Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

7962

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
23.11.2023
Размер:
1.3 Mб
Скачать

 

 

 

Таблица 4.1

Примерная характеристика гидроузлов

Показатели соору-

 

Гидроузлы

 

 

жения

 

 

 

 

низконапорные

средненапорные

высоконапорные

 

 

 

 

 

 

Напор, м

< 8÷10

10 ÷30

> 30 ÷50

 

 

 

 

 

 

Положение НПУ

В пределах русла

В пределах поймы

В пределах поймы

 

 

или несколько вы-

или несколько вы-

(для плотинных

 

 

ше

ше

схем)

 

 

 

 

 

 

Назначение гидроуз-

Судоходство, ле-

Гидроэнергетика,

Гидроэнергетика,

 

ла

сосплав, малая

судоходство, водо-

борьба с паводка-

 

 

гидроэнергетика,

снабжение

ми, комплексное

 

 

водоснабжение

 

 

 

 

 

 

 

 

Допустимые геоло-

Почти любые

Основания не-

Как правило,

 

гические условия

 

скальные, для со-

скальные; для

 

 

 

оружений жела-

грунтовых плотин

 

 

 

тельны коренные

могут быть не-

 

 

 

породы

скальные

 

 

 

 

 

 

Глухие плотины

Земляные насып-

Земляные или ка-

Бетонные гравита-

 

 

ные или намывные

менно-земляные

ционные, контр-

 

 

 

 

форсные, арочные,

 

 

 

 

каменно-земляные

 

 

 

 

(набросные), воз-

 

 

 

 

водимые взрывом

 

 

 

 

 

 

Водосбросы

Водосливы с ши-

Водосливные пло-

Шахтные, тун-

 

 

роким порогом,

тины, береговые

нельные, водо-

 

 

водосливные пло-

быстротоки, пере-

сливные плотины,

 

 

тины, трубчатые,

пады и т.п.

береговые

 

 

пойменные

 

 

 

 

 

 

 

 

Здание ГЭС

Русловое, берего-

Водосливное-

Приплотинное, бе-

 

 

вое

совмещённое, бе-

реговое с короткой

 

 

 

реговое с короткой

деривацией, под-

 

 

 

деривацией

земное

 

 

 

 

 

 

Пропуск строитель-

Методом секцио-

Путём секциони-

Как правило, по

 

ных расходов

нирования русла,

рования русла, при

туннелям, на мно-

 

 

по обводным кана-

узких створах – по

говодных реках

 

 

лам

туннелям или тру-

секционированием

 

 

 

бам

русла

 

 

 

 

 

 

11

Экспликация

1 – глухая плотина; 2 – здание ГЭС; 3 – подводящий канал; 4 – водоприёмник; 5 – турбинные трубопроводы; 6 – отводящий канал ГЭС; 7 – входная часть водосброса; 8 – быстроток;

9 – верховой портал строительного туннеля; 10 – строительный туннель; 11 – низовой портал строительного туннеля; 12 – подводящий канал и 13 – отводящий канал строительного туннеля; 14 – мост через быстроток; 15 – автодорога; 16 – ось верховой перемычки; 17 – ось низовой перемычки; 18 – ОРУ

Рис. 4.1. Генплан Верхнего гидроузла на р. Зуй. Вариант с глухой земляной плотиной

12

Экспликация

1 – глухие бетонные плотины;2 – станционная плотина; 3 – водосливная плотина; 4 – здание ГЭС; 5 – отводящий канал; 6 – разделительный устой; 7 – ось плотины; 8 – ось верховой перемычки 1-ой очереди; 9 – ось продольной перемычки; 10 – ось низовой перемычки 1-ой очереди; 11 – ось верховой перемычки 2-ой очереди; 12 – ось низовой перемычки 2-ой очереди; 13 – автодорога; 14 – ОРУ

Рис. 4.2. Генплан Верхнего гидроузла на р. Зуй. Вариант с глухой бетонной плотиной

13

Экспликация 1 – арочная плотина;2 – водоприёмник; 3 – деривационный туннель; 4 – подводящий канал

ГЭС; 5 – шахтный водосброс; 6 – строительный туннель; 7 и 8 – подводящий и отводящий каналы строительного туннеля; 9 и 10 – оси верховой и низовой перемычек; 11 – уравнительный резервуар; 12 – турбинные туннели; 13 – здание ГЭС; 14 – отводящий туннель ГЭС; 15 – отводящий канал ГЭС; 16 транспортный туннель; 17 – автодорога; 18 – ОРУ

Рис. 4.3. Генплан Верхнего гидроузла на р. Зуй. Вариант с подземным зданием ГЭС: а) головной; б) станционный гидроузлы

14

 

 

 

Таблица 4.2

Характеристика вариантов гидроузла

 

 

 

 

 

 

 

Сооружения гидро-

 

Варианты гидроузла

 

 

 

 

 

 

с глухой земляной

с глухой бетонной

с подземным зда-

 

узла

 

плотиной

плотиной

нием ГЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема ГЭС

Плотинная

Плотинная

Смешанная

 

 

 

 

 

 

Глухая плотина

Земляная насып-

Бетонная гравита-

Железобетонная

 

 

ная

ционная

арочная

 

 

 

 

 

 

Гидроэлектростанция

Приплотинная

Приплотинная

Деривационная

 

 

 

 

 

 

Здание ГЭС

Береговое с корот-

Приплотинное

Подземное

 

 

кой деривацией

 

 

 

 

 

 

 

 

Водосброс

Береговой в виде

Водосливная пло-

Шахтный

 

 

быстроток

тина

 

 

 

 

 

 

 

Подводящие энерге-

Подводящий ка-

Турбинные трубо-

Деривационный

 

тические сооружения

нал, турбинные

проводы в теле

туннель, уравни-

 

 

трубопроводы

станционной пло-

тельный резерву-

 

 

 

тины

ар, турбинные

 

 

 

 

туннели

 

 

 

 

 

 

Отводящие энерге-

Отводящий канал

Отводящий канал

Безнапорный тун-

 

тические сооружения

 

 

нель

 

 

 

 

 

 

Водоприёмник ГЭС

Береговой

В теле станцион-

Береговой

 

 

 

ной плотины (пло-

 

 

 

 

тинный)

 

 

 

 

 

 

 

Пропуск строитель-

В две очереди:

В две очереди:

В две очереди:

 

ных расходов

1 очередь – по

1 очередь – по

1 очередь – по

 

 

естественному

стеснённому пере-

естественному

 

 

руслу реки;

мычками руслу

руслу реки;

 

 

2 очередь – по

(секционирование);

2 очередь по стро-

 

 

строительному

2 очередь – мето-

ительному тунне-

 

 

туннелю

дом «гребёнки»

лю

 

 

 

 

 

 

Перемычки

1 очереди: защи-

1 очереди: верхо-

1 очереди: отсут-

 

 

щающая котлован

вая, продольная и

ствуют;

 

 

здания ГЭС зем-

низовая земляные;

2 очереди: верхо-

 

 

ляная;

2 очереди: верхо-

вая и низовая го-

 

 

2 очереди: верхо-

вая и низовая зем-

ловного гидроузла

 

 

вая и низовая зем-

ляные

каменно-земляные

 

 

ляные

 

 

 

 

 

 

 

 

Прочие сооружения

ОРУ, мост через

ОРУ, дороги

ОРУ, транспорт-

 

 

быстроток, дороги

 

ный туннель, до-

 

 

 

 

роги

 

 

 

 

 

 

15

4.2.Общие принципы компоновки гидроузла

При проектировании компоновки необходимо придерживаться следую-

щих принципов [6]:

- эксплуатационно-технических, заключающихся в том, что каждое со-

оружение должно функционировать наилучшим образом и не мешать работе других сооружений; размещение сооружений должно обеспечивать благопри-

ятны гидравлический режим и удобную эксплуатацию; - технико-экономических, в соответствии с которыми капитальные затра-

ты в гидроузел должны быть минимальными, а его возведение могло быть осу-

ществлено в наиболее короткие сроки; - строительно-производственных, требующих конструкций и компоновки

гидроузла, удобных для производства работ и обеспечивающих простой и надёжный пропуск строительных расходов.

Учёт этих требований необходим как при выборе типов сооружений, так

ипри проектировании их взаимного расположения.

4.3.Определение основных размеров и конструирование сооружений

гидроузла

В данном проекте определение основных размеров сооружений гидроузла направленно в основном на выяснение объёмов строительно-монтажных работ,

поэтому глубокая проработка сооружений не требуется.

4.3.1. Глухие плотины

Грунтовые плотины надлежит проектировать в соответствии с [14]. Для этих плотин следует определить основные размеры поперечного профиля, кон-

струкцию и размеры противофильтрационных устройств, сопряжений тела пло-

тины с основанием и берегами, с другими сооружениями гидроузла, крепления откосов и дренажных устройств. В пределах подошвы плотины нужно преду-

16

смотреть удаление растительного слоя (на её пойменных участках), уборку раз-

рушенной породы или замену низкопрочных грунтов.

Виды грунтовых плотин, а также рекомендации по разработке их кон-

струкции даны в [6, 14].

Проектирование бетонных и железобетонных плотин должно основы-

ваться на требованиях [15]. Для этих плотин определяются основные размеры поперечного профиля, размеры и конструкция противофильтрационных и дре-

нажных устройств в основании, сопряжение с другими сооружениями.

Виды бетонных и железобетонных плотин и указания по их конструиро-

ванию приведены в [6, 15].

Результаты проектирования глухих плотин представляются в виде черте-

жей поперечных профилей в русловых и пойменных частях, а также разреза вдоль оси плотины.

4.3.2. Здание гидроэлектростанции

При проектировании здания ГЭС надлежит учитывать требования, изло-

женные в [13].

Основные размеры здания ГЭС – длину, ширину, высоту надводной и подводной частей – можно определить по зданиям-аналогам [5]. При этом необходимо, чтобы проектируемое здание и аналог имели близкие параметры:

средний напор, мощность и число агрегатов, тип турбины, диаметр её рабочего колеса. Кроме того, здание-аналог должно быть конструктивно подобно проек-

тируемому и располагаться на примерно таких же грунтах.

Средний напор ГЭС может быть определён по формуле:

HСР = (Hmax + Hmin )/ 2 .

(4.1)

Максимальный напор следует выяснить с учётом предполагаемой работы ГЭС, например, как

Hmax = НПУ(ФПУ)− УНБ1 ,

(4.2)

17

где УНБ1 – уровень нижнего бьефа при работе одной турбины, устанавливае-

мый по кривой расходов и расходу одной турбины Q

Q

=

N1T

 

, м3/с,

(4.3)

9,81×ηГЭС

 

1T

 

× Hmax

 

 

 

 

где ηГЭС ≈ 0,8 ÷ 0,85 – КПД ГЭС; N1T = Ny / na; определение Hmax выполняется подбором.

Минимальный напор можно определить подбором с использованием за-

висимости

 

H min = УМО− УНБ′Z ,

(4.4)

где УНБ′Z – уровень нижнего бьефа при работе всех турбин ГЭС, устанавлива-

емый по кривой расходов и турбинному расходу

 

Q =

 

NУ

 

, м3/с;

(4.5)

 

×ηГЭС

 

T

9,81

× Hmin

 

 

 

в формулах (4.3) и (4.5) мощность в кВт, напор в м.

При вычислении напора деривационных и смешанных ГЭС уровни ниж-

него бьефа необходимо брать в створе отводящих сооружений станционного гидроузла.

Тип турбин устанавливается по максимальному напору (табл. 4.3), диа-

метр рабочего колеса вычисляется с округлением до стандартного по формуле:

 

 

D1

=

 

 

Qрасч

, м,

 

(4.6)

 

 

 

Q1¢p

 

 

 

 

 

 

 

 

Hср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Q

– приведённый расход, м3/с, принимаемый по табл. 4.3;

 

 

1p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

=

 

 

N1T

 

, м3/с.

(4.7)

 

 

 

 

×η ГЭС × H ср

 

 

расч

9,81

 

 

 

 

 

 

 

 

Частота вращения определяется по формуле с округлением до ближайшей синхронной:

n = n¢

 

 

 

 

 

H

ср

D

, об/мин,

(4.8)

1 p

 

1

 

 

где n1p – приведённая частота вращения (табл. 4.3).

Высота отсасывания устанавливается в соответствии с зависимостью

18

 

HS £10 -1,1×σ × Hср - УНБ1 / 900 , м,

 

 

(4.9)

где σ – коэффициент кавитации (табл. 4.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.3.

 

Основные гидравлические параметры гидротурбин

 

Тип турбины

Исполнение

Максимальный

Приведённый

Коэффициент

Приведённая

 

 

напор, м

расход, м3

кавитации

частота вра-

 

 

 

 

 

 

 

щения,

 

 

 

 

 

 

 

об/мин

ПЛ10

Г*

10

4,0

÷ 3,0

2,6

÷ 2,1

140

 

В*

 

2,3

÷ 2,1

1,5

÷ 1,3

165

ПЛ15

Г и В

15

2,15 ÷ 1,9

1,0 ÷ 0,85

150

ПЛ20

Г и В

20

2,06 ÷ 1,7

0,85

÷ 0,65

135

ПЛ30

В

30

1,94 ÷ 1,4

0,75 ÷ 0,5

120

ПЛ40

В

40

1,6 ÷ 1,25

0,68 ÷ 0,4

115

ПЛ50

В

50

1,4 ÷ 1,15

0,53

÷ 0,37

110

ПЛ60

В

60

1,3

÷ 1,0

0,42

÷ 0,26

105

ПЛ80

В

80

1,1

÷ 0,9

0,35

÷ 0,24

100

РО45

В

45

1,3

0,22

80

РО75

В

75

1,2

0,16

75

РО115

В

115

1,15

0,11

70

РО170

В

170

0,95

÷ 0,65

0,09

÷ 0,06

70

РО230

В

230

0,65

÷ 0,42

0,07

÷ 0,05

65

РО310

В

310

0,42

÷ 0,28

0,05

÷ 0,04

60

РО400

В

400

0,28 ÷ 0,2

0,04 ÷ 0,035

60

РО500

В

500

0,2 ÷ 0,15

0,036 ÷ 0,03

58

* Г – горизонтальное, В – вертикальное исполнение.

Высотная привязка здания ГЭС осуществляется по отметке рабочего ко-

леса, вычисляемой как

РК = УНБ1 + HS, м.

(4.9)

Размеры проектируемого здания ГЭС можно оценить с помощью табл. 4.4

ирис. 4.5 – 4.7. При этом следует учесть, что высота подводной части, ширина

идлина блока одного агрегата, определяются, главным образом, размерами от-

сасывающей трубы; высота надводной части (машинного зала) зависит от вы-

соты подъёма ротора генератора или рабочего колеса и размеров крана [5, рис. 20.4]. Длину всего здания ГЭС можно принять равной ширине блока, умножен-

ной на число агрегатов, увеличенное на единицу (или 1,5) для учёта монтажной площадки.

19

По результатам проектирования здания ГЭС следует составить чертежи в

виде разрезов здания ГЭС вдоль и поперёк тока воды, а также нанести здание

ГЭС на разрабатываемый генеральный план.

Рис. 4.5. Ширина турбинного блока зданий приплотинных и деривационных ГЭС на нескальном (а) и скальном (б) основании с радиально-осевыми турби-

нами: 1 – РО45; 2 – РО75; 2 – РО75; 3 – РО115; 4 – РО170; 5 – РО230; 6 – РО310; 7 – РО400; 8 – РО500

Таблица 4.4 Рекомендуемые размеры изогнутых отсасывающих труб гидротурбин надзем-

ных зданий ГЭС (в долях D1)

Система тур-

Расстояние

 

Размеры отсасывающих труб

 

 

 

бины

между осями

Высота трубы

Длина трубы

Ширина тру-

Высота вы-

 

агрегатов

 

 

 

 

бы

ходного се-

 

 

 

 

 

 

 

 

чения

ПЛ

3,8 ÷ 3,0

2,6 ÷ 1,9

4,0

÷ 5,0

3,4

÷ 2,2

1,2

÷ 0

,94

РО

5,0 ÷ 4,0

2,8 ÷ 2,0

4,5

÷ 5,0

3,4

÷ 2,4

1,2

÷

1,0

20

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]