ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЛОЯРСКОГО ГИДРОУЗЛА НА РЕКЕ ОБЬ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВИЗУАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ НИЗОВОЙ ГРАНИ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ
|
Введение 8
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Гидрология 9
1.1.3 Инженерно-геологические условия 9
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 10
2 Водноэнергетические расчёты 11
2.1 Исходные данные для бакалаврской работы 11
2.2 Выбор расчётных гидрографов для маловодного и средневодного года
при заданной обеспеченности стока 15
2.3 Построение суточных графиков нагрузки 18
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 20
2.5 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
электростанциями 23
2.6 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в маловодном году 26
2.7 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном году ..
29
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных
ремонтов 31
2.9 Баланс мощности 34
3 Основное и вспомогательное оборудование 36
3.1 Построение режимного поля 36
3.1.1 Выбор турбины по главным универсальным характеристикам 39
3.1.2 Проверка работы турбины при ограничении по минимальному расходу ...
43
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её бескавитационной работы 43
3.2.1 Работа одного агрегата при максимальном напоре и номинальной мощности 44
3.2.2 Работа одного агрегата при расчётном напоре и номинальной мощности .
44
3.2.3 Работа одного агрегата минимальном напоре и соответствующей ему мощности на линии ограничения 45
3.3 Подбор и контрольный расчёт отсасывающей трубы 45
3.4 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 47
3.5 Выбор типа серийного гидрогенератора 47
4 Компоновка и сооружения гидроузла 49
4.1 Выбор компоновки гидроузла 49
4.1.1 Класс сооружения 49
4.1.2 Выбор типа плотины 49
4.1.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 50
4.2 Гидравлический расчет водосбросной плотины 53
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта 53
4.2.2 Расчёт ширины быка 55
4.2.3 Определение отметки гребня водослива 55
4.2.4 Отметка гребня водослива 56
4.2.5 Проверка на пропуск поверочного расхода 56
4.2.6 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 58
4.2.7 Гашение энергии потока. Комбинированная система колодец плюс
стенка 59
4.3 Конструирование плотины 62
4.3.1 Определение ширины подошвы плотины 62
4.3.2 Разрезка плотины швами 62
4.3.3 Галереи. Ширина плотины по гребню. Затворы и подъёмные механизмы 62
4.3.4 Устои 62
4.3.5 Основные размеры цементационной завесы и дренажа 63
4.3.6 Фильтрационный расчёт 64
4.4 Конструктивные элементы нижнего бьефа 65
4.5 Определение основных нагрузок на плотину 68
4.5.1 Вес сооружения и механизмов 68
4.5.2 Гидростатическое давление 69
4.5.3 Взвешивающее давление 70
4.5.4 Сила фильтрационного давления 70
4.5.5 Давление грунта 70
4.5.6 Давление наносов 71
4.6 Определение временных нагрузок на плотину 73
4.7 Расчёт прочности плотины 73
4.7.1 Определение напряжений 73
4.7.2 Критерии прочности плотины 75
4.8 Расчёт устойчивости плотины 76
5 Технология строительства Белоярского гидроузла 78
5.1 Природные условия и исходные данные 78
5.1.1 Местоположение гидроузла и природные условия 78
5.1.2 Энергоэкономическая характеристика района 78
5.1.3 Гидрологические данные 78
5.1.4 Компоновка гидроузла и состав сооружений 78
5.2 Этапы возведения сооружений и схема пропуска строительных расходов
на различных этапах 79
5.2.1 Первый этап 79
5.2.2 Второй этап 87
5.2.3 Третий этап 91
5.2.4 Четвёртый этап 92
5.2.5 Пятый этап 94
6 Мероприятия по охране окружающей среды 96
6.1 Период строительства 96
6.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 97
6.3 Период эксплуатации 98
6.4 Мероприятия по защите растительного и животного мира 98
7 Оценка объёмов продаж электроэнергии и расчёт расходов на проект 100
7.1 Определение объёмов генерации производства 100
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 100
7.3 Налоговые расходы 102
7.4 Оценка суммы прибыли 103
7.5 Показатели эффективности проекта 104
7.6 Анализ чувствительности 105
8 Анализ визуальных наблюдений за состоянием низовой грани грунтовой плотины 107
8.1 Визуальные наблюдения, их значение в контроле состояния плотин 108
8.2 Методика и техника визуальных наблюдений 108
8.2.1 Выбор объектов (элементов) визуального контроля 109
8.2.2 Выбор основных проявлений для визуальных наблюдений 110
8.3 Способы выполнения визуальных наблюдений 111
8.3.1 Визуальные наблюдения за состоянием и устойчивостью откосов пло-
тины 111
8.3.2 Наблюдения за местными деформациями низового откоса и бермы. 112
8.3.3 Выявление признаков морозного выветривания 112
8.3.4 Выявление и оценка неконтролируемых выходов фильтрации через со-
оружения, основание, берега, сопряжения 113
8.3.5 Наблюдения за сосредоточенными выходами фильтрации на низовой
откос 113
8.3.6 Наблюдение за сосредоточенными выходами фильтрации 113
8.4 Анализ и оценка результатов визуальных наблюдений 114
Заключение 117
Список использованных источников 118
Приложение А Универсальная характеристика турбины ПЛ20-В с диаметром
9,5 м 120
Приложение
1 Общая часть 9
1.1 Природные условия 9
1.1.1 Климат 9
1.1.2 Гидрология 9
1.1.3 Инженерно-геологические условия 9
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 10
2 Водноэнергетические расчёты 11
2.1 Исходные данные для бакалаврской работы 11
2.2 Выбор расчётных гидрографов для маловодного и средневодного года
при заданной обеспеченности стока 15
2.3 Построение суточных графиков нагрузки 18
2.4 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 20
2.5 Покрытие графиков нагрузки энергосистемы существующими
электростанциями 23
2.6 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в маловодном году 26
2.7 Водно-энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном году ..
29
2.8 Определение установленной мощности ГЭС и планирование капитальных
ремонтов 31
2.9 Баланс мощности 34
3 Основное и вспомогательное оборудование 36
3.1 Построение режимного поля 36
3.1.1 Выбор турбины по главным универсальным характеристикам 39
3.1.2 Проверка работы турбины при ограничении по минимальному расходу ...
43
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения её бескавитационной работы 43
3.2.1 Работа одного агрегата при максимальном напоре и номинальной мощности 44
3.2.2 Работа одного агрегата при расчётном напоре и номинальной мощности .
44
3.2.3 Работа одного агрегата минимальном напоре и соответствующей ему мощности на линии ограничения 45
3.3 Подбор и контрольный расчёт отсасывающей трубы 45
3.4 Выбор типа и габаритных размеров маслонапорной установки 47
3.5 Выбор типа серийного гидрогенератора 47
4 Компоновка и сооружения гидроузла 49
4.1 Выбор компоновки гидроузла 49
4.1.1 Класс сооружения 49
4.1.2 Выбор типа плотины 49
4.1.3 Определение отметки гребня бетонной плотины 50
4.2 Гидравлический расчет водосбросной плотины 53
4.2.1 Определение ширины водосливного фронта 53
4.2.2 Расчёт ширины быка 55
4.2.3 Определение отметки гребня водослива 55
4.2.4 Отметка гребня водослива 56
4.2.5 Проверка на пропуск поверочного расхода 56
4.2.6 Расчёт сопряжения потока в нижнем бьефе 58
4.2.7 Гашение энергии потока. Комбинированная система колодец плюс
стенка 59
4.3 Конструирование плотины 62
4.3.1 Определение ширины подошвы плотины 62
4.3.2 Разрезка плотины швами 62
4.3.3 Галереи. Ширина плотины по гребню. Затворы и подъёмные механизмы 62
4.3.4 Устои 62
4.3.5 Основные размеры цементационной завесы и дренажа 63
4.3.6 Фильтрационный расчёт 64
4.4 Конструктивные элементы нижнего бьефа 65
4.5 Определение основных нагрузок на плотину 68
4.5.1 Вес сооружения и механизмов 68
4.5.2 Гидростатическое давление 69
4.5.3 Взвешивающее давление 70
4.5.4 Сила фильтрационного давления 70
4.5.5 Давление грунта 70
4.5.6 Давление наносов 71
4.6 Определение временных нагрузок на плотину 73
4.7 Расчёт прочности плотины 73
4.7.1 Определение напряжений 73
4.7.2 Критерии прочности плотины 75
4.8 Расчёт устойчивости плотины 76
5 Технология строительства Белоярского гидроузла 78
5.1 Природные условия и исходные данные 78
5.1.1 Местоположение гидроузла и природные условия 78
5.1.2 Энергоэкономическая характеристика района 78
5.1.3 Гидрологические данные 78
5.1.4 Компоновка гидроузла и состав сооружений 78
5.2 Этапы возведения сооружений и схема пропуска строительных расходов
на различных этапах 79
5.2.1 Первый этап 79
5.2.2 Второй этап 87
5.2.3 Третий этап 91
5.2.4 Четвёртый этап 92
5.2.5 Пятый этап 94
6 Мероприятия по охране окружающей среды 96
6.1 Период строительства 96
6.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 97
6.3 Период эксплуатации 98
6.4 Мероприятия по защите растительного и животного мира 98
7 Оценка объёмов продаж электроэнергии и расчёт расходов на проект 100
7.1 Определение объёмов генерации производства 100
7.2 Текущие расходы по гидроузлу 100
7.3 Налоговые расходы 102
7.4 Оценка суммы прибыли 103
7.5 Показатели эффективности проекта 104
7.6 Анализ чувствительности 105
8 Анализ визуальных наблюдений за состоянием низовой грани грунтовой плотины 107
8.1 Визуальные наблюдения, их значение в контроле состояния плотин 108
8.2 Методика и техника визуальных наблюдений 108
8.2.1 Выбор объектов (элементов) визуального контроля 109
8.2.2 Выбор основных проявлений для визуальных наблюдений 110
8.3 Способы выполнения визуальных наблюдений 111
8.3.1 Визуальные наблюдения за состоянием и устойчивостью откосов пло-
тины 111
8.3.2 Наблюдения за местными деформациями низового откоса и бермы. 112
8.3.3 Выявление признаков морозного выветривания 112
8.3.4 Выявление и оценка неконтролируемых выходов фильтрации через со-
оружения, основание, берега, сопряжения 113
8.3.5 Наблюдения за сосредоточенными выходами фильтрации на низовой
откос 113
8.3.6 Наблюдение за сосредоточенными выходами фильтрации 113
8.4 Анализ и оценка результатов визуальных наблюдений 114
Заключение 117
Список использованных источников 118
Приложение А Универсальная характеристика турбины ПЛ20-В с диаметром
9,5 м 120
Приложение
Гидроэлектростанции занимают особо важное место в современных энергетических системах, выполняя главную роль по регулированию её параметров в нестационарных режимах, а также покрывая наиболее неравномерную часть графиков нагрузки. Кроме того, низкая стоимость товарной продукции ГЭС весьма положительно сказывается на ценообразовании электроэнергии на рынке её сбыта.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 97%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электро-станций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы всей Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
Гидростанции - один из самых эффективных источников энергии. Коэффициент полезного действия гидравлических турбин достигает 97%, что существенно выше КПД турбин других типов электростанций.
В себестоимости производства электроэнергии на гидростанциях отсутствует топливная составляющая, что делает энергию более конкурентоспособной в условиях рынка.
Гидростанции являются наиболее маневренными из всех типов электро-станций. Гидростанции способны при необходимости увеличивать выработку и выдаваемую мощность в течение нескольких минут, тогда как тепловым станциям для этого требуется несколько часов, а атомным - сутки. Это позволяет ГЭС покрывать пиковые нагрузки и поддерживать частоту тока в энергосистеме.
Гидроэнергетические мощности вносят ощутимый вклад в обеспечение системной надежности и в конечном итоге надежной работы всей Единой электроэнергетической системы страны.
Все эти преимущества подталкивают к строительству новых гидроэлектростанций.
В настоящем проекте были рассчитаны и определены основные элементы и параметры гидротехнического сооружения I класса Белоярского гидроузла на реке Обь.
В рамках гидрологического расчета были определены значения максимальных расчётных расходов для основного (обеспеченностью 0,1%) и поверочного (обеспеченностью 0,01%) случаев.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 356 МВт, намечена зона работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Проектируемая станция работает как в базовой, так и в пиковой части графика нагрузки. По кривой сработки/наполнения водохранилища, с НПУ 111 м, был определен уровень мертвого объема, отметка которого составила 103 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 2 млрд.кВтч.
Далее была выявлена область допустимой работы гидроэлектростанции, исходя из которой были определены следующие параметры:
- расчетный напор Нр= 15,3 м;
- минимальный напор Hmin= 10,8 м;
- максимальный напор Hmax= 20 м.
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, а также руководствуясь принципом минимума суммарных приведенных затрат, принята установке гидротурбина ПЛ20-В при числе агрегатов равном 6. Также была выбрана система управления гидротурбиной.
Произведен расчет основных размеров генератора типа СВ 1500/170-96 с номинальной мощностью 106,3 МВА и синхронной частотой вращения 62,5 об/мин.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения класса (считая от левого берега):
1. Левобережная глухая грунтовая плотина;
2. Бетонная водосливная плотина длиной 504 метра;
3. Станционная бетонная плотина;
4. Правобережная глухая грунтовая плотина.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов методом предельного состояния 1 группы коэффициент надежности сооружения составляет 1,37 (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25).
В рамках гидрологического расчета были определены значения максимальных расчётных расходов для основного (обеспеченностью 0,1%) и поверочного (обеспеченностью 0,01%) случаев.
На этапе водно-энергетических расчётов выбрана установленная мощность проектируемой станции, которая составила 356 МВт, намечена зона работы в суточных графиках нагрузки для зимы и лета. Проектируемая станция работает как в базовой, так и в пиковой части графика нагрузки. По кривой сработки/наполнения водохранилища, с НПУ 111 м, был определен уровень мертвого объема, отметка которого составила 103 м. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составляет 2 млрд.кВтч.
Далее была выявлена область допустимой работы гидроэлектростанции, исходя из которой были определены следующие параметры:
- расчетный напор Нр= 15,3 м;
- минимальный напор Hmin= 10,8 м;
- максимальный напор Hmax= 20 м.
Из полученного диапазона изменения напора по справочным материалам были подобраны возможные типы гидротурбин. После сравнения рабочих зон турбин, а также руководствуясь принципом минимума суммарных приведенных затрат, принята установке гидротурбина ПЛ20-В при числе агрегатов равном 6. Также была выбрана система управления гидротурбиной.
Произведен расчет основных размеров генератора типа СВ 1500/170-96 с номинальной мощностью 106,3 МВА и синхронной частотой вращения 62,5 об/мин.
На следующем этапе определены состав, тип и компоновка основных сооружений. В состав гидроузла входят следующие подпорные сооружения класса (считая от левого берега):
1. Левобережная глухая грунтовая плотина;
2. Бетонная водосливная плотина длиной 504 метра;
3. Станционная бетонная плотина;
4. Правобережная глухая грунтовая плотина.
Произведена оценка прочности и устойчивости плотины при основном и особом сочетаниях нагрузок. В результате расчетов методом предельного состояния 1 группы коэффициент надежности сооружения составляет 1,37 (нормативное значение для сооружений I класса - 1,25).
Подобные работы
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЛОЯРСКОГО ГИДРОУЗЛА НА РЕКЕ ОБЬ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВИЗУАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ НИЗОВОЙ ГРАНИ ГРУНТОВОЙ ПЛОТИНЫ
Бакалаврская работа, технология строительных процессов. Язык работы: Русский. Цена: 5750 р. Год сдачи: 2017