7962
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный универ-
ситет»
А. В. Февралев, Н. П. Сидоров
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине
«Гидроэнергетические сооружения и объекты» 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»
А. В. Февралев, Н. П. Сидоров
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Гидро-
энергетические сооружения и объекты» направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
УДК
Февралев А. В. Проектирование схемы гидроэлектростанции. [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / А. В. Февралев, Н. П. Сидоров; Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун - т
– Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 45 с; – 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Описаны исходные данные, необходимые для проектирования, изложена последовательность проектирования компоновки и сооружений гидроузла, указаны принципы выбора оптимальной компоновки, предложены пути дальнейшей разработки выбранного варианта, приведены требования к оформлению и защите проекта.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения курсового проекта «Проектирование схемы гидроэлектростанции» по дисциплине С.3.19. «Гидроэнергетические сооружения и объекты», направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализации «Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности».
Ключевые слова: гидроэлектростанция, схема ГЭС, варианты гидроузла, пусковой комплекс
©А.В. Февралев, Н.П. Сидоров, 2016
©ННГАСУ, 2016.
3
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение………………………………………………………………………….4 |
|
|
1. |
Цель и задачи проекта......................................................................................... |
6 |
2. |
Исходные данные для проектирования ............................................................ |
7 |
3. |
Выбор схемы ГЭС............................................................................................... |
9 |
4. |
Компоновка и сооружения гидроузла............................................................. |
10 |
|
4.1. Выбор типов сооружений гидроузла ...................................................... |
10 |
|
4.2. Общие принципы компоновки гидроузла .............................................. |
16 |
|
4.3. Определение основных размеров и конструирование сооружений |
|
|
гидроузла........................................................................................................ |
16 |
|
4.3.1. Глухие плотины................................................................................... |
16 |
|
4.3.2. Здание гидроэлектростанции............................................................. |
17 |
|
4.3.3. Водосбросные сооружения ................................................................ |
21 |
|
4.3.4. Водопроводящие сооружения ГЭС................................................... |
26 |
|
4.3.5. Сооружения для пропуска строительных расходов........................ |
30 |
|
4.3.6. Проектирование компоновки гидроузла .......................................... |
31 |
5. |
Определение объёмов строительно-монтажных работ и |
сметной |
|
стоимости строительства.................................................................................. |
33 |
6. |
Сравнение и выбор варианта гидроузла ......................................................... |
36 |
7. |
Разработка выбранного варианта гидроузла.................................................. |
37 |
|
7.1. Сроки строительства гидроузла............................................................... |
37 |
|
7.2. Пусковой комплекс ГЭС .......................................................................... |
37 |
|
7.2.1. Обоснование параметров пускового комплекса.............................. |
37 |
|
7.2.2. Эффективность эксплуатации пускового комплекса...................... |
39 |
8. |
Оформление и защита проекта ........................................................................ |
41 |
Состав пояснительной записки к проекту (пример).......................................... |
42 |
|
Литература ............................................................................................................. |
43 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Обучающиеся в ННГАСУ по направлению подготовки 08.05.01 «Строи-
тельство уникальных зданий и сооружений», специализации «Строительство гидротехнических сооружений повышенной ответственности» изучают дисци-
плину «С.3.19. Гидроэнергетические сооружения и объекты», по которой предусмотрено выполнение курсового проекта «Проектирование схемы гидро-
электростанции».
Настоящее пособие имеют целью послужить руководством при выполне-
нии этого проекта.
5
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА
Целью настоящего курсового проекта является выявление лучшего вари-
анта использования гидроэнергоресурсов реки в заданном створе.
Для достижения этой цели необходимо разработать несколько вариантов гидроузла, из которых путём технико-экономического сравнения выбрать оп-
тимальный.
Проектирование вариантов гидроузла включает в себя несколько этапов:
–выбор схемы использования гидроэнергоресурсов (схемы ГЭС);
–выяснение при выбранной схеме типов сооружений гидроузла;
–составление компоновки гидроузла;
–определение объёмов строительно-монтажных работ по каждому со-
оружению и сметной стоимости строительства.
Кроме того, для выбранного варианта гидроузла необходимо провести его более детальную проработку. В частности, следует выяснить сроки строитель-
ства, а также возможность и целесообразность создания пускового комплекса ГЭС.
6
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Для выполнения курсового проекта необходимы следующие исходные данные:
1. Название водотока, на котором проектируется ГЭС, район её строи-
тельства, его географические координаты (могут быть определены по геогра-
фическим картам или картам интернет-сервисов)
2.Топографический план участка строительства;
3.Инженерно-геологический разрез по створу гидроузла, а также по трас-
се водопроводящих путей для деривационной ГЭС. В случае отсутствия таких данных задаются названием грунтов и их мощности.
4. Гидрографы реки за характерные по стоку годы – многоводный, мало-
водный, средний по водности; при отсутствии этих сведений их следует уста-
новить по рекам-аналогам с использованием указаний [11].
5. Максимальные расходы воды и параметры максимального стока реки в створе гидроузла (табл. 2.1).
|
|
|
|
Таблица 2.1 |
|
Максимальные расходы половодья в створе гидроузла |
|||||
Обеспеченность, % 0,01 0,1 |
0,5 |
1,0 |
3,0 |
5,0 10,0 |
|
Расход, м3/с
При отсутствии данных о максимальных расходах воды их следует рас-
считать по методике [11] с использованием гидрологических карт [1].
6.Кривые расходов воды в створе гидроузла, а для деривационных ГЭС –
внижнем бьефе отводящих сооружений ГЭС. При отсутствии кривые расходов можно получить расчётным путём по формуле Шези [4, 24];
7.Отметки нормального подпорного уровня НПУ; уровня мёртвого объ-
ёма; форсированного подпорного уровня ФПУ (ФПУ позже уточняется при
гидравлических расчётах водосбросных сооружений);
8. Установленная мощность ГЭС Ny и среднемноголетняя выработка
электроэнергии Э0;
7
9.Отметка гребня подпорных сооружений – Гр;
10.Число агрегатов – na;
11.Сейсмичность района строительства, которая может быть установлена
по [17].
12.Продольный уклон реки в створе гидроузла и продольный профиль
реки.
13.Другие сведения.
Приступая к выполнению проекта, целесообразно оценить ориентировоч-
но капитальные затраты в ГЭС. Приближённые капитальные затраты получа-
ются как произведение удельных затрат из табл. 2.2. и установленной мощно-
сти в кВт.
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
Удельные капитальные затраты ГЭС в ценах 1986 г. |
||||
|
Удельные капитальные затраты, руб./кВт, при |
|
||
Территория |
установленной мощности, МВт |
|
||
|
|
|
|
|
|
<100 |
100÷1000 |
1000÷6000 |
|
Европейская часть |
|
300 |
250 |
|
Средняя Азия |
600 ÷1000 |
300 |
170 |
|
Сибирь |
|
160 |
130 |
|
Северо-Восток, Якутия и Магадан- |
2000 ÷ 3000 |
1000 |
– |
|
ская область |
|
|||
|
|
|
|
8
3. ВЫБОР СХЕМЫ ГЭС
Для использования энергии реки на гидроэлектростанциях необходимо иметь перепад уровня воды – напор.
На равнинных водотоках наиболее широко применяется схема создания напора путём подпора уровня реки с помощью плотины – плотинная схема ГЭС
[5, стр. 16, 17]. Создание плотины и подъём уровня приводят к затоплениям,
подтоплениям, другим отрицательным последствиям. Поэтому подпор стремят-
ся делать меньше.
В горных условиях при больших продольных уклонах реки и небольших расходах воды целесообразно создание напора с помощью деривационной схе-
мы ГЭС [5]. Различают ГЭС с безнапорной или напорной деривацией. Первая возможна при небольших изменениях уровня верхнего бьефа и спокойном ре-
льефе вдоль деривации, вторая – при отсутствии этих условий.
Возможны случаи, когда экономичным будет решение, при котором напор создаётся и плотиной, и деривацией – смешанная (плотинно-
деривационная) схема ГЭС [5].
В курсовом проекте на основе анализа исходных данных необходимо вы-
брать схему ГЭС и дальнейшие проработки проводить в рамках этой схемы.
Однако не следует исключать возможность рассмотрения как плотинной,
так и деривационной схем ГЭС для разных вариантов гидроузла.
9
4.КОМПОНОВКА И СООРУЖЕНИЯ ГИДРОУЗЛА
4.1.Выбор типов сооружений гидроузла
Выбор типов сооружения гидроузла должен основываться на анализе то-
пографии участка строительства, инженерно-геологическом строении долины реки, наличии местных строительных материалов, климате и др., а также опыте строительства [5, 6].
Для предварительной оценки целесообразных к применению сооружений можно воспользоваться примерной характеристикой гидроузлов [6], представ-
ленной в табл. 4.1.
При выборе типов сооружений необходимо учитывать, что сооружения гидроузла взаимосвязаны и что способ пропуска строительных расходов также зависит от типов подпорных сооружений.
Оценив с помощью табл. 4.1. возможные к применению сооружения и со-
отнеся их с исходными данными, нужно выбрать несколько (по согласованию с руководителем курсового проектирования) вариантов гидроузла. Для обобще-
ния и систематизации проделанной работы целесообразно составить характери-
стику этих вариантов. В табл. 4.2 в качестве примера показана такая характери-
стика, а на рис. 4.1 ÷ 4.3 даны генпланы гидроузла в разных вариантах, соответ-
ствующих табл. 4.2.
Далее необходимо перейти к выяснению основных размеров и конструк-
ций сооружений. Для этого предварительно намечается плановое расположение этих сооружений, т.е. компоновка гидроузла, которая при дальнейшем проек-
тировании может быть уточнена.
10