Проектирование здания гидроэлектростанции

KP_7_sem.cdw

- Водосливная плотина
- Станционная плотина
- Левобережная глухая плотина
- Правобережная глухая плотина
Основные показатели здания ГЭС:
Установленная мощность 900 МВт;
Напоры: минимальный - 69
Количесво агрегатов - 2 агрегата по 450 МВт;
Тип здания ГЭС - приплотинное;
Турбинный расход 650
Зона действия вспомогательного крюка
Зона действия главного крюка
Защитный слой - щебеночная посыпка
Молниезащита - арм.сетка 200х200
Гидроизоляция - 7 слоев рубероида
Выравнивающая стяжка - 20 мм
Утеплитель - мин. вата 120 мм
Пароизоляция - 2 слоя рубероида
Железобетонная ребристая плита 300 мм
- Вход в отсасывающую трубу;
- Привод винтиля на сливной линии;
- Сливная линия из отсасывающей трубы;
- Подкрановая балка;
- Деформационный шов;
- Металлическая ферма;
- Металлические ворота;
- Мостовой кран 500 т (2 шт);
- Крестовина генератора;
- Подпятник с опорой;
- Поворотная платформа;
- Труба слива из турбинной камеры.
ННГАСУ-08.03.01-2021
Проектирование здания гидроэлектростанции
Конструкция здания ГЭС
Компановка гидроузла
План Колымского гидроузла
Экспликация для разрезов 1-1

KP_Zdanie_GES.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет» (ННГАСУ)
Кафедра гидротехнических и транспортных сооружений
Пояснительная записка к курсовому проекту «Проектирование здания гидроэлектростанции»
по дисциплине «Гидроэлектростанции и гидромашины»
студент IV курса группы
Компоновка гидроузла8
Конструкция здания ГЭС9
1.Конструкция подводной части9
2.Конструкция надводной части9
3.Конструкция водоприемника10
Основное гидроэнергетическое оборудование здания ГЭС11
1.Тип гидротурбины и параметры рабочего колеса11
2.Турбинные камеры13
3.Отсасывающие трубы15
4.Система автоматического управления гидротурбинами17
Электрическое оборудование здания ГЭС23
1.Главные трансформаторы23
2.Принципиальная электрическая схема25
3.Открытое распределительное устройство26
Подъемно-транспортное оборудование здания ГЭС27
1.Основной кран машинного зала27
2.Механизмы маневрирования затворами28
Оборудование водоприемника29
1.Сороудерживающие решетки29
2.Отметка порога водоприемника30
3.Затворы водоприемника30
Вспомогательное оборудование здания ГЭС31
1.Система удаления воды из проточной части турбины31
2.Масляное хозяйство32
Монтажная площадка и подъездные пути к зданию ГЭС33
1.Монтажная площадка33
Основные показатели здания ГЭС34
Список использованных источников36
Целью данного курсового проекта является разработка конструкции здания Колымская ГЭС на р. Колыме в увязке с компоновкой гидроузла.
Основой проекта послужили материалы работы [2].
Исходные данные представлены в задании следующими материалами:
)названием ГЭС: Колымская на р. Колыме;
)установленной мощностью ГЭС Nу=900 МВт;
)план района строительства ГЭС (рис.1);
)характерными уровнями нижнего бьефа:
)характерными уровнями верхнего бьефа:
нормальным подпорным уровнем НПУ=4500 м;
уровнем мертвого объема УМО=4250 м.
Анализируя приведенные данные можно отметить:
Колымская ГЭС расположена на 1854 км от устья реки Колымы на месте расположения Больших Колымских порогов (в настоящее время затоплены водохранилищем ГЭС). Река Колыма в створе ГЭС отличается резкой неравномерностью стока — большая часть стока проходит в летне-осенний период в виде двух волн: весеннего половодья (с пиком в июне) и летне-осеннего дождевого паводка (август-сентябрь) в тёплый период года проходит 95—97 % стока. Зимой сток практически прекращается (средний расход воды в этот период уменьшается до 3—5 м³с минимальный наблюдённый сток — 03 м³с). Среднегодовой расход в створе Колымской ГЭС — 461 м³с что соответствует среднегодовому объёму стока 142 км³.
место сооружения ГЭС – Магаданская область примерно на 500 км севернее г. Магадана; климат региона весьма суровый территория расположена в зоне вечной мерзлоты. ГЭС необходима для обеспечения электроэнергией промышленность региона в основном золотодобычу.
Компоновка гидроузла
Колымская ГЭС расположена на 1854 км от устья реки Колымы на месте расположения Больших Колымских порогов. Данный гидроузел (см. план района строительства на чертеже) включает в себя:
Глухую правобережную бетонную плотину протяженностью 168 м с заложением верхового откоса 1:0 низового 1:07 по гребню которой проходит автодорога;
Глухую левобережную бетонную плотину протяженностью 191 м с заложением верхового откоса 1:0 низового 1:07 по гребню которой проходит автодорога;
Бетонную водосливную плотину с 14 пролетами по 24 м и шириной быков 5 м.
Здание гидроэлектростанции с машинным залом на два агрегата с турбинами РО115. Ширина агрегатного блока составляет 765 м длина монтажной площадки – 369 м высота здания ГЭС - 426 м.
Общая протяженность напорного фронта составляет 7715 м.
Конструкция здания ГЭС
Здание ГЭС является приплотинным. Длина здания ГЭС вместе с монтажной площадкой – 140 м; ширина – 40 м; высота машинного зала – 30 м. Конструкция здания ГЭС каркасного типа. Колонны выполнены из железобетона сечением 1000х2300 мм. Здание ГЭС разделено деформационными швами на секции соответственно агрегатный блок является секцией. В здании ГЭС установлены 2 агрегата.
1.Конструкция подводной части
Основание фундамента скальное соответственно толщина фундамента принимается равной 1-3 м. В подводной части толщины стен принимаются равным около 2-3 м. Так же выделяются фундамент генератора и размещены пазы ремонтных затворов отсасывающих труб.
2.Конструкция надводной части
В здании ГЭС устанавливаются 2 мостовых крана грузоподъемностью каждый 500 т. Для обеспечения работы мостовых кранов на консоли колонн монтируют стальные подкрановые балки высотой 05 м на которые укладывают рельсы. Подкрановые балки также обеспечивают дополнительную пространственную жесткость здания. К колоннам железобетонные подкрановые балки крепят сваркой закладных деталей и анкерными болтами.
В качестве несущего покрытиям здания ГЭС применяются стальные стропильные фермы.
Покрытие здания ГЭС состоит из:
железобетонных ребристых плиты 300 мм;
цементной стяжки 20 мм;
слоев рубероида (пароизоляция);
минеральной ваты 120 мм (утеплитель)
слоев рубероида (гидроизоляция);
молниезащитной армированной сетки 200х200мм;
гравия на битумной мастике (защитный слой).
Стены здания ГЭС выполнены из «сендвич» панелей толщиной 400 мм навешиваемые на колонны каркаса.
Монтажная площадка располагается на отметке 37270 м БС. На монтажной площадке располагаются места для размещения верхней и нижней крестовины рабочего колеса подпятника крышки турбины ротора генератора и трансформатора.
3.Конструкция водоприемника
На водоприёмнике установлены: аварийные затворы ремонтные затворы и сороудерживающие решётки.
Основное гидроэнергетическое оборудование здания ГЭС
1.Тип гидротурбины и параметры рабочего колеса
В [2] были определены следующие основные параметры гидротурбины (табл. 1).
Таблица 1. Основные параметры турбин
Наименования показателя
Диаметр рабочего колеса D1
Диаметр направляющего аппарата D0
Синхронная частота вращения n
Расчётный расход воды Qр
Отметка рабочего колеса РК
Высота направляющего аппарата в0
Высота отсасывания Нs
Высота до оси рабочего колеса
Масса рабочего колеса
Конструкция проточной части гидротурбины представлена на рисунке 5.
Турбинная камера – устройство для подачи воды из водовода на рабочее колесо.
В [2] подобрана металлическая спиральная турбинная камера СУМ-025-33°40'. Вычисленные параметры:
ширина спиральной камеры 296 м;
скорость воды во входном сечении 88 мс;
площадь входного сечения 6775 м3;
Конструкция турбинной камеры представлена на рисунке 6.
3.Отсасывающие трубы
По [2] применяется изогнутая отсасывающая труба. Размеры этих труб стандартизированы и приведены относительно D1 = 85 м.
Конструкция колена отсасывающей трубы представлена на рисунке 7.
Конструкция отсасывающей трубы представлена на рисунке 8.
4.Система автоматического управления гидротурбинами
В состав системы автоматического управления гидромашинами входят: регулятор частоты вращения маслонапорная установка с аппаратурой автоматического управления и аппаратура автоматического управления турбиной.
Исходя из расчетов была подобрана гидромеханическая колонка управления ЭГР-150 габаритные размеры таблица 2.
Таблица 2. Габаритные размеры колонки мм
По данным таблицы 2 построена схема гидрамечанической колонки управления (рисунок 9).
Так же была подобрана маслонапорная установка МНУ 362-40-32-3 с гидроаккумулятором ГА362-40 и маслонасосным агрегатом МА32-3 габаритные размеры таблица 3.
Таблица 3. Размеры гидроаккумулятора и маслонасосного агрегата.
Маслонасосный агрегат
По данным таблицы 3 построены схемы гидроаккумулятора (рисунок 10) и маслонасосного агрегата (рисунок 11).
Подбор гидрогенератора произведен по нормальной синхронной частоте вращения турбины n=75 обмин и по полной кажущейся мощности гидрогенератора Рs=490000 кВА. В [2] были определены следующие параметры:
номинальная мощность гидрогенератора 441000 кВт;
масса генератора 16808 т;
масса ротора 8404 т;
маховый момент 30452068 т м2;
число охладителей 20 шт.
Основные размеры генератора приведены в таблице 4.
Таблица 4. Основные размеры вертикального генератора.
Диаметр активной стали Da
По размерам таблицы 3 составлен чертеж генератора (рисунок 12)
Основные размеры охладителя приведены в таблице 5.
Таблица 5. Основные данные охладителя.
Параметры охладителя
Полезная площадь охладителя fохл м2
Электрическое оборудование здания ГЭС
1.Главные трансформаторы
Трансформатор подобран в [2] по мощности генератора и по напряжению на отводах.
Номинальная мощность гидрогенератора 441000 кВт;
Напряжение на отводах 220 кВ.
Размеры трансформатора приведены в таблице 6.
Полная высота трансформатора
Ширина трансформатора
Масса трансформатора
Схема трансформатора представлена на рисунке 13.
2.Принципиальная электрическая схема
Принципиальная электрическая схема представляет собой систему высокого напряжения – трансформаторы линия электропередач; низкого напряжения – генераторы трансформаторы; систему собственных нужд. Система низкого напряжения расположена внутри здания ГЭС высокого – за переделами ГЭС на открытых площадках. Принципиальная электрическая схема представлена на рисунке 14.
3.Открытое распределительное устройство
Электрическая энергия от ГЭС передается в энергосистему по воздушным линиям электропередачи высокого напряжения которые отходят от открытого распределительного устройства.
Размеры ОРУ назначены в зависимости от выбранного высокого напряжения по [2]:
Подъемно-транспортное оборудование здания ГЭС
1.Основной кран машинного зала
По итогам расчетов [2] принято 2 мостовых крана машинного зала грузоподъемностью каждый 500 т. Основные параметры крана машинного заказ представлены в таблице 6.
Таблица 6. Параметры крана машинного зала.
Вспомогательного крюка т
Схема крана машинного зала представлена на рисунке 15.
2.Механизмы маневрирования затворами
В качестве механизмов маневрирования затворами отсасывающей трубы применяют козловой кран. В бетонной плотине для маневрирования затворами водоприемника применяют 2 козловых крана. Для маневрирования аварийным затвором используют индивидуальный быстродействующий механизм – гидроподъёмник.
Оборудование водоприемника
1.Сороудерживающие решетки
Сороудерживающие решетки предназначены для задержки находящихся в воде предметов которые могут повредить рабочее колесо.
Определяются основные размеры сороудерживающих решеток. Площадь решетки:
где: – расход воды через одну решетку принимается равным расходу одной турбины ; – скорость воды через решетку . Определяется по рекомендациям [3] .
где: – ширина решетки м. Принимается равной ширине блока [1].
2.Отметка порога водоприемника
Отметка порога водоприемника определяется как:
где: – запас против образования водной воронки м.
3.Затворы водоприемника
Водоприемник оборудуется ремонтными и аварийными затворами. Ремонтные затворы расположены со стороны верхнего бьефа и предназначены для прекращения подачи воды при осмотре водопроводящих путей ремонте сороудерживающих решеток и аварийных затворов. Аварийный затвор предназначен для перекрытия отверстия водоприемника при аварии расположен в водоприемнике.
Вспомогательное оборудование здания ГЭС
1.Система удаления воды из проточной части турбины
Система удаления воды из проточной части турбины необходима для проведения осмотра и ремонтных работ. Система включает сливной коллектор сливные линии трубы задвижки. Предусмотрена общая насосная станция что позволяет уменьшить число устанавливаемых насосов но требует прокладки дополнительных трубопроводов и установки на них задвижки переключения.
По [1] принимается рисунок 16.
– вход в отсасывающую трубу; 2 – коллектор; 3 – привод вентиля на сливной линии; 4 – сливная линия из отсасывающей трубы; 5 – труба слива из турбинной камеры; 6 – задвижки.
Рисунок 16 – Схема осушения проточной части гидроагрегата с коллектором.
2.Масляное хозяйство
Масляное хозяйство служит для обеспечения оборудования и устройств турбинным (смазочным) и трансформаторным (изоляционным) маслами.
Количество масла на 1 агрегат определяется по формуле [1]:
где: – коэффициент принимаемый для РО турбин 045-065;
– мощность агрегата кВт;
– диаметр рабочего колеса м;
– средний (расчетный) напор м.
Общее количество масла составляет:
где – количество агрегатов;
Т.к. общая масса масла до 300 т хранение осуществляется в наземных емкостях на монтажной площадке.
Монтажная площадка и подъездные пути к зданию ГЭС
1.Монтажная площадка
Монтажная площадка предназначена для монтажа и ремонта оборудования здания ГЭС – рабочего колеса ротора верхней и нижней крестовины подпятника а также для работы по сборке и ревизии силовых трансформаторов. Размеры монтажной площадки рассчитываются на одновременную сборку или разборку одного агрегата. Монтажная площадка располагается в торце здания ГЭС на отметке 36800 м БС и обслуживается краном машинного зала.
Доставка строительных материалов конструкций и деталей гидросилового и электрического оборудования к зданию ГЭС требует устройства специальных подъездных путей рассчитанных на перевозку тяжелых и негабаритных грузов. Подъездной путь представляет собой дорогу со стороны левого берега которая подходит к берме. Подъездные пути к зданию станции заводятся непосредственно на монтажную площадку.
Основные показатели здания ГЭС
Технические показатели проектируемого гидроузла заключаются в следующем:
– установленная мощность – 450 МВт;
максимальный – 97 м;
– расход ГЭС при установленной мощности – 13008 м3с;
– количество агрегатов – 2 шт;
– тип турбины – РО115;
– диаметр рабочего колеса – 850 м.
В настоящем проекте разработана конструкция здания ГЭС на реке Колыма выполнен расчет оборудования водоприемника и вспомогательного оборудования здания ГЭС спроектирована монтажная площадка и подъездные пути к зданию ГЭС.
Выполнена компоновка гидроузла в составе с проектируемым зданием ГЭС водосливной плотиной глухими бетонными плотинами а также отводящим каналом и открытым распределительным устройством.
Список использованных источников
Февралев А.В. Проектирование здания ГЭС [Электронный ресурс] учеб. -метод. пос. А.В. Февралев; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ 2016. - 27 с.
Владыка Н.С. Курсовой проект «Здание гидроэлектростанций». Раздел «Подбор оборудования здания ГЭС» по дисциплине «Гидроэлектростанции и гидромашины». - Нижний Новгород: ННГАСУ 2020 (рукопись).
Гидроэлектрические станции: М. Ф. Губин В. Я. Карелин и др.; Под ред. В. Я. Карелина Г. И. Кривченко. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1987. – 464 с.: ил.
Лекции по дисциплине «Гидроэлектростанции и гидромашины» (презентация).
Презентации по практическим занятиям «Проектирование здания ГЭС» «Компоновка гидроузла» «Конструкция руслового здания ГЭС» «Приплотинное здание ГЭС» «Подводная часть здания ГЭС» «Поперечное сечение машзала» «Ширина секции и осушение агрегата» «Примыкание здание ГЭС к берегу» «Размещение трансформаторов» «Монтажная площадка (МП) и подъездные пути».