4207
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный универ-
ситет»
Февралев А. В., Сидоров Н.П.
Сооружения высоконапорного гидроузла. Раздел 3
Учебно-методическое пособие по выполнению комплексного курсового проекта (ККП) раздела 3 «Про-
ектирование гидротехнических и энергетических сооружений» для обучающихся по дисциплине
«Проектирование гидротехнических и энергетических сооружений» направлению подготовки 08.05.01
«Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации
«Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности»
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Февралев А. В., Сидоров Н.П.
Сооружения высоконапорного гидроузла. Раздел 3
Учебно-методическое пособие по выполнению комплексного курсового проекта (ККП) раздела 3 «Проектиро-
вание гидротехнических и энергетических сооружений» для обучающихся по дисциплине
«Проектирование гидротехнических и энергетических сооружений» направлению подготовки 08.05.01
«Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации
«Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности»
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК
Февралев А. В. Сооружения высоконапорного гидроузла. Раздел 3. [Элек-
тронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А. В. Февралев, Н. П. Сидоров; Нижегор.
гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 33 с.– 1 элек-
трон. опт. диск (CD-RW)
В пособии рассматривается состав курсового проекта; даётся компоновка гидроузла; описывается конструкция здания ГЭС и его оборудование: гидро-
энергетическое, электрическое, подъёмно-транспортное, а также вспомогатель-
ное. Описываются принципы проектирования монтажной площадки и подъезд-
ных путей. Приводятся основные показатели ГЭС. Даются рекомендации по проработке на основе трёхмерной модели конструкции здания ГЭС и его ком-
поновки в составе гидроузла.
Ключевые слова: здание ГЭС; проектирование; гидротурбины; гидроге-
нераторы; компоновка; гидроузел.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Проекти-
рование гидротехнических и энергетических сооружений» специальности
08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализация
«Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности».
© А. В. Февралев, Н.П. Сидоров 2016 © ННГАСУ, 2016
3
|
Оглавление |
|
Введение................................................................................................................... |
5 |
|
1. |
Состав курсового проекта .................................................................................. |
6 |
|
1.1. Текстовая часть ....................................................................................... |
6 |
|
1.2. Графическая часть................................................................................... |
6 |
2. |
Компоновка гидроузла........................................................................................ |
7 |
3. |
Конструкция здания ГЭС ................................................................................... |
8 |
|
3.1. Конструкция подводной части .............................................................. |
8 |
|
3.2. Конструкция надводной части............................................................... |
9 |
|
3.3. Конструкция водоприемника............................................................... |
13 |
4. |
Основное гидроэнергетическое оборудование здания ГЭС......................... |
14 |
|
4.1. Тип гидротурбины и параметры рабочего колеса............................. |
14 |
|
4.2. Турбинные камеры................................................................................ |
14 |
|
4.3. Отсасывающие трубы........................................................................... |
14 |
|
4.4. Система управления гидротурбинами................................................ |
14 |
|
4.5. Гидрогенераторы................................................................................... |
15 |
5. |
Электрическое оборудование здания ГЭС ..................................................... |
16 |
|
5.1. Главные трансформаторы .................................................................... |
16 |
|
5.2. Принципиальная электрическая схема............................................... |
16 |
|
5.3. Открытое распределительное устройство.......................................... |
16 |
6. |
Подъёмно-транспортное оборудование здания ГЭС..................................... |
18 |
|
6.1. Основной кран машинного зала.......................................................... |
18 |
|
6.2. Механизмы маневрирования затворами............................................. |
19 |
7. |
Оборудование водоприемника......................................................................... |
19 |
|
7.1. Сороудерживающие решетки.............................................................. |
19 |
|
7.2. Отметка порога водоприёмника.......................................................... |
19 |
|
7.3. Затворы водоприёмника....................................................................... |
19 |
8. |
Вспомогательное оборудование здания ГЭС................................................. |
21 |
|
8.1. Система удаления воды из проточной части турбин ........................ |
21 |
4
8.1.1. Схемы систем осушения .............................................................. |
21 |
8.1.2. Объем и время осушения ............................................................. |
21 |
8.1.3. Определение параметров насоса................................................. |
21 |
8.1.4. Определение линейных потерь напора....................................... |
22 |
8.1.5. Местные потери напора ............................................................... |
22 |
8.1.6. Определение диаметра и длины трубопроводов....................... |
23 |
8.1.7. Мощность электродвигателя ....................................................... |
23 |
8.1.8. Характеристика сети..................................................................... |
24 |
8.1.9. Порядок подбора насосов ............................................................ |
24 |
8.1.10. Определение размеров ёмкости для |
осушения |
проточной части............................................................................ |
25 |
8.2. Масляное хозяйство.............................................................................. |
25 |
9. Монтажная площадка и подъездные пути к зданию ГЭС ............................ |
26 |
9.1. Монтажная площадка........................................................................... |
26 |
9.2. Подъездные пути................................................................................... |
26 |
10. Основные показатели здания ГЭС .............................................................. |
27 |
11. Проработка на основе трёхмерной модели конструкции здания ГЭС |
|
и его компоновки в составе гидроузла............................................................ |
28 |
11.1.Основные положения и цели ............................................................... |
28 |
11.2.Область применения 3М моделей....................................................... |
28 |
11.3.3M моделирование................................................................................ |
29 |
11.4.Визуализация......................................................................................... |
29 |
11.5.Модель здания ГЭС и его компоновка в гидроузле.......................... |
29 |
Библиографический список.................................................................................. |
32 |
5
ВВЕДЕНИЕ
Студенты, обучающиеся специальности 08.05.01 «Строительство уни-
кальных зданий и сооружений», специализация «Строительство гидротехниче-
ских сооружений повышенной ответственности», изучают дисциплину «Проек-
тирование гидротехнических и энергетических сооружений». В рамках дисци-
плины предусматривается выполнение комплексного курсового проекта (ККП)
раздела 3 «Проектирование гидротехнических и энергетических сооружений»,
в котором выполняется проектирование здания ГЭС.
Настоящее пособие обеспечивает методическое сопровождение выполне-
ния названного проекта.
Выполнение Раздела 3 ККП основывается на результатах Раздела 1 ККП,
в котором разработана компоновка здания ГЭС в гидроузле, и Раздела 2 ККП – подбора гидроэнергетического оборудования.
Раздел 3 ККП, представленный в данном пособии, состоит из двух частей:
-конструкция здания ГЭС,
-проработка на основе трёхмерной модели конструкции здания ГЭС и его компоновки в составе гидроузла.
Части оформляются в виде отдельных пояснительных записок и аттесту-
ются по отдельности, т.к. выполняются в разные семестры: конструкция здания ГЭС – в 10-м семестре на 5-м курсе; трехмерная модель – в 1-м семестре на 6-м
курсе.
6
1.СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1.1.Текстовая часть
Текстовая часть содержит сведения в отношении здания ГЭС, описание принятых технических и иных решений, пояснения, ссылки на нормативные и
(или) технические документы, используемые при выполнении проекта, и ре-
зультаты расчетов, обосновывающие принятые решения.
Текстовая часть оформляется в виде пояснительной записке на одной стороне листов формата А4 шрифтом Times New Roman размером 14 с меж-
строчным интервалом 1,5. В пояснительную записку помещаются также необ-
ходимые рисунки, схемы, таблицы.
Основой пояснительной записки может служить настоящее пособие.
1.2.Графическая часть
Графическая часть отображает принятую конструкцию здания ГЭС, а
также компоновку гидроузла, и выполняется в виде чертежа формата А1.
Рекомендуется следующее размещение графического материала на чер-
теже.
В левой верхней части располагается компоновка гидроузла (план гидро-
узла), снабжаемая экспликацией.
Ниже размещается вертикальный разрез здания ГЭС по оси агрегата плоскостью, параллельной направлению движению воды через здание – разрез вдоль тока воды.
Справа от последнего располагаются вертикальные разрезы здания ГЭС поперек движения воды. Направление проецирования – от нижнего к верхнему бьефу. Выше этих разрезов представляются горизонтальные (плановые) разре-
зы; количество горизонтальных разрезов должно быть равно количеству верти-
кальных разрезов. При этом верхний бьеф располагается со стороны верхней части листа.
Графическая часть выполняется в среде AutoCAD.
7
2.КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА
Втекстовой части дается описание компоновки гидроузла, помещенной в графической части.
Компоновка гидроузла (взаимное размещение сооружений и их парамет-
ры) разрабатывается в составе: глухие подпорные сооружения, водосбросные сооружения, здание ГЭС со станционной плотиной (если таковая имеется), со-
оружения для пропуска строительных расходов, открытое распределительное устройство, подъездные пути.
Разработанные сооружения наносятся на топографический план, в ре-
зультате образуется план гидроузла. На плане показываются характерные уров-
ни верхнего и нижнего бьефов.
В пояснительной записке приводится описание этого плана с указанием типов сооружений, их размещение, длины сооружений по гребню, общей дли-
ны напорного фронта, расположение здания ГЭС, подъездные пути к нему.
Кратко описывается метод пропуска расходов реки в период строитель-
ства: способ пропуска, очередность пропуска, сооружения, применяемые для пропуска строительных расходов.
В записке компоновка иллюстрируется рисунком её трёхмерной модели,
разработанной в части 2 (см. п. 11).
8
3.КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ ГЭС
Втекстовой части проекта описывается конструкция здания ГЭС по со-
ставляющим: конструкция подводной части здания ГЭС; конструкция надвод-
ной части здания ГЭС; конструкция водоприемника; размеры и размещение монтажной площадки, а также вид (автодорога, железная дорога), размеры, вы-
сотное и плановое положение подъездных путей.
В описании указывается тип здания – руслового типа (совмещенное,
несовмещенное, водосливное и др.), приплотинного типа (за щитовой стенкой,
отдельно стоящее), деривационного типа.
Тип здания выбирается студентом в соответствие с рекомендациями [1].
В записки конструкции иллюстрируются рисунками их трёхмерных мо-
делей, разработанных в части 2 (см. п. 11).
3.1.Конструкция подводной части
Подводной частью здания ГЭС условно считается конструкция ниже пола машинного зала.
Конструирование подводной части начинается с фундамента здания ГЭС.
Толщина фундамента принимается ориентировочно от 1,0-1,5 м для скальных оснований до 4,0-6,0 м для оснований нескальных.
В подводной части выделяются стены – верхняя, нижняя, боковые − отса-
сывающей трубы, турбинной камеры, стены между водой бьефов и подводной частью; толщина стен – около 2-3 м. Также в подводной части выделяется фун-
дамент генератора, т. е. конструкция, на которую опирается статор генератора.
Фундамент (для вертикального генератора) обычно выполняется в виде полого кругового цилиндра с внешним диаметром, равным диаметру корпуса генера-
тора, и внутренним диаметром, равным диаметру статора турбины.
В подводной части (в бычках) размещаются пазы ремонтных затворов от-
сасывающих труб.
9
3.2.Конструкция надводной части
Надводная часть (верхнее строение, машинный зал) конструируется в за-
висимости от типа машинного зала (открытый, закрытый, полуоткрытый и др.).
Наиболее распространены закрытые машинные залы, в которых все обо-
рудование здание ГЭС размещается под общей крышей.
Разработку конструкции машинного зала следует начинать с выяснения его высоты и пролета. Эти размеры определяются возможностями монта-
жа/демонтажа рабочего колеса турбины и ротора гидрогенератора, а возможно-
стью переноса этих элементов вдоль длины машинного зала.
Конструкция машинного зала чаще проектируется каркасного типа ана-
логично каркасам однопролетных промышленных зданий. Однако для зданий ГЭС, являющихся, как правило, уникальными сооружениями, не применимы стандарты размеров шага колонн и пролётов промзданий. Эти размеры назна-
чаются в необходимых величинах.
Каркас машинного зала состоит из поперечных рам, образованных ко-
лоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и
продольных элементов: фундаментных, подкрановых и обвязочных балок, под-
стропильных конструкций, плит покрытия и перекрытия и связей. Несущий каркас чаще всего выполняют целиком из железобетона или стали и смешан-
ным. Рекомендуются железобетонные колонны (рис. 3.1) и стальные подкрано-
вые балки.
Поперечное сечение колонн ниже консоли – от 600х1400, 600х1900 и 600х2400 до 1500х3000 мм в зависимости от грузоподъемности крана. Более эффективными по сравнению с железобетонными являются стальные подкра-
новые балки, применяют в основном двутавровые сварные балки. Высота балки зависит от нагрузки; ее размеры примерно от 600 до 2000-3000 мм, ширина балки ориентировочно в 2 раза меньше высоты.
Колонны каркаса опираются на элементы подводной части; ограждающие машзал стеновые панели привариваются к колоннам.
10