3782
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образова-
ния «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Февралев А. В.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ ГЭС
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Гидро-
энергетические сооружения» направления подготовки 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений»
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Февралев А. В.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЯ ГЭС
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Гидро-
энергетические сооружения» направления подготовки 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений»
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
2
УДК
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.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
В пособии рассматривается состав курсового проекта; дается компоновка гидроузла; описывается конструкция здания ГЭС и его оборудование: гидроэнергетическое, электрическое, подъемно-транспортное, а также вспомогательное. Описываются принципы проектирования монтажной площадки и подъездных путей. Приводятся основные показатели ГЭС.
Ключевые слова: здание ГЭС; проектирование; гидротурбины; гидрогенераторы; компоновка; гидроузел.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине по дисциплине «Гидроэнергетические сооружения» направления подготовки 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений»
© |
А. В. Февралев, 2016 |
© |
ННГАСУ, 2016 |
3 |
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
Введение………………………………………………………………………. |
|
|
4 |
1. Состав курсового проекта….…………………… |
………………………. |
5 |
|
1.1. Текстовая часть……………………………….………… |
|
………… |
5 |
1.2. Графическая часть.…………… |
…………………………………… |
|
5 |
2. Компоновка гидроузла……………………………………………………. 6 |
|
|
|
3. Конструкция здания ГЭС…………………………………………………. |
|
|
7 |
3.1. Конструкция подводной части……………………………………. |
|
7 |
|
3.2. Конструкция надводной части……………………………………. |
|
7 |
|
3.3. Конструкция водоприемника……………………………………... |
|
11 |
|
4. Основное гидроэнергетическое оборудование здания ГЭС……………. |
12 |
||
4.1. Тип гидротурбины и параметры рабочего колеса……………….. 12 |
|||
4.2. Турбинные камеры………………………………………………… |
|
|
12 |
4.3. Отсасывающие трубы……………………………………………... 12 |
|
|
|
4.4. Система управления гидротурбинами……………………………. |
|
12 |
|
4.5. Гидрогенераторы…………………………………………………... |
13 |
|
|
5. Электрическое оборудование здания ГЭС………………………………. 14 |
|
|
|
5.1. Главные трансформаторы…………………………………………. 14 |
|
|
|
5.2. Принципиальная электрическая схема…………………………… |
|
14 |
|
5.3. Открытое распределительное устройство………………………... |
14 |
|
|
6. Подъемно-транспортное оборудование здания ГЭС…………………… |
16 |
||
6.1. Основной кран машинного зала…………………………………... 16 |
|
|
|
6.2. Механизмы маневрирования затворами………………………….. 17 |
|
||
7. Оборудование водоприемника…………………………………………… |
|
18 |
|
7.1. Сороудерживающие решетки……………………………………... |
|
18 |
|
7.2. Отметка порога водоприемника…………………………………... |
|
18 |
|
7.3. Затворы водоприемника…………………………………………… |
|
18 |
|
8. Вспомогательное оборудование здания ГЭС……………………………. |
|
19 |
|
8.1. Система удаления воды из проточной части турбин……………. |
19 |
||
8.2. Масляное хозяйство……………………………………………….. |
|
23 |
|
9. Монтажная площадка и подъездные пути к зданию ГЭС………………. |
24 |
||
9.1. Монтажная площадка……………………………………………… |
|
24 |
|
9.2. Подъездные пути…………………………………………………... |
|
|
24 |
10. Основные показатели здания ГЭС………………………………………. |
|
25 |
|
Библиографический список…………………………………………………. |
26 |
|
|
4
ВВЕДЕНИЕ
Студенты, обучающиеся по направлению 08.03.01 «Строительство» направленности (профиля) «Строительство инженерных, гидротехнических и природоохранных сооружений», изучают дисциплину «Гидроэнергетические сооружения». В рамках дисциплины предусматривается выполнение курсового проекта «Проектирование здания ГЭС».
Настоящее пособие обеспечивает методическое сопровождение выполне-
ния названного проекта.
5
1.СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1.1.Текстовая часть
Текстовая часть содержит сведения в отношении здания ГЭС, описание принятых технических и иных решений, пояснения, ссылки на нормативные и
(или) технические документы, используемые при выполнении проекта, и ре-
зультаты расчетов, обосновывающие принятые решения.
Текстовая часть оформляется в виде пояснительной записке на одной стороне листов формата А4 шрифтом Times New Roman размером 14 с меж-
строчным интервалом 1,5. В пояснительную записку помещаются также необ-
ходимые рисунки, схемы, таблицы.
Основой пояснительной записки может служить настоящее пособие.
1.2. Графическая часть
Графическая часть отображает принятую конструкцию здания ГЭС, а
также компоновку гидроузла, и выполняется в виде чертежа формата А1.
Рекомендуется следующее размещение графического материала на чер-
теже.
В левой верхней части располагается компоновка гидроузла (план гидро-
узла), снабжаемая экспликацией.
Ниже размещается вертикальный разрез здания ГЭС по оси агрегата плоскостью, параллельной направлению движению воды через здание – разрез вдоль тока воды.
Справа от последнего располагаются вертикальные разрезы здания ГЭС поперек движения воды. Направление проецирования – от нижнего к верхнему бьефу. Выше этих разрезов представляются горизонтальные (плановые) разре-
зы; количество горизонтальных разрезов должно быть равно количеству верти-
кальных разрезов. При этом верхний бьеф располагается со стороны верхней части листа.
Графическая часть выполняется в среде AutoCAD.
6
2.КОМПОНОВКА ГИДРОУЗЛА
Втекстовой части дается описание компоновки гидроузла, помещенной в графической части.
Компоновка гидроузла (взаимное размещение сооружений и их парамет-
ры) разрабатывается в составе: глухие подпорные сооружения, водосбросные сооружения, здание ГЭС со станционной плотиной (если таковая имеется), со-
оружения для пропуска строительных расходов, открытое распределительное устройство, подъездные пути.
Разработанные сооружения наносятся на топографический план, в ре-
зультате образуется план гидроузла. На плане показываются характерные уров-
ни верхнего и нижнего бьефов.
В пояснительной записке приводится описание этого плана с указанием типов сооружений, их размещение, длины сооружений по гребню, общей дли-
ны напорного фронта, расположение здания ГЭС, подъездные пути к нему.
Кратко описывается метод пропуска расходов реки в период строитель-
ства: способ пропуска, очередность пропуска, сооружения, применяемые для пропуска строительных расходов.
7
3.КОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ ГЭС
Втекстовой части проекта описывается конструкция здания ГЭС по со-
ставляющим: конструкция подводной части здания ГЭС; конструкция надвод-
ной части здания ГЭС; конструкция водоприемника; размеры и размещение монтажной площадки, а также вид (автодорога, железная дорога), размеры, вы-
сотное и плановое положение подъездных путей.
В описании указывается тип здания – руслового типа (совмещенное,
несовмещенное, водосливное и др.), приплотинного типа (за щитовой стенкой,
отдельно стоящее), деривационного типа.
Тип здания выбирается студентом в соответствие с рекомендациями [1].
3.1. Конструкция подводной части
Подводной частью здания ГЭС условно считается конструкция ниже пола машинного зала.
Конструирование подводной части начинается с фундамента здания ГЭС.
Толщина фундамента принимается ориентировочно от 1,0-1,5 м для скальных оснований до 4,0-6,0 м для оснований нескальных.
В подводной части выделяются стены – верхняя, нижняя, боковые − отса-
сывающей трубы, турбинной камеры, стены между водой бьефов и подводной частью; толщина стен – около 2-3 м. Также в подводной части выделяется фун-
дамент генератора, т. е. конструкция, на которую опирается статор генератора.
Фундамент (для вертикального генератора) обычно выполняется в виде полого кругового цилиндра с внешним диаметром, равным диаметру корпуса генера-
тора, и внутренним диаметром, равным диаметру статора турбины.
В подводной части (в бычках) размещаются пазы ремонтных затворов от-
сасывающих труб.
3.2. Конструкция надводной части
Надводная часть (верхнее строение, машинный зал) конструируется в за-
висимости от типа машинного зала (открытый, закрытый, полуоткрытый и др.).
8
Наиболее распространены закрытые машинные залы, в которых все обо-
рудование здание ГЭС размещается под общей крышей.
Разработку конструкции машинного зала следует начинать с выяснения его высоты и пролета. Эти размеры определяются возможностями монта-
жа/демонтажа рабочего колеса турбины и ротора гидрогенератора, а возможно-
стью переноса этих элементов вдоль длины машинного зала.
Конструкция машинного зала чаще проектируется каркасного типа ана-
логично каркасам однопролетных промышленных зданий. Однако для зданий ГЭС, являющихся, как правило, уникальными сооружениями, не применимы стандарты размеров шага колонн и пролетов промзданий. Эти размеры назна-
чаются в необходимых величинах.
Каркас машинного зала состоит из поперечных рам, образованных ко-
лоннами и несущими конструкциями покрытия (балки, фермы, арки и др.), и
продольных элементов: фундаментных, подкрановых и обвязочных балок, под-
стропильных конструкций, плит покрытия и перекрытия и связей. Несущий каркас чаще всего выполняют целиком из железобетона или стали и смешан-
ным. Рекомендуются железобетонные колонны (рис. 3.1) и стальные подкрано-
вые балки.
Поперечное сечение колонн ниже консоли – от 600х1400, 600х1900 и 600х2400 до 1500х3000 мм в зависимости от грузоподъемности крана. Более эффективными по сравнению с железобетонными являются стальные подкра-
новые балки, применяют в основном двутавровые сварные балки. Высота балки зависит от нагрузки; ее размеры примерно от 600 до 2000-3000 мм, ширина балки ориентировочно в 2 раза меньше высоты.
Колонны каркаса опираются на элементы подводной части; ограждающие машзал стеновые панели привариваются к колоннам.
Несущие конструкции покрытия являются важнейшим конструктивным элементом здания. Железобетонные балки применяют при пролетах до 18 м.
9
Рис. 3.1 – Общий вид железобетонной колонны:
1 - закладочная деталь для крепления несущей конструкции покрытия; 2, 3 - то же, подкрановой балки; 4 - то же, стеновых панелей
Они могут быть одно- и двухскатными. Балки крепят к колоннам сваркой закладных деталей. Высота двухскатной балки в коньке равна около 0,1 пролета балки, высота на опоре ≈ 0,05 пролета.
При пролете более 18 м применяют стропильные фермы, чаще – стальные
(рис. 3.2).
Покрытие здания ГЭС состоят из несущей и ограждающей частей. В со-
став ограждающей части покрытия входят:
− несущий настил, который поддерживает ограждающие вышерасполо-
женные элементы; в качестве настила широко используются железобетонные панели;
−пароизоляция;
−теплозащитный слой;