ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТЬ-МАРХАЙСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ВИЛЮЙ.ОСОБЕННОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ БЕТОННЫХ И ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
|
Сокращенный паспорт Усть-Мархайской ГЭС 6
Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.2 Гидрологические данные 9
1.3 Инженерно-геологические условия 9
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 9
2 Водно-энергетические расчеты 11
2.1 Исходные данные для проектирования 11
2.2 Построение эмперических кривых обеспеченности 13
2.3 Выбор расчетного средневодного года 15
2.4 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 17
2.6 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы 19
2.7 Расчет режимов работы ГЭС с учетом требований водохозяйственной системы 20
2.8 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в маловодном году ... 22
2.9 Определение установленной мощности проектируемой станции 25
2.10 Определение рабочих мощностей и резрвов существующих ГЭС и ТЭС 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 29
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 29
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения её бескавитационной работы 34
3.3 Выбор типа гидроагрегата 36
3.4 Выбор маслонапорной установки 39
3.5 Подбор и контрольный расчет отсасывающей трубы 40
3.6 Расчет вала на прочность 44
3.7 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 44
3.8 Определение габаритов машинного зала 45
3.9 Выбор кранов 45
4 Проектирование сооружений напорного фронта 47
4.1 Гидравлические расчеты 47
4.2 Определение отметки гребня водослива 48
4.3 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном расчётном случае 49
4.4 Построение профиля водосливной плотины 50
4.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 52
4.6 Расчет водобойного колодца 54
4.7 Определение ширины подошвы плотины 56
4.8 Разрезка бетонных плотин швами 57
4.9 Бык 57
4.10 Смотровые галереи 58
4.11 Устои 59
4.12 Дренаж тела плотины 59
4.13 Конструктивные элементы нижнего бьефа 60
4.14 Водобой 60
4.15 Определение толщины плит рисбермы 62
4.16 Определение устойчивости плит рисбермы против опрокидывания 64
4.17 Определение основных нагрузок, действующих на плотину 68
4.17.1 Вес сооружения и механизмов 68
4.17.2 Сила гидростатического давления воды 69
4.17.3 Равнодействующая взвешивающего давления 71
4.17.4 Сила фильтрационного давления 71
4.17.5 Давление грунта 72
4.17.6 Определение нагрузки от волнового давления 74
4.18 Статический расчет плотины 79
4.19 Критерии прочности плотины 83
4.20 Расчет устойчивости плотины 86
4.21 Проектирование грунтовой плотины 87
5 Организация и производство Усть-Мархайского гидроузла 98
5.1 Общая характеристика организационных условий строительства 98
5.2 Пропуск строительных расходов 99
5.3 Разбивка на этапы возведения основных сооружений 100
5.4 Определение объемов основных работ 101
5.5 Составление календарного плана 102
5.6 Технологическая карта по разработке котлована первой очереди 103
6 Мероприятия по охране окружающей среды 106
6.1 Описание района строительства 106
6.2 Охрана труда и техника безопасности 106
6.3 Противопожарная безопасность 107
6.4 Перечень мероприятий по охране окружающей среды 109
6.4.1 Период строительства 1 10
6.4.2 Период эксплуатации 1 1 1
7 Оценка объёмов продаж и текущих затрат 1 14
7.1 Оценка объемов продаж электроэнергии 1 14
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 1 14
7.3 Налоговые расходы 1 17
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 1 18
7.5 Показатели эффективности 119
7.6 Анализ чувствительности 119
8 Особенности возведения бетонных и грунтовых плотин в суровых
климатических условиях 122
8.1 Разработка мерзлых грунтов для возведения водосливной плотины и
здания ГЭС 122
8.2 Возведение бетонной части плотины 122
8.3 Возведение каменно-набросной плотины 127
Заключение 130
Список использованных источников
Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.2 Гидрологические данные 9
1.3 Инженерно-геологические условия 9
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 9
2 Водно-энергетические расчеты 11
2.1 Исходные данные для проектирования 11
2.2 Построение эмперических кривых обеспеченности 13
2.3 Выбор расчетного средневодного года 15
2.4 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 17
2.6 Построение годовых графиков нагрузки энергосистемы 19
2.7 Расчет режимов работы ГЭС с учетом требований водохозяйственной системы 20
2.8 Водно-энергетический расчёт режима работы ГЭС в маловодном году ... 22
2.9 Определение установленной мощности проектируемой станции 25
2.10 Определение рабочих мощностей и резрвов существующих ГЭС и ТЭС 26
3 Основное и вспомогательное оборудование 29
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 29
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения её бескавитационной работы 34
3.3 Выбор типа гидроагрегата 36
3.4 Выбор маслонапорной установки 39
3.5 Подбор и контрольный расчет отсасывающей трубы 40
3.6 Расчет вала на прочность 44
3.7 Заглубление водозабора на величину воронкообразования 44
3.8 Определение габаритов машинного зала 45
3.9 Выбор кранов 45
4 Проектирование сооружений напорного фронта 47
4.1 Гидравлические расчеты 47
4.2 Определение отметки гребня водослива 48
4.3 Проверка на пропуск поверочного расхода при поверочном расчётном случае 49
4.4 Построение профиля водосливной плотины 50
4.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 52
4.6 Расчет водобойного колодца 54
4.7 Определение ширины подошвы плотины 56
4.8 Разрезка бетонных плотин швами 57
4.9 Бык 57
4.10 Смотровые галереи 58
4.11 Устои 59
4.12 Дренаж тела плотины 59
4.13 Конструктивные элементы нижнего бьефа 60
4.14 Водобой 60
4.15 Определение толщины плит рисбермы 62
4.16 Определение устойчивости плит рисбермы против опрокидывания 64
4.17 Определение основных нагрузок, действующих на плотину 68
4.17.1 Вес сооружения и механизмов 68
4.17.2 Сила гидростатического давления воды 69
4.17.3 Равнодействующая взвешивающего давления 71
4.17.4 Сила фильтрационного давления 71
4.17.5 Давление грунта 72
4.17.6 Определение нагрузки от волнового давления 74
4.18 Статический расчет плотины 79
4.19 Критерии прочности плотины 83
4.20 Расчет устойчивости плотины 86
4.21 Проектирование грунтовой плотины 87
5 Организация и производство Усть-Мархайского гидроузла 98
5.1 Общая характеристика организационных условий строительства 98
5.2 Пропуск строительных расходов 99
5.3 Разбивка на этапы возведения основных сооружений 100
5.4 Определение объемов основных работ 101
5.5 Составление календарного плана 102
5.6 Технологическая карта по разработке котлована первой очереди 103
6 Мероприятия по охране окружающей среды 106
6.1 Описание района строительства 106
6.2 Охрана труда и техника безопасности 106
6.3 Противопожарная безопасность 107
6.4 Перечень мероприятий по охране окружающей среды 109
6.4.1 Период строительства 1 10
6.4.2 Период эксплуатации 1 1 1
7 Оценка объёмов продаж и текущих затрат 1 14
7.1 Оценка объемов продаж электроэнергии 1 14
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 1 14
7.3 Налоговые расходы 1 17
7.4 Оценка суммы прибыли от реализации проекта 1 18
7.5 Показатели эффективности 119
7.6 Анализ чувствительности 119
8 Особенности возведения бетонных и грунтовых плотин в суровых
климатических условиях 122
8.1 Разработка мерзлых грунтов для возведения водосливной плотины и
здания ГЭС 122
8.2 Возведение бетонной части плотины 122
8.3 Возведение каменно-набросной плотины 127
Заключение 130
Список использованных источников
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.
Целью настоящего дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции, с применением и закреплением теоретических знаний, а также поиск оптимального проектного решения путем творческого подхода к решению конкретных задач.
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.
Целью настоящего дипломного проекта является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции, с применением и закреплением теоретических знаний, а также поиск оптимального проектного решения путем творческого подхода к решению конкретных задач.
В настоящей бакалаврской работе рассмотрены основные этапы проектирования Усть-Мархайской ГЭС на реке Вилюй в Республике Саха(Якутия).
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по гидрологии и энергосистеме была определена установленная мощность Советской ГЭС которая составила 480 МВт. Намечена зона работы станции в суточных графиках нагрузки. Усть-Мархайская ГЭС покрывает пиковую и базовую часть графиков нагрузки энергосистемы. В результате водно-энергетических расчетов определена отметка УМО, составившая 308,3 м при отметке НПУ - 312 м. Полезный объем водохранилища составляет 7,25 км3, при полном объеме 50,3 км3. Среднемноголетняя выработка электроэнергии Усть- Мархайской ГЭС равна 2084 мрд.кВтш.
На этапе выбора оборудования при рассмотрении нескольких вариантов турбин, выбрана к установке турбина РО75-В диаметром 4,75 м, способная работать при напорах: максимальный-74,7 м, минимальный-68,3 м, расчетный-69.4 м. Число устанавливаемых агрегатов равно 4.
К основным сооружениям ГУ относятся:
Водосливная плотина с длиной по гребню 116 м , шириной по основанию 60.5 м, максимальной строительной высотой 93 м. Для пропуска паводков запроектированы 6 поверхностных водосбросных отверстий шириной по 16 м. Для снятия противодавления устроен дренаж.
Правобережная и левобережная грунтовые плотины длинной 255 м и 540 м соответственно;
Бетонная плотина общей длиной 211 м.
В разделе экономики по технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
1 Себестоимость вырабатываемой электроэнергии - 0.23 руб/кВт*ч;
2 Срок окупаемости станции 64 месяца с начала строительства.
Анализируя, эти данные можно уверено сказать, что проект экономически эффективен.
В рамках специального вопроса рассмотрены возведения бетонной и грунтовой плотин в зимнее время при температурах достигающих -50°.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по гидрологии и энергосистеме была определена установленная мощность Советской ГЭС которая составила 480 МВт. Намечена зона работы станции в суточных графиках нагрузки. Усть-Мархайская ГЭС покрывает пиковую и базовую часть графиков нагрузки энергосистемы. В результате водно-энергетических расчетов определена отметка УМО, составившая 308,3 м при отметке НПУ - 312 м. Полезный объем водохранилища составляет 7,25 км3, при полном объеме 50,3 км3. Среднемноголетняя выработка электроэнергии Усть- Мархайской ГЭС равна 2084 мрд.кВтш.
На этапе выбора оборудования при рассмотрении нескольких вариантов турбин, выбрана к установке турбина РО75-В диаметром 4,75 м, способная работать при напорах: максимальный-74,7 м, минимальный-68,3 м, расчетный-69.4 м. Число устанавливаемых агрегатов равно 4.
К основным сооружениям ГУ относятся:
Водосливная плотина с длиной по гребню 116 м , шириной по основанию 60.5 м, максимальной строительной высотой 93 м. Для пропуска паводков запроектированы 6 поверхностных водосбросных отверстий шириной по 16 м. Для снятия противодавления устроен дренаж.
Правобережная и левобережная грунтовые плотины длинной 255 м и 540 м соответственно;
Бетонная плотина общей длиной 211 м.
В разделе экономики по технико-экономическим расчетам получены следующие показатели:
1 Себестоимость вырабатываемой электроэнергии - 0.23 руб/кВт*ч;
2 Срок окупаемости станции 64 месяца с начала строительства.
Анализируя, эти данные можно уверено сказать, что проект экономически эффективен.
В рамках специального вопроса рассмотрены возведения бетонной и грунтовой плотин в зимнее время при температурах достигающих -50°.