Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидроэлектрические станции

Специальные вопросы гидравлики зданий - Гидроэлектрические станции

Оглавление
Гидроэлектрические станции
Введение
Гидравлическая энергия
Водные ресурсы и водохозяйственные комплексы
Водохозяйственные и энергетические комплексы
Состав сооружений и компоновка
Гидроэлектростанции с приплотинными зданиями
Деривационные гидроэлектростанции
Головные узлы, сооружения станционных узлов деривационных гидроэлектростанций
Использование технико-экономических показателей при проектировании
Водохозяйственные и водноэнергетические расчеты
Многолетнее регулирование стока
Диспетчерское регулирование
Водноэнергетические расчеты на основе балансового метода
Работа гидроэлектростанций в энергосистеме
Гидроаккумулирующие электростанции
Схемы гидроаккумулирующих электростанций
Особенности компоновок ГАЭС
Приливные электрические станции
Нетрадиционные источники гидравлической энергии
Волновые энергетические установки
Состав оборудования зданий
Выбор агрегатов ГЭС
Гидрогенераторы
Системы и устройства гидрогенераторов
Схемы главных электрических соединений
Повышающие трансформаторы
Схемы питания собственных нужд
Элегазовые подстанции
Средства измерения
Механическое оборудование
Сороудерживающие стержневые решетки и их очистка
Подъемно-транспортное оборудование
Масляное хозяйство
Пневматическое хозяйство
Система осушения проточной агрегатов
Служебные помещения здания станции
Подъездные пути
Русловые здания
Русловые здания совмещенного типа
Русловые здания с горизонтальными агрегатами
Водоприемники русловых зданий станций
Особенности приплотинных зданий станций
Здания деривационных станций
Подземные здания гидроэлектростанций
Размещение главных повышающих трансформаторов
Конструкции обделок подземных зданий
Полуподземные здания станций
Русловые здания малых ГЭС
Приплотинные здания и здания деривационных малых ГЭС
Элементы конструкций зданий
Конструкции и размеры надагрегатной части зданий станций
Температурные и осадочные швы
Монтажная площадка
Специальные вопросы гидравлики зданий
Элементы отводящего русла
Здания гидроаккумулирующих электростанций
Здания ГАЭС с двухмашинными агрегатами
Специальные типы агрегатов и зданий ГАЭС
Здания приливных электростанций
Водоприемники гидроэлектростанций
Работа, типы и конструкции безнапорных водоприемников
Отстойники гидроэлектростанций
Типы отстойников гидроэлектростанций
Деривационные каналы
Деривационные туннели
Напорные деривационные   трубопроводы
Технико-экономические расчеты деривационных водоводов
Напорные бассейны ГЭС
Бассейны суточного регулирования ГЭС и верхние бассейны ГАЭС
Напорные станционные водоводы
Конструкции стальных трубопроводов
Опоры свободно лежащих стальных трубопроводов
Железобетонные и сталежелезобетонные трубопроводы
Туннельные станционные водоводы
Неустановившиеся режимы работы гидроэлектростанций
Строительство, монтаж оборудования
Пусковой комплекс
Эксплуатация гидроэлектростанций
Проектирование гидроэлектростанций
Порядок выполнения и утверждения проектов гидроэлектростанций
Список литературы

ГЛАВА 21
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИДРАВЛИКИ ЗДАНИЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

ПОДВОДЯЩЕЕ РУСЛО

Подводящим руслом гидроэлектростанции называют участок верхнего обьефа, прилегающий к водоприемнику и обеспечивающий благоприятный подвод воды к нему. В деривационных станциях с низконапорными головными узлами условия подвода воды к водоприемнику определяются главным образом требованиями обеспечения его защиты от донных наносов (см. гл. 26). При плотинных и плотинно-деривационных схемах создания напора (кроме русловых зданий) водоприемники располагаются значительно выше дна реки, и в этом случае не требуется возведения устоев, струенаправляющих открылков, углубления и защиты русла реки от размыва, поэтому подводящее русло как конструктивный элемент гидроузла у этих станций обычно отсутствует.
Русловое здание станции, как правило, имеет подводящее русло. Его очертания, а также необходимость устройства тех или иных конструктивных элементов в подводящем русле зависят от геологических и топографических условий, а также от общей компоновки гидроузла и в частности от места расположения здания станции (в русле, в пойме, частично или полностью врезано в берег). При проектировании подводящих устройств гидроэлектростанции с русловым зданием определяют очертание и размеры струенаправляющих стенок и дамб, сопрягающих устоев, линии врезки подводящего русла в берег и профиль его дна. На некоторых станциях в подводящем русле устраиваются ковши поперек потока перед креплением дна и вдоль струенаправляющих стенок и дамб во избежание их подмыва.
В этих случаях необходимо также рассчитать возможную глубину размыва перед креплением дна и крупность камня «в ковшах.
Струенаправляющие сооружения (рис, 21.1) в подводящем русле устраиваются для сопряжения русловых зданий станций с грунтовыми плотинами или берегом, а также для выравнивания потока по фронту с целью создания благоприятных гидравлических условий в водоприемниках крайних турбинных блоков и обеспечения равномерного распределения расхода между агрегатами.
Оптимальные очертания и длина струенаправляющих сооружений для конкретных зданий станций определяются большей частью путем лабораторных исследований. Предварительно длину проекции I на направление движения потока струенаправляющей стенки, сопрягающей здание станции с грунтовой плотиной, можно принимать равной заложению верхового откоса плотины (рис. 21.1,а — в). Проекция струенаправляющей стенки, сопрягающей здание с берегом (если оно не врезано в берег), может быть короче, но не меньше длины понура, если он имеется.
В плане стенки могут иметь цилиндрическое (рис. 21.1,б), лучше эллиптическое (рис. 21.1,в) или близкое к нему очертание. При эллиптическом очертании отношение полуосей эллипса целесообразно принимать равным 1/а=2,5 — 3,0. Для построения эллиптической стенки (рис. 21.1,в) можно использовать формулу
(2U)
На зданиях станций несовмещенного типа при скоростях потока в подводящем русле менее 1 м/с принимаются более простые очертания струенаправляющих стенок, например ныряющая стенка (рис. 21.1,г).


Рис. 21.1. Очертания струенаправляющих и разделительных стенок

Раздельная стенка между зданием станции и водосливной плотиной предназначена для улучшения условий поступления потока к зданию станции и плотине при их раздельной и совместной работе. Исследованиями установлено, что на зданиях станции несовмещенного типа приемлемые условия подвода воды к зданию при неработающей плотине обеспечиваются при устройстве раздельной -стенки относительно небольшой длины. На зданиях станций совмещенного типа удельные расходы по фронту водосливной плотины и здания во время их совместной работы примерно одинаковы; поток направлен перпендикулярно фронту гидроузла, что создает благоприятные гидравлические условия для его деления при наличии раздельной стенки также небольшой длины.
Вопрос о необходимости устройства раздельной стенки и ее размерах для конкретных условий гидроузла, как правило, решается лабораторными исследованиями. Предварительно размеры раздельной стенки могут быть выбраны в соответствии с рис. 21.1,д при R=0,1 В (В — длина здания по водоприемному фронту), но не более 5 — 6 м (если она не используется для размещения опор линии электропередачи в качестве переходной перемычки между котлованами первой и второй очередей строительства или других целей). В некоторых случаях раздельная стенка может иметь большую длину, но не более длины понура.
При небольших скоростях в подводящем русле (меньше 1 м/с) возводить раздельную стенку между зданием станции и водосливной плотиной не требуется.
Очертание береговой линии. При врезке здания станции частично или полностью в берег береговая линия в виде откоса или стенки должна обеспечивать .равномерное распределение расхода между агрегатами, допустимые потери напора в подводящем русле, а также по возможности фронтальный подвод воды к водоприемникам всех агрегатов. Недостаточная длина береговой линии (рис. 21.2) может привести к отрыву от нее потока и к косому (нефронтальному) подводу воды к водоприемникам крайних агрегатов; в результате возрастут потери капора в подводящем русле и в водоприемнике станции. При большой длине береговой линии потери напора будут малыми, но существенно увеличится объем работ. Поэтому оптимальные очертания и длина береговой линии находятся технико-экономическим сопоставлением различных вариантов. Состояние изученности этого вопроса не позволяет в настоящее время определить потери напора в подводящем русле и дополнительные потери напора в водоприемнике ГЭС при различных очертаниях береговой линии.

Рис. 21.2. Очертание береговой линии подводящего русла
Поэтому технико-экономическое сопоставление вариантов основывается на результатах лабораторных исследований.
Предварительно очертание и длина береговой линии могут быть определены в соответствии с рис. 21.2.
Высотное положение дна подводящего русла зависит от отметки порога водоприемника, топографических и геологических условий, схемы пропуска строительных расходов, длины русла и глубины потока в нем. Дно подводящего русла может быть или горизонтальным на всем протяжении, или иметь обратный уклон (подъем) на начальном участке, или быть в начале горизонтальным, а в конце перед водоприемником иметь участок с прямым уклоном.
Основными потерями напора в подводящем русле являются потери на трение, а также на расширение потока в вертикальной плоскости (при понижении дна перед водоприемником). При обычно встречающихся в практике длинах и глубинах потока в подводящих руслах потери напора в них незначительны, что позволяет в случае необходимости повышать отметку их дна по сравнению с отметкой порога водоприемника. Заложение наклонного участка русла перед зданием станции рекомендуется принимать m=4.
В пределах струенаправляющих стенок, сопрягающих здание станции с плотиной или берегом, дно подводящего русла на нескальных грунтах обычно укрепляется. Поэтому при выборе отметки дна подводящего русла необходимо учитывать также, что его повышение приводит к увеличению скоростей и может потребовать устройства крепления в начале подводящего русла — начального крепления. Необходимость начального крепления


Рис. 21.3. Конструктивные схемы крепления в начале подводящего русла:
--------------- контур ожидаемого размыва


дна выявляется расчетом возможной глубины размыва перед закрепленным горизонтальным дном подводящего русла.
Защита крепления подводящего русла от подмыва вызывается тем, что скорости в русле, особенно перед зданиями станций совмещенного типа, могут быть существенно больше бытовых. Например, на Саратовской ГЭС при работе турбин и водосбросов средняя скорость на понуре достигает 3,5 м/с. В некоторых случаях наибольшие скорости, а следовательно, и возможность подмыва крепления дна подводящего русла могут возникать при пропуске строительных расходов через здание станции.
Начальное крепление (рис. 21.3), т. е. защита крепления подводящего русла от подмыва, выполняется в виде каменной наброски (рис. 21.3,а) или устройства ковша (рис. 21.3, б, в, г), у которого дно и откос, обращенный в сторону сооружения, защищены камнем (рис. 21.3,в) или гибким тюфяком (рис. 21.3,     г). Объем каменной наброски рассчитывается на защиту низового откоса и дна возможной воронки размыва. Иногда может оказаться целесообразным устройство зуба (рис. д). Струенаправляющие дамбы, выходящие за крепление дна, во избежание подмыва также должны быть защищены. Основание струенаправляющих стенок и открылков боковых устоев располагают ниже уровня возможного размыва.

Глубина размыва перед креплением hр, м, может быть определена по формуле [69] (21.2) где kq=1 — 1,5 — коэффициент неравномерности распределения расхода по ширине подводящего русла; q — удельный расход, м3/(см); d50 — средний диаметр частиц несвязного неоднородного грунта перед креплением подводящего русла (соответствует 50% по кривой гранулометрического состава), м.
Крупность камня на откосе ковша перед креплением подводящего русла d, м, можно найти по формуле [69] (21.3) где k= 1,15-1,25 — коэффициент, учитывающий пульсацию придонной скорости потока; v=l5q/h — максимальная средняя по вертикали скорость в подводящем русле; м/с;  1,2 — -1,4 — коэффициент запаса; h — глубина потока, м.



 
« Гидратный водно-химический режим на электростанциях с барабанными котлами   Главные электрические схемы электростанций »
электрические сети