования участка водотока.
Тувинская ГЭС проектируется в горной местности на реке Большой Енисей, являющейся правым истоком Енисея. Большой Енисей (Бий-Хем) на всем своем протяжении (605 км) протекает по территории Тувы. Проектируемый ГУ, расположится в 100 км от столицы республики Тувы и в 60 км от села Черби. Площадь затопления при заполнении водохранилища на отметке НПУ составит 23,2 км3
В створе строительства Тувинской ГЭС река протекает в глубокой каньонообразной долине. Среднемноголетний расход воды реки в створе ГЭС — 649 м3/с.
По характеру питания Большой Енисей относится к типу рек смешанного питания с преобладанием снегового. Гидрологический режим реки характеризуется затяжным весенне-летним половодьем.
Климат района строительства резко континентальный. Район в зимнее время находится в зоне действия сибирского антициклона, для которого характерна очень морозная, безветренная, малооблачная и малоснежная зима. Средняя температура января от -28 °С до -35 °С. Лето умеренно теплое в горах и жаркое в котловинах. Средняя температура июля от +15 °С до +20 °С. Среднегодовое количество осадков около 300 мм.
На первом этапе на основе гидрологических данных были определены значения максимальных расчетных расходов для случаев: основного обеспеченностью 0,1 % и поверочного 0,01 % равных 4969 и 6298 м3/с соответственно.
В ходе водно-энергетических расчетов была рассчитана установленная мощность, равная 1024 МВт и среднемноголетняя выработка 4,06 млр. Квт*ч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы (режимное поле по напору и расходу), на которой определены следующие напоры:
- максимальный - 99,5 м;
- расчетный - 84,2 м;
- минимальный - 77,5 м.
По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с шестью гидротурбинами РО115-В-500.
В качестве основного гидрологического оборудования приняли к установке турбину РО 75-В-530 , работающая при минимальном напоре 77,5 и максимальном напоре 99,5 м. Количество агрегатов приняли равным 4.
Компоновка гидроузла принята приплотинная. Напорный фронт образован станционной частью плотины и глухими правобережной и левобережной частью плотины.
В состав сооружения входят:
- станционная бетонная плотина длиной 85 м;
- правобережная глухая длиной 131,9 м;
- левобережная глухая длиной 122,1 м;
В качестве противофильтрационного элемента в основании плотины приняли двурядную цементационную завесу глубиной 50,3 м и максимальной шириной у подошвы плотины 5,4 м. Толщина завесы определена исходя из критического градиента напора на завесе. Ее ось расположена на расстоянии 2,6м от напорной грани. Так же в проекте предусмотрены цементационная завеса в береговых примыканиях и укрепительная цементация.
Проектируемый ГУ, расположится в узком створе (каньонного типа), т.к. отношение ширины створа по хорде к высоте плотины, (равное 2,71) меньше 3. Бетонные сооружения будут располагаться непосредственно в русле реки, такая компоновка называется русловой.
Напорная грань тела плотины, для упрощения производства работ, выбрана без искривления в вертикальной плоскости и имеет в поперечном разрезе постоянный угол относительно плоскости русла 90°.
В заданном геологическом створе имеет место быть небольшая по своему значению ассиметричная форма русла реки, во избежание строительства дополнительного берегового устоя выбран коэффициент стройности,(в) плотины равный 0,31 что обеспечило необходимую прочность и устойчивость сооружения.
Толщина плотины в ключе по основанию составляет 27м.
Центральный угол арки выбранный из условия обеспечения оптимального напряжённого состояния плотины составляет 125 град.
Толщина арки по гребню из условия размещения грузо-захватных механизмов и автомобильного движения составляет 12 метров.
В соответствии с нормативными документами, предварительные расчеты арочных плотин всех классов допускается выполнять упрощенными методами.
В качестве такого метода расчёта прочности был выбран метод чистой арки, по которому плотина разрезается на 2 сечения первое 1/3Нпл вторая 2/3 Нпл.
В качестве действующих напряжений принимается равномерная нагрузка воды и равномерное и неравномерное изменение температуры летом и зимой.
Результатом расчёта было установлено отсутствие растягивающих напряжений на напорной и низовой грани в эксплуатационный период. В строительный период на низовой грани допускается наличие небольших растягивающих усилий и раскрытие межсекционных швов, так как при наполнении водохранилища под действием гидростатического давления, растягивающие напряжения сменятся на сжимающие на низовой грани и под действием арочного эффекта на напорной грани.
При возведении сооружений для четкости планирования и составления календарного плана выделено 5 этапов строительства. На первом этапе выполняется водосбросное сооружение гидроузла, для пропуска строительных расходов воды. Таким сооружением является строительный туннель. Для его возведения возводятся перемычки первой очереди у верхового и низового портала туннеля.
На втором этапе производится перекрытие русла реки и переключение расходов из естественного русла, через построенный строительный туннель. После возведения перемычек со стороны ВБ и НБ, производится осушение котлована. На данном этапе начинается разработка эксплуатационного туннеля.
На третьем этапе строительства производится подготовка основания к бетонированию. Станционная часть плотины возводится до 724,4 м. Глухие левобережная и правобережная части возводятся до отметки 695,5 м. Осуществляется подготовка ложа водохранилища.
Четвертый этап, характеризуется наращиванием всех сооружений по всему напорному фронту. Станционная часть плотины и глухие левобережная и правобережная части возводятся до отметки 770,0 м. Осуществляется наполнение водохранилища. Производится бетонирование здания ГЭС и монтажной площадки, а так же монтаж оборудования, необходимого для пуска первого ГА.
На пятом этапе производится пуск ГА №1. Все сооружения возводятся до проектных отметок. Производится дальнейшее наполнение водохранилища и поочередный пуск всех гидроагрегатов.
В соответствии с действующим законодательством рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС. Также перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период возведения и эксплуатации гидроузла.
Строительство Тувинского ГУ является актуальным и экономически обоснованным.
В результате расчета технико-экономических показателей получили следующие значения:
- Срок окупаемости составляет 6,5 лет;
- Чистый приведенный доход составляет- 28023,7 млн.руб.;
- Себестоимость - 0,14 руб/КВт*ч;
- Удельные капиталовложения - 37996 руб/кВт. .
В рамках спец вопроса, на основании анализа данных по установке КИА в плотинах аналогах Саяно- Шушенской ГЭС и Чиркейской ГЭС, разработана схема размещения контрольно-измерительной аппаратуры в теле Тувинской плотины, используемой для контроля состояния плотины и ее элементов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
