Вся электронная библиотека >>>

 Приливные электростанции >>>

 

 

Приливные электростанции


Раздел: Учебники



 

12.2. СОВМЕЩЕННАЯ КОМПОНОВКА. СКВОЗНАЯ КОНСТРУКЦИЯ И НАПЛАВНОЙ МЕТОД ЕЕ ИСПОЛНЕНИЯ

  

В наплавной конструкции блока Кислогубской ПЭС была применена совмещеннай компоновка здания и водопропускных отверстий. Преимущества такого решения состоят в том, что при пропуске расходов для выравнивания уровней используется здание ПЭС и по сравнению с раздельной компоновой сокращаются объемы выемки и работ по устройству подводного основания и крепления бьефов. Для створа Мезенской ПЭС это дает экономию стоимости сооружений на 10 %. Поскольку пропуск воды через водопропускные отверстия происходит главным образом при закрытых турбинах или при работе их в режиме холостого пропуска, совмещение водосбросов с турбинным блоком не оказывает какого-либо влияния на энергетическую характеристику турбины.

Очевидно, что использование железобетонной конструкции самого здания ПЭС для пропуска холостых расходов представляется весьма целесообразным, особенно в условиях применения капсульного агрегата, так как этот агрегат при отключении уже используется для холостого пропуска, а если пропуск осуществить также над агрегатом, то вся конструкция становится как бы прямоугольной трубой, образованной бычками по высоте с перекрытиями в середине плитой (Н- образное сечение).

Важным преимуществом совмещенной компоновки является также возможность использования створа для установки максимального числа агрегатов, что особенно важно в больших заливах прямоугольного очертания (например, Пенжинский, см. § 20.6) или имеющих суженный вход, когда не хватает места для установки отдельно стоящих блоков с водопропускными отверстиями.

Для осуществления подобного решения необходимо вынести из пространства над агрегатом располагающееся там оборудование и устройства. Однако благодаря применению капсульного агрегата, генератор которого в отличие от вертикального агрегата находится не над турбиной, а внутри капсулы, пространство над турбиной оказывается более свободным. Необходимые устройства управления, коммуникации, масло- и электропроводы могут быть расположены в полостях бычков, а также в сквозных галереях-потернах, идущих через все здание. Такое решение предложено Л. Б. Бернштейном в 1959 г. (61 для наплавной конструкции и осуществлено на опытной Кислогубской ПЭС (см.  12.1, б). В этом сооружении пульт управления и вторичные устройства расположены в соседнем с агрегатом пролете, а пространство над агрегатом использовано как водопропускное. Таким образом, оказывается возможным использовать всю площадь между бычками для пропуска воды при выравнивании уровней.

Пропуск расходов над турбиной осуществляется посредством манипулирования плоским затвором, расположенным с верховой стороны. Для проведения ремонта и демонтажа агрегата устанавливается низовой плоский затвор. Он ограждает ремонтную площадку, которая может также служить и монтажной.

При переходе от опытного к промышленному сооружению при большом числе агрегатов для монтажных площадок выделяются специальные блоки, расположенные через определенное число агрегатных блоков. В них нижний (турбинный) водовод используется как водопропускное отверстие, а вторичные коммуникации и пульт управления располагаются в галерее, идущей по бычкам, как это было осуществлено на Камской ГЭС в СССР. Описанная компоновка здания ПЭС названа сквозной именно потому, что значительная часть ее поперечного сечения пронизывается потоком, что существенно облегчает перекрытие прорана. Сквозная конструкция обладает относительно малой массой, что в сочетании с ее рас- пластанностью, обусловленной применением горизонтального агрегата, определяет возможность возведения ПЭС наплавным способом. Прогресс в строительстве наплавным методом соз- 126 дал для этого объективные предпосылки.

В последние десятилетия наплавные конструкции начали широко применяться для строительства в морских заливах на глубинах от 7 до 30 м в акваториях, подверженных штормовому волнению. В начале это были морские водозаборы, маяки, портовые сооружения и туннели, выполняемые из погружных секций. Наиболее крупные из них: туннель метрополитена в Сан-Франциско из 57 блоков длиной 100 м и массой 14 тыс. т каждый, установленных на глубине 40 м, и туннель в Гамбурге из 8 блоков длиной 123 м и массой 50 тыс. т, установленных на глубине 20 м. Затем последовала серия сооружений, возводимых по Дельта-плану в Нидерландах: 117 сквозных блоков, допускающих временный пропуск воды плотины Вишергат, установленных на глубине 10 м; 62 устоя высотой 48 м и массой 18 тыс. т плотины Восточной

Ц1ельды длиной 2,8 км, установленных на глубинах 15 м. К ним относится также и 520-метровая плотина для защиты от наводнений Лондона, где наплавными выполнены плиты порогов, а бычки возводились в перемычках. В СССР в плотине для защиты Ленинграда от наводнений применены наплавные блоки размером 132 X 51,1 X 11 м, водоизмещением 32 тыс. т, представляющие собой готовое пяти пролетное водопропускное сооружение, доставляемое на плаву со смонтированными затворами ( 12.6). В полносборном исполнении в 1977 г. также в СССР было установлено пять 100- метровых мачт перехода через Днепр линии электропередачи на железобетонных фундаментах-поплавках диаметром 45 и высотой 10 м. В 1985 г. это решение было повторено для перехода с тремя опорами высотой 126 м.

Применение наплавного способа для строительства ПЭС представляется особо привлекательным, поскольку оно дает возможность обойтись без возведения на значительных глуби< нах, в створах, подверженных штормовому волнению, дорогостоящих и сложных (с учетом расходов, значительно превышающих расходы речных водотоков) перемычек, которые при строительстве ПЭС Ране потребовали затраты 25 % средств, вложенных в сооружения; при сооружении ПЭС Ране возведение перемычек явилось самой сложной задачей

Наплавной метод позволяет сократить сроки строительства за счет совмещения во времени подготовки подводного котлована в створе и возведения здания ПЭС в стройдоке. Для условий ПЭС Ране сокращение срока равно времени, потреченному на устройство перемычки (2 года, т. е. 30 % всего срока строительства), в течение которого можно было построить в стройдоке здание ПЭС и одновременно подготовить котлован.

В условиях, когда створы возможного строительства ПЭС находятся в районах сурового климата (Канада, США), а в СССР — на необжитых труднодоступных удаленных участках Арктического побережья, применение наплавного метода позволяет перенести основные работы по сооружению ПЭС из тяжелых условий створа в благоприятную обстановку приморского промышленного центра (например, Мурманска для Мезенской ПЭС и Владивостока для Тугурской ПЭС).

Предложения о применении наплавного способа для строительства ГЭС, сделанные еще в 1941 г. для волжских ГЭС В. Л. Мошковичем, а также в Англии в 1947 г. Нейлором для ПЭС Северн [2891, не были осуществлены потому, что они базировались на применении вертикальных агрегатов, при которых осадка блока оказывалась чрезмерно большой для рассматривавшихся створов. Иные перспективы открылись после создания горизонтального, а тем более капсульного агрегата. Идеи Б. К. Александрова, Н. А. Малышева о применении наплавного метода строительства для Камской ГЭС, вариант двухъярусной наплавной конструкции в проекте ПЭС Шозе 1956 г и, наконец, выдвинутое Жибра в его лекции на«Экспо-58» предложение о сооружении ПЭС по типу плавучего дока нашли свою конкретную реализацию в докфвой конструкции здания ПЭС .

Основной принцип этой конструкци основан на компоновке плавучего дока. Нижняя плита блока аналогична доку-понтону, а бычки — башням дока. Отличие от дока состоит в том, что блок здания ПЭС имеет плиту, перекрывающую турбинный тракт. Простота конструктивной схемы позволяет осуществить ее из сборных элементов.

Опыт строительства и перегона через океаны больших железобетонных доков грузоподъемностью 60 тыс. т [65J показывает реальность такой схемы. Конструкция плавучих доков, собираемых на заводе из прямоугольных панелей размером 13x4 м, является фактически прототипом агрегатного блока ПЭС. Благодаря пространственной работе элементов, составляющих док, толщину их удается довести до 5—10 см, сохраняя при этом прочность, необходимую для восприятия значительных усилий, испытываемых коробкой дока при транспортировке через океан (удары волн, швартовые усилия и вибрация от работающих машин). Осуществляемые в этой конструкции сопряжения элементов и качество бетона обеспечивают водонепроницаемость ограждающих поверхностей при напоре 10—12 м. Понятно, что в условиях ПЭС при наличии значительных динамических нагрузок при работе агрегатов, холостых сбросов и ударов льдин толщина стенок должна быть увеличена. Необходимо также усиление краевых участков водосливной плиты и создание монолитных поясов в местах крепления агрегатов и затворов. Но для обеспечения необходимой плавучести блока все эти усиления могут быть выполнены после погружения тонкостенного блока в створе ПЭС путем заполнения монолитным бетоном соответствующих заранее оставленных полостей.

После успешного осуществления наплавной конструкции при сооружении Кислогубской ПЭС  она стала прототипом для проектов мощных ПЭС: в Канаде ПЭС Кобекуид и Камберленд, в Великобритании ПЭС Северн и др.

Оценивая значение наплавной конструкции Кислогубской ПЭС, автор проекта однобассейновой ПЭС Северн Э. Вилсон писал: «Это был существенный скачок вперед, позволивший избавиться от неимоверных трудностей, которые пришлось преодолеть при устройстве перемычек Ране и которые поставили под угрозу осуществление всего проекта»

Американский инженер Шарлье также считает, что применение ранее известного наплавного способа для сооружения ПЭС бесспорно было выдающимся достижением советских инженеров, решивших для строительства приливных электростанций главную проблему

Наплавной способ строительства ПЭС в зарубежной литературе получил название советского. Дальнейший опыт проектирования показал реальные его преимущества: сокращение объема бетона (ПЭС Ране — 1,41, ПЭС Северн — 0,375 м3/кВт), сокращение сроков строительства, возможность пуска ПЭС до закрытия напорного фронта и облегчение его перекрытия и как результат всего этого — уменьшение стоимости строительства в проекте ПЭС Камберленд на 33, Кобекуид на 39 [2281 и Секюр на 28 %. Таким образом, установлено, что наплавной способ имел существенное значение для обоснования проектов ПЭС Фанди и Северн.

Понятно, что наплавная конструкция Кислогубской ПЭС при дальнейшем своем применении претерпевает различные модернизации. Так, в проектах ПЭС Фанди и Северн принята раздельная компоновка здания ПЭС и водопропускных отверстий (см.  12.1, в? г). Это мотивируется исключением глубокой выемки в створе и строительном доке 12281. Однако такое решение представляется спорным, поскольку глубина заложения котлована (или существующая в принятом створе) определяется заданной высотой отсасывания турбины, а вспомогательное оборудование, как это предлагается в советских наплавных конструкциях здания ПЭС, располагается в подводных полостях или надводосливных помещениях. Это, а также совмещенная компоновка с водопропускными отверстиями снижают расход бетона. Так, расход бетона на один агрегат в проекте ПЭС Северн составляет 15 тыс. м', а в проекте Мезенской ПЭС он снижается на 30 %, до 10 тыс. м8 (включая водопропускное отверстие). Кроме того, раздельная компоновка при ограниченном напорном фронте снижает использование энергопотенциала залива, так как уменьшается число агрегатов, которые можно было бы установить вместо водопропускных отверстий.

В проекте австралийской ПЭС Се- кюр предложена модификация наплавной конструкции здания ПЭС путем возведения верхнего строения в створе во вторую очередь , что облегчает перекрытие напорного фронта и обеспечивает поэтапный ввод ПЭС

В последних вариантах конструкции наплавного блока ПЭС Северн представляют интерес перекрытия- балки для монтажа-демонтажа агрегата в моноблочном исполнении и применение сферических затворов. Недостаточные глубины в створе ПЭС Странгфорд-Лох вызывали предложение об осуществлении здания ПЭС из металла с последующим бетонированием подобно тому, как это было выполнено при сооружении в США в 1979— 1986 гг. ГЭС Лов (три капсульных агрегата, N = 24,3 МВт; - 6,1 м). Металлический наплавной корпус ( 12.10) массой 4 тыс. т, размером 54,5 X 44 X 23,2 м, с осадкой 2,74 м был доставлен на специальном понтоне через океан (расстояние 8000 км) и далее по р. Огайо (расстояние 2600 км), заведен в котлован и погружен на готовое основание с последующим заполнением бетоном.

В 1983 г. в США начато стоитель- ство ГЭС Видал и я мощностью 192 МВт. Ее металлический корпус размером 75 X 138 м (в плане) был построен в строительном доке близ Нового Орлеана на расстоянии от створа 370 км и при осадке 4 м доставлен в створ. Наплавной способ позволил снизить стоимость строительства на 45 %. В заранее подготовленном котловане забито 4500 свай, на которых будет установлено здание ГЭС.

Существенные усовершенствования наплавная конструкция получила и в проекте Мезенской ПЭС, находящейся в суровых климатических условиях. В верхней части над водопропускными отверстиями расположены закрытые помещения для электрического оборудования и трех мостовых кранов, а в отверстии устроен полый бычок-шахта шириной 8 и длиной 17 м для демонтажа элементов агрега- fa. В проекте ПЭС Фанди 1977 г. в закрытом машинном зале предусматривается общая шахта для доступа к турбине, генератору и даже трансформатору, но это решение возможно только при раздельной компоновке, которая увеличивает расход бетона на 10—30 %.

Для южного (глубоководного) створа Пенжинской ПЭС предусматривается многоярусная компоновка с наклонным двускатным перекрытием для восприятия тяжелых ледовых воздействий.

Проведенные во ВНИИГ исследования динамической прочности одного из вариантов этой конструкции (двухъярусное расположение агрегатов и врдопропускных отверстий) при одновременной работе агрегатов в режиме холостого пропуска с пропуском льда через верхние водопропускные отверстия показали, что в расчетном критическом случае составляющие пульсации давления, изменяющиеся по синусоидальному закону с частотой, равной частоте вращения турбины, имеют максимальные значения 15,4 кПа.

Следует отметить, что размеры наплавного многоярусного блока Пенжинской ПЭС для современной техники строительства морских сооружений представляются вполне реальными и сопоставимыми с размерами широко применяемых морских наплавных платформ для добычи нефти. Так, для возведения платформы «Брент С» высотой 161,5 м, установленной в Северном море на глубине 140 м, потребовалось НО тыс. м3 бетона. В 1980 г. в Мексиканском заливе была установлена платформа «Кагнак» на глубине 312 м, а в настоящее время на акватории Северного моря устанавливают платформы на глубинах около 200 м с расходами бетона и металла около 1 млн. т на платформу. Французская фирма Doris сооружает платформы, устанавливаемые на глубинах до 500 м.

Эта ПЭС должна быть сооружена в эстуарии р. Мереей, впадающей в Ливерпульский залив. Эстуарий реки предлагается отсечь плотиной длиной 1,8 м, в которой должно быть расположено здание ПЭС с 27 гидроагрегатами Страфло с Dx — 7,6 м, 18 или 15 водопропускных отверстий сечением 12X12 м каждое и два судоходных шлюза с камерами шириной 55 и 25 м.

Для возведения здания ПЭС, водопропускных отверстий и шлюзов способом «стена в грунте» на предварительно подготовленное подводное основание устанавливаются параллельно друг другу отслужившие срок супертанкеры. Пролеты между ними перекрываются шпунтовыми заграждениями. Образовавшееся замкнутое пространство замывается песком. В полученном островке длиной 222 м прорезают траншеи глубиной до 20 м для устройства в них быков здания ПЭС. Траншеи заполняют бентонитом или другим анаг логичным материалом, опускают арматурные каркасы и закачивают бетон. Поперечные стены возводят только в верхней части сооружения, нижняя часть этих стен образует арку, которая ниже, до порога турбинного тракта, перекрывается сборными железобетонными плитами, впоследствии удаляемыми. После того как стены будут возведены выше уровня воды, из образовавшихся ячеек отсасывают грунт и бетонируют горизонтальные элементы здания ПЭС (днищевую плиту, нижнюю и верхнюю часть турбинного водовода). После окончания бетонирования танкеры всплывают и переставляются на следующую позицию, а оставшийся песок размывается.

Как показали расчеты, сооружение ПЭС способом «стена в грунте» на 20% дешевле, чем при выполнении наплавной конструкции ПЭС из металла или железобетона.

Очевидно, этот вывод действителен лишь для условий данного створа [небольшие глубины, скальное дно прикрывается мощным слоем рыхлых отложений (до 12 м)]. Для крупных ПЭС с большим числом агрегатов (Мезенская, Кобекуид, Тугурская, Северн и др.) применение способа «стена в грунте» для устройства протяженных островов практически неосуществимо. Это подтверждается также проектом многоагрегатной ПЭС Северн, где способ «стена в грунте» принят только для судоходных шлюзов, а для здания ПЭС и водопропускной плотины приняты наплавные блоки.

Кроме того, при сравнении обоих способов следует учитывать, что в удаленных районах с суровым климатом (СССР, США, Канада) наплавной способ позволяет также снизить стоимость строительства ПЭС за счет перенесения основных работ в благоприятные климатические условия.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Приливные электростанции

 

Смотрите также:

 

Приливные электростанции. Приливные электростанции преобразуют...

Построенные приливные электростанции во Франции, России, Китае доказывают, что приливную электроэнергию можно производить в промышленных масштабах.

 

Гидроэлектростанция гидроэлектрическая станция ГЭС

Помимо гидроэлектростанций строят еще и г и д р о а к к у м у л и р у ю щ и е электростанции (ГАЭС) и приливные электростанции (ПЭС).

 

Энергия приливов. Возможности получения энергии из океана

В мире эксплуатируются несколько экспериментальных приливных электростанций (ПЭС). У нас в стране на побережье Баринцева моря с 1968 г. работает Кислогубская ПЭС...

 

ПЕРЕДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

ПЕРЕДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. Тип или марка Мощность станции (ква) Напряжение (в) Тип генератора Тип двигателя Вес (т). ЖЭС-9 9 230 СГС-6,25 Л-12 0,35.

 

Электростанции. Передвижная электростанция

...гидроаккумули-рующие и приливные), атомные электростанции; ветроэлектростанции (см. Ветроэнергетическая установка), геотермические электростанции и электростанции с...

 

ПРИРУЧЕНИЕ ПРИЛИВОВ

Вошла в строй Кислогубская ПЭС на Баренцевом море.
Именно на ее примере была предпринята попытка преодолеть «барьер стоимости» приливных электростанций.

 

...строительства: электрические станции тепловые электростанции...

...электрические станции (тепловые электростанции, гидроэлектрические станции, гидроаккумулирующие электростанции,атомные электростанции, приливные...

 

Первая электростанция. КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА...

В мире эксплуатируются несколько экспериментальных приливных электростанций (ПЭС). У нас в стране на побережье Баринцева моря с 1968 г. работает Кислогубская ПЭС...

 

ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ. Гидроаккумулирующие...

Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие и приливные электростанции. Отдельные ГЭС или каскады ГЭС, как правило, работают в энергосистеме...

 

Последние добавления:

 

Справочник агронома  ШЛИФОВКА И ПОЛИРОВКА СТЕКЛА Производство комбикормов  Соболь   Меховые шапки  Арматура и бетон 

Облицовочные работы — плиточные и мозаичные   Огнеупоры  Древесные отходы   Производство древесноволокнистых плит

  Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков   Плотничьи работы Паркет   Деревянная мебель  Защитное лесоразведение