Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

КОМПОНОВКА ЗДАНИЙ СТАНЦИЙ

А. ЗДАНИЯ РУСЛОВЫХ ГЭС

Русловые ГЭС, строящиеся в ( суровых климатических условиях, должны иметь щитовое помещение (см. рис. 21-5). Конструкции щитового помещения, находящегося над водоприемником, выполняются аналогично шатру машинного зала, но габариты его в поперечном разрезе меньше. Его ширина определяется числом пазов в водоприемнике, способами очистки решетки и предельным приближением крюков мостового крана к продольным стенам. Высота щитового помещения определяется размерами крана с лебедкой, предельным выносом крюка крана и высотой проносимой секции турбинного затвора с учетом застройки — крепления его к крюку. При небольшой высоте затвор может проноситься целиком.

Индивидуальные лебедки для каждого затвора, как показано на рис. 21-5, теперь не применяются, что позволяет заметно уменьшить высоту помещения. Отказ от лебедок быстрого действия стал возможен благодаря разработке противоразгонных устройств на поворотнолопастных турбинах.


Фасадная стена щитового помещения, обращенная в сторону верхнего бьефа, обычно максимально застекляется, чтобы обеспечить хорошую освещенность дневным светом. С архитектурной точки зрения она должна быть соответствующим образом оформлена, поскольку является одной из наиболее видимых сторон здания станции.

Конструкция и компоновка зданий станций руслового типа, как сооружений, воспринимающих напор, в наибольшей степени зависят, от геологических условий. На рис. 21-1 показан пример здания станций средней мощности на мягком основании с толстой фундаментной плитой, необходимой для обеспечения устойчивости здания на сдвиг. Наличие толстой плиты обусловило возможность устройства в ней галерей для откачки дренажных вод и осушения проточного тракта турбин во время ремонта.

В водоприемнике размещено -два паза — совмещенный для сороудерживающей решетки и ремонтного заграждения, а ниже по течению— для турбинных затворов. Открытое щитовое отделение обслуживается полукозловым краном. С верховой стороны водоприемника размешен автодорожный мост, что является часто встречающимся реше- пне м.

Типична для русловых ГЭС установка главных повышающих трансформаторов с низовой стороны вдоль стены машинного зала и размещение поя .ними многочисленных помещений, главным образом электрической части. Из нижнего этажа устроены лазы в отсасывающуго трубу и спиральную камеру.

На рис. 21-15 показано русловое здание станции ГЭС Джердап — Железные Ворота. Поворотнолопастные турбины этой ГЭС, изготовленные в СССР, имеют рекордную мощность—178 МВт. Фундаментная плита с резкими переломами характерна для скальных и прочных полу- скальных пород. Водоприемная часть отличается тем, что паз решетки сделан наклонным. Решетка обслуживается специальной сороочисти- тельной машиной. Такое решение часто осуществляется за рубежом. Открытое щитовое отделение обслуживается козловым краном, которым производятся операции и с турбинными затворами. С верховой стороны — автодорожный мост. Установка трансформаторов с низовой стороны, устройство нескольких этажей помещений под ними является обычным. Специфично то, что турбинный этаж на такой крупной ГЭС имеет очень небольшие размеры. Вторая особенность — устройство ремонтного заграждения отсасывающих труб на некотором удалении от конца горизонтального диффузора, что привело к уменьшению объема помещений над отсасывающими трубами.

В следующем примере небольшой гто мощности ГЭС руслового типа на прочном скальном основании, помещения над отсасывающими трубами вовсе не предусматриваются (см. рис. 21-5—21-7). Здание запроектировано компактно и экономично, чему способствовали хорошие геологические условия, возможность установки повышающих трансформаторов на берегу, вне здания станции, а также отсутствие автодорожного мостового перехода. Однако суровые климатические условия потребовали строительства закрытого щитового помещения, что примерно наполовину увеличило объем верхнего строения. При отказе от установки индивидуальных лебедок у каждой турбины, щитовое помещение можно было сделать более компактным. Водоприемник, как и в предыдущих двух примерах, имеет лишь два паза. Для опускания ремонтных заграждений отсасывающих труб предусмотрен служебный мостик в нижнем бьефе и тельфер. Причем паз заграждения прорезает диффузор отсасывающей грубы в самом его начале. Диффузор полностью отрезан от здания станции швом и дно его образуется лишь тонкой облицовкой скальной породы.

На крупных русловых ГЭС устанавливаются вертикальные агрегаты, как правило с ПЛ турбинами (возможно применение ПР и РО турбин).

В последнее время на русловых ГЭС при небольших напорах стали довольно широко применять установку горизонтальных капсульных агрегатов. Агрегаты большинства из них обслуживаются снаружи установленными козловыми кранами, машинный зал — пониженный, малогабаритный (см. § 22-4). Имеются примеры довольно крупных установок: в США строится ГЭС Рок-Айленд (8—10 агрегатов диаметром 7,4 м мощностью по 52 МВт), а в Канаде ГЭС Дженпенг, агрегаты для которой диаметром 7,5 м изготовлены в СССР (6 агрегатов по 28 МВт). В‘ Румынии — Югославии разрабатывается проект ГЭС Джердап — Железные Ворота II, на которой намечается установить 16 капсульных агрегатов.

Б. ЗДАНИЯ ПРИПЛОТИННЫХ ГЭС

В СССР построено п строится ряд уникальных приплотннных ГЭС Ангаро-Енисейского бассейна с напорами 00—200 м и установленной мощностью 4,0—6,4 млн. кВт. Агрегаты енисейских ГЭС, кроме этого, отличаются исключительно большой единичной мощностью: 500 МВт на Красноярской и 640 МВт на Саяно-Шушенской ГЭС. Последняя отличается также исключительной по своим масштабам арочно-гравитационной плотиной высотой 245 м, объемом более 9 млн. м3.


Для приплотиниых ГЭС характерно применение вертикальных радиально-осевых турбин (рис. 21-16), хотя имеются примеры установки поворотнолопастных турбин (см. рис. 21-10) и редко — диагональных (см. рис. 21-11). На приплотиниых ГЭС главные повышающие трансформаторы устанавливаются чаще всего со стороны ВБ в пазухе, образуемой стеной машинного зала и низовой гранью плотины. Обычно это накладывает своеобразный отпечаток и на компоновку кижерасположенных помещений электрической части, которая в отличие от русловых ГЭС тяготеет больше к верховой стороне здания ГЭС.

Типичной для Ангарского каскада является Усть-Илимская ГЭС с высокорасположенными водозаборными отверстиями турбинных трубопроводов, проложенных в теле станционной части плотины. Число водозаборных отверстий, как и на ряде других установок, соответствует числу агрегатов; перед входом отверстия защищены снаружи установленной очищаемой решеткой (см. § 21-2).

На Мамаканской ГЭС сделан пониженный водозабор с выносной неочищаемой решеткой, что вызвано глубокой сработкой верхнего бьефа гидростанции. Пример приплотинной ГЭС с низким водозабором, характерным для зарубежных установок, приведен на рис. 21-10.

Две крупнейшие. Енисейские ГЭС — Красноярская и Саяно-Шушенская отличаются оригинальностью решений. Турбинные трубопроводы на этих ГЭС проложены по низовой грани плотины и защищены слоем бетона толщиной 1,0—1,5 м (рис. 21 --16). Дли операций с трансформаторами используется не монтажная площадка, а специальная трансформаторная мастерская, оборудованная собственными кранами.

Для Красноярской ГЭС характерно наличие тройника — перехода от двух турбинных трубопроводов, питающих один агрегат, ко входному сечению спиральной камеры, что значительно увеличило длину вставки между станционной частью плотины и зданием станции (см. рис. 21-9). Это предопределило возможность создания здесь помещений значительного объема и полный отказ от устройства их с низовой стороны над отсасывающими трубами.

На Саяно-Шушенской ГЭС этому способствовало другое обстоятельство— высокая отметка установки трансформаторов, под которыми устроено еще два этажа. Несмотря на это, с низовой стороны под полом машинного зала над отсасывающими трубами сделано еще четыре этажа вспомогательных помещений. От высоких уровней нижнего бьефа эти помещения отделены напорной стенкой, на которую опираются «ноги» полукозловых кранов, обслуживающих машинный зал, что является прогрессивным решением, позволяющим приступить к монтажу агрегатов до возведения шатра и этим обеспечить их опережающий ввод в эксплуатацию. Машинный зал в плане имеет криволинейное очертание. Компоновка машинного зала принята с «утопленным» гидрогенератором. Масса гидрогенератора составляет 1860 т, турбины— 1440 т, трансформатора — 375 т. Для операций с переносными частями агрегатов в машинном зале устанавливается два полукозловых крана по 500/100 т. Особо оригинальным решением является пуск двух агрегатов на пониженном напоре—120 м, против максимального статического в условиях нормальной эксплуатации — 220 м. Для этого на пониженных отметках устраиваются временные водоприемники и установлены сменные рабочие колеса турбин.

На Зейской ГЭС установлены крупнейшие в мире диагональные турбины (см. рис. 21-11). Монтажная площадка и места для установки повышающих трансформаторов размещены на более высоких отметках, чем машинный зал, что связано с устройством подъезда.

В. ЗДАНИЯ ДЕРИВАЦИОННЫХ ГЭС

Большой диапазон напоров, при которых строятся деривационные установки, возможность применения различных типов турбин с вертикальной и горизонтальной осью вращения, а также разнообразные геологические условия, предопределяют обилие возможных компоновочных и конструктивных решений по зданиям станций этого типа [2-2, 21-1].


При сравнительно небольших напорах здание ГЭС деривационных установок недалеко удалено от напорного бассейна, вода от которого подводится к турбинам короткими железобетонными или стальными турбинными трубопроводами.

Примером может служить одна из крупнейших в мире деривационных установок Чиф-Джозеф (США), схематический чертеж которой приведен на рис. 21-3. На ней при Ii = 50 м будет установлено 27 агрегатов с РО турбинами общей мощностью более 1,7 млн. кВт. Вода к турбинам подводится уникальными свободно лежащими стальными трубопроводами диаметром 7,6 м. На весьма значительном протяжении трубопроводы заделаны в анкерные опоры; промежуточных опор, ввиду небольшой длины трубопровода, нет. Над нижней анкерной опорой размещаются помещения электрической части и главные повышающие трансформаторы, а с низовой стороны здания ГЭС имеются лишь бычки с пазами для установки ремонтных заграждений отсасывающих труб. Такая компоновка типична для зданий ГЭС деривационного типа (см. рис. 12-17).

Для деривационных ГЭС типично размещение зданий станций у подножья склонов, по которым прокладываются турбинные трубопроводы. Разрыв трубопроводов может привести к крупной аварии, в связи с чем при высоких напорах довольно часто подвод их осуществляется не фронтально, а сбоку (см. гл. 17). В необходимых случаях предусматривают устройство специальных сооружений, обеспечивающих отвод воды от здания.

Опасность вызывают также характерные для горных условий ливневые и селевые потоки, снежные лавины и камнепады. Для защиты от них применяют бетонные стенки и парапеты, усиленные железобетонные перекрытия (см. рис. 21-18).

Если наружная укладка турбинных трубопроводов вызывает опасения, обусловленные перечисленными природными условиями, трубопроводы заменяют напорными штольнями (см. рис. 21-4)..

Д.С.Щавелев, Гидроэнергетические установки (гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции), Л., 1981

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики