ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВОКИЕВСКОГО ГИДРОУЗЛА НА РЕКЕ ЗЕЯ. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
|
СОКРАЩЕНИЙ ПАСПОРТ НОВОКИЕВСКОЙ ЕЭС 6
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.4 Топографические условия 11
1.1.5 Населенность района 11
1.1.6 Транспортная инфраструктура 12
1.1.7 Полезные ископаемые 12
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года 13
2.2 Выбор установленной мощности на основе водно-энергетических расчетов 15
2.2.1 Расчет режимов работы ЕЭС без регулирования с учетом требований
ВХК 15
2.2.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ЕЭС 17
2.2.3 Определение установленной мощности ЕЭС 18
2.2.4 Построение баланса мощности системы 18
3 Основное и вспомогательное оборудование 20
3.1 Построение режимного поля и выбор числа и типа гидроагрегатов 20
3.1.1 Построение режимного поля 20
3.1.2 Выбор числа и типа гидроагрегатов 21
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 25
3.2.1 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 25
3.2.2 Расчет и построение бетонной спиральной камеры 27
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 27
3.4 Разработка схемы установки 28
3.4.1 Расчет деталей и узлов гидротурбины 28
3.4.2 Выбор маслонапорной установки 29
3.4.3 Выбор электрогидравлического регулятора 29
3.4.4 Расчет машинного зала 29
3.4.5 Выбор кранов в здании ЕЭС 30
4 Компоновка и сооружения гидроузла 31
4.1 Состав и компоновка сооружений гидроузла 31
4.2 Сооружения гидроузла 31
4.2.1 Глухие плотины 31
4.3 Эксплуатационный водосброс 35
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 35
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 36
4.3.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 37
4.3.4 Построение профиля водосливной грани 38
4.3.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 39
4.3.6 Расчет водобойного колодца 39
4.4 Конструктивные элементы плотины 41
4.4.1 Расчет водобойной плиты 41
4.4.2 Определение ширины подошвы плотины 43
4.4.3 Дренаж в теле бетонной плотины 44
4.4.4 Дренажные устройства в основании 44
4.4.5 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 44
4.4.6 Быки 45
4.4.7 Устои 45
4.4.8 Галереи в теле плотины 45
4.4.9 Рисберма 46
4.4.10 Определение толщины плит рисбермы 46
4.4.11 Фильтрационный расчет 46
4.5 Водовыпускные сооружения 48
4.6 Обеспечение надежности и безопасности бетонной водосливной плотины 49
4.6.1 Определение основных нагрузок на плотину 49
4.6.2 Оценка прочности плотины 54
4.6.3 Расчет краевых напряжений при основном сочетании нагрузок и
воздействий 55
4.6.4 Расчет краевых напряжений при особом сочетании нагрузок и
воздействий 56
4.6.5 Критерии прочности плотины 58
4.6.6 Обоснование устойчивости плотины 60
5 Организация и производство гидротехнических работ 61
5.1 Определение этапов строительства 61
5.2 Организация и технология работ по возведению перемычек 65
5.2.1 Общие сведения о перемычках 65
5.2.2 Выбор типа перемычки 66
5.2.3 Осушение котлованов 68
5.3 Определение объемов работ 69
5.3.1 Объем земляных работ 69
5.4 Бетонное хозяйство 71
5.4.1 Определение мощности бетонного завода 71
5.4.2 Тип опалубки и основные требования к ней. Определение мощности
опалубочного цеха. Доставка и установка опалубки 72
5.4.3 Применяемые типы армирования. Определение мощности арматурного
завода. Доставка и установка арматуры 73
5.4.4 Объем бетонных работ 73
5.5 Определение способов производства основных видов работ 75
5.5.1 Выбор транспортной схемы бетонных работ 75
5.5.2 Выбор транспортной схемы земляных работ 76
5.5.3 Строительный генеральный план Новокиевского гидроузла 76
5.5.4 Календарное планирование при строительстве Новокиевского гидроузла77
5.5.5 Зональное распределение бетона в здании ГЭС 77
5.6 Технологическая карта на возведение блока фундаментной плиты 77
5.6.1 Определение числа машин для перевозки бетонной смеси 78
6 Мероприятия по охране окружающей среды 79
6.1 Общие сведения о районе строительства 79
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 79
6.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 80
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 81
7. Технико-экономические показатели 82
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 82
7.2 Инвестиционные затраты для ГЭС 82
7.3 Текущие расходы по гидроузлу 83
7.4 Налоговые расходы 86
7.5 Оценка суммы прибыли 86
7.6 Оценка инвестиционного проекта 87
7.6.1 Методология и исходные данные оценка инвестиционного проекта 87
7.6.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 88
7.6.3 Бюджетная эффективность 89
7.6.4 Анализ чувствительности 89
8 Неразрушающие методы контроля прочности бетона 91
8.1 Общие положения 91
8.2 Механические (склерометрические) методы неразрушающего контроля.... 92
8.3 Ультразвуковой метод контроля прочности 93
8.4 Методики обследования бетона неразрушающими методами 94
8.4.1 Методика обследования бетона методом склерометрии 94
8.4.2 Методика обследования бетона ультразвуковым методом 95
8.5 Методика определения градуировочной зависимости 98
8.6 Пример проведения неразрушающего контроля при заливке фундамента
масляных установок 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат в районе проектируемого гидроузла 9
1.1.2 Гидрологические данные 9
1.1.3 Инженерно-геологические условия 11
1.1.4 Топографические условия 11
1.1.5 Населенность района 11
1.1.6 Транспортная инфраструктура 12
1.1.7 Полезные ископаемые 12
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 12
2 Водно-энергетические расчеты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Выбор расчетных гидрографов маловодного и средневодного года 13
2.2 Выбор установленной мощности на основе водно-энергетических расчетов 15
2.2.1 Расчет режимов работы ЕЭС без регулирования с учетом требований
ВХК 15
2.2.2 Водно-энергетические расчеты режима работы ЕЭС 17
2.2.3 Определение установленной мощности ЕЭС 18
2.2.4 Построение баланса мощности системы 18
3 Основное и вспомогательное оборудование 20
3.1 Построение режимного поля и выбор числа и типа гидроагрегатов 20
3.1.1 Построение режимного поля 20
3.1.2 Выбор числа и типа гидроагрегатов 21
3.2 Гидротурбины и их проточная часть 25
3.2.1 Определение отметки установки рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её безкавитационной работы 25
3.2.2 Расчет и построение бетонной спиральной камеры 27
3.3 Выбор типа серийного гидрогенератора 27
3.4 Разработка схемы установки 28
3.4.1 Расчет деталей и узлов гидротурбины 28
3.4.2 Выбор маслонапорной установки 29
3.4.3 Выбор электрогидравлического регулятора 29
3.4.4 Расчет машинного зала 29
3.4.5 Выбор кранов в здании ЕЭС 30
4 Компоновка и сооружения гидроузла 31
4.1 Состав и компоновка сооружений гидроузла 31
4.2 Сооружения гидроузла 31
4.2.1 Глухие плотины 31
4.3 Эксплуатационный водосброс 35
4.3.1 Определение ширины водосливного фронта 35
4.3.2 Определение отметки гребня водослива 36
4.3.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 37
4.3.4 Построение профиля водосливной грани 38
4.3.5 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 39
4.3.6 Расчет водобойного колодца 39
4.4 Конструктивные элементы плотины 41
4.4.1 Расчет водобойной плиты 41
4.4.2 Определение ширины подошвы плотины 43
4.4.3 Дренаж в теле бетонной плотины 44
4.4.4 Дренажные устройства в основании 44
4.4.5 Разрезка бетонной водосливной плотины швами 44
4.4.6 Быки 45
4.4.7 Устои 45
4.4.8 Галереи в теле плотины 45
4.4.9 Рисберма 46
4.4.10 Определение толщины плит рисбермы 46
4.4.11 Фильтрационный расчет 46
4.5 Водовыпускные сооружения 48
4.6 Обеспечение надежности и безопасности бетонной водосливной плотины 49
4.6.1 Определение основных нагрузок на плотину 49
4.6.2 Оценка прочности плотины 54
4.6.3 Расчет краевых напряжений при основном сочетании нагрузок и
воздействий 55
4.6.4 Расчет краевых напряжений при особом сочетании нагрузок и
воздействий 56
4.6.5 Критерии прочности плотины 58
4.6.6 Обоснование устойчивости плотины 60
5 Организация и производство гидротехнических работ 61
5.1 Определение этапов строительства 61
5.2 Организация и технология работ по возведению перемычек 65
5.2.1 Общие сведения о перемычках 65
5.2.2 Выбор типа перемычки 66
5.2.3 Осушение котлованов 68
5.3 Определение объемов работ 69
5.3.1 Объем земляных работ 69
5.4 Бетонное хозяйство 71
5.4.1 Определение мощности бетонного завода 71
5.4.2 Тип опалубки и основные требования к ней. Определение мощности
опалубочного цеха. Доставка и установка опалубки 72
5.4.3 Применяемые типы армирования. Определение мощности арматурного
завода. Доставка и установка арматуры 73
5.4.4 Объем бетонных работ 73
5.5 Определение способов производства основных видов работ 75
5.5.1 Выбор транспортной схемы бетонных работ 75
5.5.2 Выбор транспортной схемы земляных работ 76
5.5.3 Строительный генеральный план Новокиевского гидроузла 76
5.5.4 Календарное планирование при строительстве Новокиевского гидроузла77
5.5.5 Зональное распределение бетона в здании ГЭС 77
5.6 Технологическая карта на возведение блока фундаментной плиты 77
5.6.1 Определение числа машин для перевозки бетонной смеси 78
6 Мероприятия по охране окружающей среды 79
6.1 Общие сведения о районе строительства 79
6.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 79
6.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 80
6.4 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 81
7. Технико-экономические показатели 82
7.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 82
7.2 Инвестиционные затраты для ГЭС 82
7.3 Текущие расходы по гидроузлу 83
7.4 Налоговые расходы 86
7.5 Оценка суммы прибыли 86
7.6 Оценка инвестиционного проекта 87
7.6.1 Методология и исходные данные оценка инвестиционного проекта 87
7.6.2 Показатели коммерческой эффективности проекта 88
7.6.3 Бюджетная эффективность 89
7.6.4 Анализ чувствительности 89
8 Неразрушающие методы контроля прочности бетона 91
8.1 Общие положения 91
8.2 Механические (склерометрические) методы неразрушающего контроля.... 92
8.3 Ультразвуковой метод контроля прочности 93
8.4 Методики обследования бетона неразрушающими методами 94
8.4.1 Методика обследования бетона методом склерометрии 94
8.4.2 Методика обследования бетона ультразвуковым методом 95
8.5 Методика определения градуировочной зависимости 98
8.6 Пример проведения неразрушающего контроля при заливке фундамента
масляных установок 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105
ПРИЛОЖЕНИЯ
Электроэнергетика - одна из ведущих отраслей энергетики, в которую входят сбыт, производство и передача электроэнергии. Гидроэнергетика - одна из ведущих составляющих электроэнергетики России. Преимуществом ГЭС перед другими электростанциями является способность быстро увеличивать объем выработки электроэнергии для покрытия пиковых нагрузок в энергосистеме. У России большой гидроэнергетический потенциал, что подразумевает возможности развития отечественной гидроэнергетики.
Себестоимость производства электроэнергетики в 7-10 раз ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода. Вода является возобновляемым источником, в отличие от нефти, газа и твердого топлива. Так же преимущество гидроэнергетики перед другими видами электроэнергетики, что выработка данной энергии является экологически безопасной.
Гидроэлектростанция - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.
Гидроэлектростанции являются составной частью гидроузла - комплекса ГТС, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электроэнергии, ирригации, водоснабжения, зашиты от наводнений и др.
Цель бакалаврской работы - на основе знаний, полученных в ходе обучения проработать основные этапы проектирования гидроэлектростанции.
Себестоимость производства электроэнергетики в 7-10 раз ниже, чем на тепловых и атомных станциях. Источник энергии - текущая вода. Вода является возобновляемым источником, в отличие от нефти, газа и твердого топлива. Так же преимущество гидроэнергетики перед другими видами электроэнергетики, что выработка данной энергии является экологически безопасной.
Гидроэлектростанция - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.
Гидроэлектростанции являются составной частью гидроузла - комплекса ГТС, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электроэнергии, ирригации, водоснабжения, зашиты от наводнений и др.
Цель бакалаврской работы - на основе знаний, полученных в ходе обучения проработать основные этапы проектирования гидроэлектростанции.
В данном проекте был спроектирован Новокиевский гидроузел.
В состав гидротехнических сооружений Новокиевского ГУ входят:
- Правобережная глухая плотина. Длина по гребню - 55,0 м;
- Станционная плотина. Длина по гребню - 130,5 м;
- Водосливная плотина. Длина по гребню - 52,0 м;
- Левобережная глухая плотина. Длина по гребню - 253,0 м.
Была рассчитана установленная мощность, которая составляет 322 МВт. Среднемноголетняя выработка составляет 1183 млн кВт ч.
Отметка НПУ - 187 м. Отметка УМО -173,7 м. Минимальный напор - 15 м. Расчетный напор - 23 м. Максимальный напор - 29,6 м.
Была выбрана вертикальная поворотно-лопастная гидротурбина: ПЛ306- В-600. Основные параметры турбины:
D1=6,0 м; n=107,1;
Hs=-3,8 м;
VZpK=156,6.
Тип гидрогенератора: СВ-1021/180-56
Была рассчитана бетонная спиральная камера. Произведен выбор МНУ и ЭГР, рассчитаны основные параметры машинного зала проектируемой ГЭС.
Были определены основные размеры водосливной плотины и других сооружений напорного фронта Новокиевского ГУ. Высота плотины 43,4 - м, ширина водосливного фронта - 52м, ширина по основанию - 30 м. Водосбросная плотина имеет 3 поверхностных и 2 глубинных водосброса. Глубинные водосбросы предназначены для сработки водохранилища до УМО в случае аварии или невозможности использовать поверхностный водосброс.
Гасителем был выбран водобойный колодец. Глубина колодца 7,8 - м. Так же была спроектирована и рассчитана водобойная плита. За водобойной плитой располагается рисберма.
Спроектированная плотина удовлетворяет условиям прочности и устойчивости.
Были перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период строительства и эксплуатации гидроузла.
Так же был произведет технико-экономический расчет и получены следующие показатели:
- удельная себестоимость производства электроэнергии - 0,12 руб/кВт ч;
- удельные капиталовложения - 23659,12 руб/кВт;
- срок окупаемости - 7 лет.
Таким образом, строительство Новокиевского ГУ является
обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей.
В состав гидротехнических сооружений Новокиевского ГУ входят:
- Правобережная глухая плотина. Длина по гребню - 55,0 м;
- Станционная плотина. Длина по гребню - 130,5 м;
- Водосливная плотина. Длина по гребню - 52,0 м;
- Левобережная глухая плотина. Длина по гребню - 253,0 м.
Была рассчитана установленная мощность, которая составляет 322 МВт. Среднемноголетняя выработка составляет 1183 млн кВт ч.
Отметка НПУ - 187 м. Отметка УМО -173,7 м. Минимальный напор - 15 м. Расчетный напор - 23 м. Максимальный напор - 29,6 м.
Была выбрана вертикальная поворотно-лопастная гидротурбина: ПЛ306- В-600. Основные параметры турбины:
D1=6,0 м; n=107,1;
Hs=-3,8 м;
VZpK=156,6.
Тип гидрогенератора: СВ-1021/180-56
Была рассчитана бетонная спиральная камера. Произведен выбор МНУ и ЭГР, рассчитаны основные параметры машинного зала проектируемой ГЭС.
Были определены основные размеры водосливной плотины и других сооружений напорного фронта Новокиевского ГУ. Высота плотины 43,4 - м, ширина водосливного фронта - 52м, ширина по основанию - 30 м. Водосбросная плотина имеет 3 поверхностных и 2 глубинных водосброса. Глубинные водосбросы предназначены для сработки водохранилища до УМО в случае аварии или невозможности использовать поверхностный водосброс.
Гасителем был выбран водобойный колодец. Глубина колодца 7,8 - м. Так же была спроектирована и рассчитана водобойная плита. За водобойной плитой располагается рисберма.
Спроектированная плотина удовлетворяет условиям прочности и устойчивости.
Были перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период строительства и эксплуатации гидроузла.
Так же был произведет технико-экономический расчет и получены следующие показатели:
- удельная себестоимость производства электроэнергии - 0,12 руб/кВт ч;
- удельные капиталовложения - 23659,12 руб/кВт;
- срок окупаемости - 7 лет.
Таким образом, строительство Новокиевского ГУ является
обоснованным, в том числе с точки зрения экономических показателей.