Методичні вказівки до курсового проекту „Будівля ГЕС”, 2 частина, з дисципліни „Гідроелектростанції” для стедентів заочної форми навчання спеціальності 7.092.102 – „Гідротехнічне будівництво”.
Зміст
Вступ.........................................................................................................................3
1.Проектування будівель ГЕС................................................................................4
1.1.Основні типи будівель ГЕС та область їх застосування................................4
2. Пригредельні та дериваційні будівлі ГЕС.........................................................5
2.1.Визначення розмірів агрегатного блоку і будівлі ГЕС..................................5
2.2.Верхня будова гідроелектростанцій................................................................7
2.2.1.Машинна зала.................................................................................................7
2.2.2.Мотажна площадка.......................................................................................12
3.Водоприймач.......................................................................................................12
4.Руслові будівлі ГЕС............................................................................................16
4.1.Загальні відомості і основні частини будівель руслових ГЕС....................16
4.2.Конструкція і розміри агрегатного блоку будівлі ГЕС................................18
4.3.Водоприймачі руслових ГЕС.........................................................................26.
Література...............................................................................................................32
Додаток. Зміст пояснювальної записки до курсового проекту „Будівля ГЕС”........................................................................................................................33
Вступ
Дані методичні вказівки є другою частиною – продовженням методвказівок 042-62 до курсового проекту „Будівля ГЕС” з дисципліни „Гідроелектростанції” для студентів заочної форми навчання спеціальності 7.09.02 – гідротехнічне будівництво. Вони містять рекомендації з питань конструювання і визначенню розмірів звичайних будівель пригребельних і руслових гідроелектростанцій та їх окремих елементів: машзалів, водоприймачів тощо.
Вихідні дані до курсового проекту „Будівля ГЕС”, а також його зміст і склад наведені в методичних вказівках 042-62. Зміст пояснювальної записки (зразок) даний в додатку цих вказівок на сторінці 35.
Перед початком проектування будівлі ГЕС необхідно визначити її тип – пригребельний або русловий згідно рекомендацій розділу 1 відповідно до параметрів (максимального напору) і турбінного обладнання (типу турбін – ПЛ, РО чи Д), які повинні бути визначені згідно методичних вказівок 042-62.
Для прийнятого типу ГЕС – руслового чи пригребельного визначаються основні розміри блоку і ГЕС в цілому, а також конструкція і розміри водоприймача. Конструкція машинної зали і її розміри для руслової ГЕС визначаються так само як і для пригребельної.
1. Проектування будівлі гес
1.1. Основні типи будівель гес та області їх застосування
Будівлі ГЕС, в залежності від їх розташування у складі гідровузлів і від схеми утворення напору, поділяються на три основні типи: руслові, пригребельні та дериваційні.
Руслові будівлі гідроелектростанцій входять до складу водопідпірних споруд. Вони разом із греблею створюють напір і сприймають тиск води з боку верхнього б’єфу. Тому конструкція такої будівлі повинна задовільняти всім тим вимогам до міцності та стійкості, що й греблі.
Руслові ГЕС застосовуються з порівняно невеликими напорами – до 40...50 м. У випадку значних витрат річки застосовуються реслові будівлі ГЕС, в яких окрім проточного тракту турбіни розташовані і водоскиди. Такі будівлі ГЕС мають назву суміщених на відміну від звичайних – несуміщених. При цьому відрізняють три основні види суміщення будівель ГЕС: з напірними водоскидами, водозливні та бичкові.
Пригребельні будівлі ГЕС застосовують для більших напорів – від 40 м до 250...300м. Будівля ГЕС в таких схемах розташована або безпосередньо за греблею, або відокремлена від неї, і таким чином, не бере участі в сприйманні напору. Тому конструкція пригребельних будівель ГЕС дещо простіша, а розміри блока ГЕС менші, ніж руслових такої ж потужності.
Будівлі дериваційних ГЕС з турбінами РО (радіально-осьовими) або типу Д (діагональними) конструктивно не відрізняються від будівель пригребельного типу. Вони, як правило, розташовані в гірських умовах і мають напори від 25...50 м до 2000 м. При цьому напори утворюються за допомогою деривації (канал, тунель, трубопровід), а компоновка будівлі ГЕС може бути відкритою (наземною), підземною або напівпідземною.
В руслових, пригребельних та дериваційних будівлях ГЕС гідрогенератори можуть бути установлені з вертикальним чи горизонтальним валом або з нахилом його до горизонту.
Перед тим, як почати проектування будівлі ГЕС, необхідно підібрати креслення, фото або рисунки двох чи трьох аналогів відповідного типу будівлі ГЕС – руслового, пригребельного чи дериваційного. Аналоги слід вибирати таким чином, щоб діаметр робочого колеса турбіни аналога дорівнював розрахунковому значенню D1 або був близьким до нього. Крім того, бажано щоб в аналогах устаткування ГЕС було відповідним до вибраного (спіральна камера, відсмоктуюча труба, генератор тощо), а для будівель руслових ГЕС необхідно, щоб і максимальний напір відповідав його необхідному значенню. Для проектування окремих вузлів та елементів машинної зали, водоприймача, допоміжних приміщень будівлі ГЕС можна використати ще й інші аналоги. При цьому розміри деталей та конструктивних елементів, які не визначилися розрахунками, можуть приймається конструктивно з аналогів, на що обов’язково необхідно давати посилання в пояснювальній записці.
2. Пригребельні та дериваційні бедівлі гес
2. 1. Визначення розмірів агрегатного блоку і будівлі гес
Компоновка та розміри будівлі ГЕС залежать від устаткування, що розміщуються в агрегатному блоці та від розмірів останнього. Довжина L ГЕС (рис. 2.1., а) всієї будівлі ГЕС визначаєтьс яза формулою:
L ГЕС = z · Bбл + L мп , (1)
де z – кількість агрегатів, Bбл – ширина блоку, L мп – довжина монтажної площадки. Ширина будівлі ГЕС ВГЕС дорівнює довжині блоку Lбл.
Для того, щоб уникнути великого напруження в бетонному масиві ГЕС розрізують температурно-осаджувальними швами на секції. Якщо ґрунти складаються із твердої породи, то ці шви улаштовують в кожному блоці (рис. 2.1., а), а в інших, менш твердих породах – в кожній секції може бути від 2 до 4...6 агрегатних блоків. Найбільша загальна довжина секції дорівнює 20...60 м (більші значення для агрегатів більшої потужності).
Ширина блоку Bбл дорівнює відстані між осями агрегатів (рис. 2.1.,а) і визначається, в основному, шириною спіральної камери Вск (рис.2.1.,б):
Bбл = Вск + t1 + t2 = Bвт + 2δ , (2)
де t1, t2 ≥ 1,0...1,5 м – найменша товщина захисного шару бетону, Ввт – ширина відсмоктуючої труби на вході (якщо розміри труби В5 < 10 м, то Ввт = = В5, а для В5 ≥ 10 м значення Ввт = В5 + δ´, тобто ширина на вході збільшується на товщину δ´= 1...2 м проміжного бичка); δ = 2...3 м – товщина основних бичків. В пригребельних ГЕС товщина бичків може бути неоднакова. Це має місце при симетричному плановому розташуванні відсмоктуючої труби відносно осі агрегату. Необхідно зважати на те, що ширина Bбл за виразом (2) одночасно повинна бути не менше ніж Dкг + (2…3) м, де Dкг – діаметр кратера генератора.
Довжину монтажної площадки Lпл орієнтовно можна прийняти рівною (1,2...1,5) · Bбл для кількості агрегатів z ≤ 10 і Lпл= (1,5...2) · Bбл для z ≥ .
Нарешті, довжина блоку Lбл визначається розміроми lв верхнього та lн нижнього масивів (див. рис.2.1., б). Попередньо ці розміри можуть бути такими: lв ≥ 2·D1 і lн = Lвт + С, де Lвт – довжина відсмоктуючої труби, а С ≥ (2,5...3) м – виступаюча частина бичків з пазами (шириною 0,8...1,4 м) для затвора нижнього б’єфа. В подальшому, довжину Lбл остаточно уточнюють після визначення розмірів машинної зали і блоку ГЕС в цілому.
Вертикальну компоновку блока будівлі ГЕС слід починати з рівнів НБ та відмітки ↓Т – осі робочого колеса турбіни. В прийнятому масштабі (для діаметрів D1 < 4,5м рекомендується масштаб 1:100, а для діаметрів D1 ≥ 4,5м – 1:200) креслять робоче колесо турбіни, турбінну камеру,
відсмоктуючу трубу та генератор за встановленими розмірами.
Товщина фундаментної площини може бути прийнята конструктивно або за аналогами в залежності від ґрунтів: (0,5...1,5) м для твердої породи (скеля) і (2...4) м для нетвердих ґрунтів. Щоб зменшити об’єм вилому скельної породи котлована ГЕС в скельній породі дифузору відсмоктувальної труби надають зворотний нахил з кутом α до 13° (рис.2.4). під коліном відсмоктуючої труби у бетоні влаштовують трубчастий колектор або патерну для осушення проточного тракту під час його огляду або ремонту. Дифузор відсмоктуючої труби перекривається залізобетонною плитою або замоноліченими залізобетонними балками товщиною не менше ніж 1,5...2,0м. Якщо дифузор має значну довжину, то над ним можуть бути розташовані декілька поверхів приміщень (під захистом напірної стіни з боку нижнього б’єфу). З цих приміщень робиться лаз у відсмоктуючу трубу і вмхід під камеру робочого колеса для його огляду (рис.2.4.). Над приміщеннями, вище максимального рівня води у НБ, можуть бути установлені трансформатори. Але частіше їх розташовують на ділянці між стіною машинної зали і греблею.
З боку турбінного водоводу (діаметром Dт, див. розділ 3) будівля ГЕС відрізається від бетонної греблі деформаційним швом. В цьому місті на водоводі ставлять компенсатор, а для забезпеяення рівномірного підводу води до турбіни перед спіральною камерою водовід повинен бути прямолінійну ділянку довжиною (4...6)·D1. Над цією ділянкою можуть бути приміщення, з яких передбачається вихід в турбінну (підгенераторну) шахту. Цей вихід можна зробити і безпосередньо з машинної зали ГЕС.