Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ЗДАНИЯ ГАЭС

Здания ГАЭС руслового типа применяются редко и мало отличаются от аналогичных зданий ГЭС. На этих ГАЭС устанавливаются насосо-турбкыные агрегаты обычно с поворотнолопастными рабочими колесами (ОПЛ). На сравнительно небольшом количестве построенных зданий ГАЭС приплотинного типа, как правило, установлены обратимые насосо-турбинные агрегаты с радиально-осевыми рабочими колесами (ОРО).


На рис. 26-5 приведен пример оригинальной приплотинной ГАЭС Вальдеканад, на которой установлены обратимые диагональные мащи- ны (ОД). Как видно, большие колебания уровней нижнего бьефа потребовали значительного утолщения низовой стены машинного зала. Сороудерживаюгцая наклонная решетка установлена перед отверстием всасывающе-отсасывающей трубы.

В зоне напоров примерно до 600 м, при которых теперь, как правило, устанавливаются ОРО агрегаты с вертикальным валом, компоновка и конструкция зданий ГАЭС подобны аналогичным зданиям ГЭС. Обычно ГАЭС отличаются от ГЭС более расширенными выходными сечениями всасывающе-отсасывающих труб, что делается для улучшения гидравлических условий всасывания при насосном режиме; наличием решеток для защиты от попадания в проточную часть сора и плавающих тел; установкой затворов на трубопроводах при сравнительно малых напорах; большим заглублением агрегатов (см. § 26-1).


Примером может служить здание станции крупной ГАЭС Ладингтон в США с уникальными агрегатами, параметры которых приведены выше (см. § 26-1). Как видно из рис. 26-6, здание обслуживается снаружи установленными козловыми кранами, а агрегаты защищены от атмосферных воздействий съемными металлическими колпаками.

К такому открытому типу установок, распространенных в США, относятся также деривационные ГАЭС Том Сок и Мадди Ран, а также цриплотинная ГАЭС Смит Маунтин со зданием, размещенным за арочной плотиной [22-1] и др.

Ряд зданий ГАЭС относится к полуоткрытому типу, например, в США Льюистон и Адам Бэк II [21-2], а некоторые здания являются одновременно полуоткрытыми и полуподземными [22-1]. Примером может служить ГАЭС Ренкхаузен в ФРГ, у которой машинным залом служит железобетонная цилиндрическая оболочка, построенная в мягком грунте. Образовавшаяся таким путем шахта сверху на уровне поверхности земли имеет перекрытие со съемными крышками над люками, через которые машинный зал обслуживается снаружи установленными козловыми кранами. Внутри машинного зала установлен вспомогательный кран небольшой грузоподъемности. Главные повышающие трансформаторы размещены на поверхности земли. Корпус управления со служебными помещениями также расположен на поверхности земли.

В скальных породах иногда предпочитают устройство отдельных шахт, как это сделано на ГАЭС Фоерс на озере Лох-Несс в Шотландии .(рис, 26-7), Эксплуатация подобных ГАЭС затрудняется, если дельные шахты, в которых размещены агрегаты, не соединены проходами.


При установке обратимых агрегатов подземные ГАЭС внешне не отличаются от обычных подземных ГЭС (см. § 22-3). В качестве примера на рис. 26-8 приведена ГАЭС Маркерсбах (ГДР). Как видно, подземное здание запроектировано очень компактно. Выломка для машинного зала выполнена наиболее распространенной прямоугольной формы с бетонным сводом, очерченным по дуге круга. Оригинальным является устройство клапанного затвора на всасывающе- отсасывающей трубе с гидроподъемником, установленным в пределах тур- бинного-этажа. В машинном зале, кроме основного, устанавливается вспомогательный мостовой кран, не увеличивающий высоту выломки, что представляет несомненный интерес.

Овальная форма подземной выломки для машинного зала как наиболее совершенная в отношении восприятия горного давления приобретает все большее распространение. На рис. 26-9, а показана ГАЭС Торло Хилл в Ирландии с обратимыми агрегатами. В отличие от ГАЭС Маркерсбах, принятая форма выломки позволила внутри машинного зала установить и повышающие трансформаторы. На напорных трубопроводах всех последних ГАЭС внутри машинного зала установлены шаровые затворы.



При установке трехмашинных агрегатов с горизонтальным и вертикальным валом компоновка здания любого типа весьма существенйо изменяется. Рассмотрим эти особенности применительно к подземной комдоновке.

На рис. 26-9, б приведен пример установки горизонтальных трехмашинных агрегатов с радиально-осевыми турбинами. Тонкую облицовку удалось сделать благодаря тому, что применена усиленная анке- ровка по всему контуру выломки машинного зала. Как при подземной компоновке, так и при других типах .зданий станций установка горизонтальных агрегатов вдоль их оси позволяет уменьшить ширину зала, но увеличивает его длину. Возможность уменьшения пролета выломки может оказаться очень необходимой при слабых скальных породах. Замена радиально-осевых турбин на ковшовые принципиальных изменений в компоновке и конструкции таких зданий станций не вызывает (см. рис. 2Ы8).

При установке трехмашинных вертикальных агрегатов с радиально-осевыми турбинами сверху в машинном зале размещается синхронная электрическая машина, ниже турбина и Внизу насос, который по условиям кавитации должен быть больше заглублен под уровень нижнего бьефа. Общая высота агрегата может увеличиваться примерно в 1,5 раза по сравнению с обратимым агрегатом [21-1].

В отличие от этого на ГАЭС Вальдек II впервые синхронная электрическая машина размещена посредине, гидротурбина — сверху, а насос — внизу (рис. 26-9, в).


Пример установки трехмашинных вертикальных агрегатов с ковшовыми турбинами, вода от которых отводится в нижний бьеф безнапорным лотком, показан на рис. 26-10. Насос размещен значительно ниже турбины для обеспечения безкавитационных условий его работы. Высота агрегата ГАЭС Лаго Делио достигает почти 45 м, а полная высота скальной выломки более 60 м. Повышающие трансформаторы установлены в отдельной выломке, параллельной машинному залу. Между этой выломкой и поверхностью земли сделаны транспортная шахта и шахта для выводов высокого напряжения.

При установке вертикальных трехмашинных агрегатов между тур-у биной и насосом размещается муфта для отключения насоса во время работы агрегата в турбинном режиме. У трехмашинных агрегатов с горизонтальным валом в средине размещается электрическая машина, а насос и турбина располагаются на противоположных концах вала; Муфта находится между насосом и электрической машиной (рис. 26-10).

В последнее время вместо трехмашинных агрегатов с ковшовыми турбинами стали применять сравнительно малогабаритные многоступенчатые насосо-турбины, имеющие большие преимущества, как обратимые агрегаты. К числу таких установок относятся подземные ГАЭС Чиота-Пиастра и Кош (табл. 26-1),

Интересно отметить, что ГАЭС Чиота-Пиастра вначале проектировалась с раздельной (четырехмашинной) схемой агрегатов которые предполагалось установить в двух отдельных подземных выломках [0-4].

Сравнения типов агрегатов, выполненные во Франции применительно к условиям ГАЭС Кош, показали, что переход от трехмашинной схемы с вертикальными агрегатами к пятиступенчатым насосо-турбинам, позволяет при одинаковой ширине выломки для машинного зала уменьшить ее высоту с 43 до 26 м, т. е. в 1,65 раза, а весь объем скальной выломки уменьшается почти в 2,3 раза. В результате здание ГАЭС Кош отличается очень рациональной компоновкой и небольшими габаритами как агрегата в целом, так и всего здания станции (рис. 26-11). Отличительной особенностью ГАЭС Кош является то, что с верховой стороны параллельно машинному залу выполнена специальная галерея шириной около 7 м, в которой размещены шаровые затворы на напорных трубопроводах. Это позволило существенно уменьшить ширину машинного зала и пролет мостового крана. В данном случае, в целях надежности, как и вообще при напорах, превышающих 800—1000 м, устанавливают по два затвора на каждой нитке трубопровода.


На других ГАЭС аналогичные затворы шарового типа устанавливаются обычно при напорах более 180—200 м в нижних помещениях здания станции так, чтобы они находились в зоне действия мостовых кранов машинного зала (см. рис. 26-8, 26-9, в) или снаружи установленных козловых кранов при полуоткрытом типе зданий станции. Последнее может быть одновременно полуподземным (см. рис. 26-7),

Необходимость установки затворов на напорных трубопроводах высоконапорных ГАЭС с верховой стороны здания станции, естественно, вызывает увеличение пролетов кранов и ширины машинного зала, однако избавляет от необходимости устройства специальной галереи при подземной компоновке.

При подземной и полуподземной компоновке установку затворов на всасывающе-отсасываюшей трубе предпочитают осуществлять также в пределах здания станции. Затворы делают плоскими с гидроподъемниками клапанного типа (см. рис. 26-9, а) или шаровые (см. рис. 26-9,б,в). Обычно установка здесь затворов требует увеличения ширины машинного зала и пролетов обслуживающих его кранов.

Установка затворов с верховой и низовой стороны здания ГАЭС не только увеличивает его габариты, но и усложняет компоновку и условия эксплуатации.

В отношении формы выломки для машинного зала, крепления свода и стен, размещения монтажной площадки и транспортных туннелей, устройства шахт для выводов высокого или низкого напряжения и других вопросов, возникающих при проектировании подземных ГАЭС, сохраняется в силе то, что было сказано об этом при рассмотрении подземных ГЭС (см. § 22-3).


В последнее время появились предложения об устройстве подземных машинных залов купольного типа, в которых может быть применена «кустовая» компоновка агрегатов (рис. 26-12).

Выбор того или иного типа здания станций ГАЭС должен производиться на основании технико-экономического сопоставления вариантов, наиболее приемлемых в данных конкретных условиях.

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