Здания станций совмещенного типа или, как Их еще называют, совмещенные знания в зависимости от напора и размеров агрегатов имеют различную конструкцию [57]. На рис. 16.3 приведено несколько возможных схем таких зданий. Схема I применяется при напорах 20 — 35 м, при этом агрегат, вспомогательные помещения, грузоподъемный кран и другое оборудование располагаются в теле бетонной водосливной плотины.
Здание ГЭС, совмещенное с водосливной плотиной, показано на рис. 16.4 (Павловская -ГЭС). В целях максимального уменьшения размеров агрегата применены турбинная камера, развитая вниз, и генератор зонтичного типа с опиранием на крышку турбины. Под водоприемником в фундаментной плите расположена потерна системы осушения проточной части агрегатов.
При более низких напорах и применении турбин большого диаметра возможен переход к схеме II (Камская ГЭС), в которой машинный зал имеет сокращенные размеры в высотном направлении, в нем отсутствует монтажный кран, а агрегат при разборке извлекается наружным козловым краном через люк, закрываемый съемной крышкой. Непосредственно над генератором может быть расположен вспомогательный кран небольшой грузоподъемности. Недостатком такой схемы является сложность устройства надежного уплотнения съемной крышки.
Указанные недостатки отсутствуют в схеме III. Однако расположение водосбросных устройств между турбинной камерой и генератором вызывает необходимость существенного удлинения вала агрегата (Дубоссарская ГЭС), что иногда приводит к необходимости установки дополнительных опор и промежуточного вала между генератором и турбиной.
В схеме IV применены напорные водосбросы. Такая схема может быть осуществлена без ограничения в отношении напоров. Однако в этой схеме водоприемные отверстия турбинных камер расположены на большой глубине, что затрудняет их очистку и увеличивает нагрузку на затворы. Кроме того, исключается возможность пропуска льда. По такой схеме построена Иркутская ГЭС.
В схеме V напорные водосбросы расположены под турбинной камерой, в связи с чем в ряде случаев несколько увеличивается высота отсасывающих труб. Увеличение высоты отсасывающей трубы позволяет увеличить наиболее узкое сечение водосброса, расположенное в сечении оси турбины (так называемое ключевое сечение), являющееся определяющим при расчете их пропускной способности,
Рис. 16.3. Схемы совмещенных типов русловых здании станций
Для возможности пропуска водосбросных водоводов турбинные камеры делаются симметричными или даже развиваются вверх. По этой схеме построены здания Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС, Каховской, Чебоксарской и ряда других гидроэлектростанций.
Практика проектирования зданий станций совмещенного типа показывает, что размещение водосбросов связано с увеличением до 5 — 10 % ширины блока по сравнению с шириной блока здания станции несовмещенного типа. При этом через водосбросные галереи может быть пропущен расход воды, в 1,5-2,0 раза превышающий расход турбины.
Рис. 16.4. Здание ГЭС совмещенное с водосливной плотиной:
1 — основной затвор водосливного пролета; 2 — паз ремонтного заграждения; 3 — сороудерживающая решетка; 4 — гидрогенератор; 5 — помещение собственных нужд; 6 — кабельный коридор; 7 — паз ремонтного заграждения отсасывающей трубы; 8 — вентиляционные каналы и аэрационная труба; 10 — помещение системы технического водоснабжения; 11 — полость, заполненная песком; 12 — помещение фильтров системы технического водоснабжения; 13 — «мокрая» потерна; 14 — крановое оборудование ремонтного заграждения отсасывающей трубы; 15 — паз грейфера; 16 — грейфер; 17 — повышающие трансформаторы; 18 — шахта шинных выводов
В целях достижения максимального эффекта эжекции, позволяющего повысить напор турбин три работе водосбросов, который может быть получен при наиболее равномерном (по -ширине агрегатного блока) поступлении расхода воды в нижний бьеф, желательно симметричное расположение агрегата 3 блоке.
Для этого необходимо применение
турбинных камер с углами охвата β= = 180-190°, но несколько расширенных в плане.
Рис. 16.5. Здание Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС, совмещенное с напорными водосбросами:
1 — турбинная камера; 2 — отсасывающая труба; 3 — напорный водосброс; 4 — затвор напорных водосбросов; 5 — паз ремонтного затвора; 6 — автомобильная дорога; 7 — железнодорожные пути; 8 — подъемный механизм затворов напорных водосбросов и ремонтного заграждения отсасывающих труб; 9 — паз ремонтного заграждения напорных водосбросов
На рис. 16.5 изображено здание Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС (см. также рис. 3.2), имеющее напорные водосбросы, расположенные между турбинной камерой и отсасывающей трубой. Возможность поступления большого количества сора привела к необходимости дополнительной очистки воды на грубых решетках отдельного сороудерживающего сооружения (СУС, на рисунке не показано) в верхнем бьефе.
На рис. 16.6 изображено низконапорное здание Чебоксарской ГЭС совмещенного типа с напорными водосбросами, размеры сечений которых увеличены по сравнению с размерами водосбросов Волжской ГЭС с целью повышения их пропускной способности.
Форма поперечных сечений водосбросных галерей и их площадь определяются в результате гидравлических расчетов (см. гл. 21) и модельных исследований. Затворы напорных водосбросов (4) в целях уменьшения их массы и стоимости устанавливаются в выходных сечениях и обслуживаются одним краном с затворами отсасывающих труб. Со стороны входного сечения на галереях предусматривается установка ремонтных заграждений.
Русловые здания бычкового типа применяются на реках, несущих большое количество влекомых и взвешенных наносов при слабо зарегулированном стоке. Особенностью компоновки таких зданий является расположение агрегатов в бычках водосбросной плотины. Установка в бычках вертикального или горизонтального (прямоточного, полупрямоточного или капсульного) агрегата приводит к необходимости значительного утолщения бычков. Подобные компоновки (рис. 16.7,а) обладают рядом преимуществ: некоторым уменьшением гидравлических потерь на входе в горизонтальный гидроагрегат; возможностью пропуска льда, шуги и наносов через водосбросные пролеты между блоками агрегатов; возможностью использования эффекта эжекции при работе водосбросных пролетов. Установка в здании станции бычкового типа горизонтального прямоточного агрегата с ротором генератора на ободе рабочего колеса позволяет применить высокоэффективные прямоосные конические отсасывающие трубы (рис. 16.7,б).
Необходимость уменьшения диаметра гидромашины из-за ограниченной толщины бычка приводит к тому, что мощность агрегатов бычковых зданий станций не превышает 20 МВт при напорах до 15 — 17 м. Отсутствие общего машинного зала удлиняет электрические и другие коммуникации, а также вызывает дополнительные осложнения в процессе строительства и эксплуатации, связанные со стесненностью и труднодоступностью помещений в бычках.
Анализ компоновок, приведенных на рис. 16.4, 16.5, 16.6 (схемы I—V), показывает, что объединение в одном блоке здания станции агрегатов и водосбросных сооружений во многих случаях приводит к сокращению объемов бетонных работ до 20 % и к снижению общих капиталовложений по гидроузлу на 5-10%.
Рис. 16.7. Варианты бычковых зданий станций с вертикальными (а) и горизонтальными (б) агрегатами:
1 — прямоточный агрегат; 2 — гидроподъемник основного затвора; 3 — затвор; 4 — съемная крышка; 5 — сороочистная машина; водоприемное отверстие, перекрытое стационарной решеткой; водоприемное отверстие со съемной решеткой
Наряду с отмеченными преимуществами такие здания станций обладают рядом недостатков, основными из «которых являются: усложнение строительной части; наличие большого числа тонкостенных железобетонных конструкций, испытывающих значительные гидродинамические нагрузки; необходимость выполнения большого объема гидроизоляционных работ; необходимость уменьшения диаметра гидромашины и увеличения числа агрегатов, если агрегаты располагаются в теле водосливной плотины или в ее бычках.
