Файл: Попов, В. Л. Проектирование подземных сооружений в системе деривационных ГЭС учеб. пособие.pdf

- 179 -

Г л а в а УП

ПОДЗЕМНЫЕ ЗДАНИЯ ГЭС

I. Основные типы зданий ГЭС

В здании гидроэлектростанции размещается основное силовое оборудование; гидротурбины, гидрогенераторы, а для обеспече­ ния их надежной работы, управления, обслуживания и ремонта - необходимое вспомогательное оборудование и системы (пульт управления, автоматика, средства зашиты, распределительные устройства, мастерские, транспорт и д р .). Оборудование должно размещаться наиболее удобно и рационально, иметь минимальные размеры и вес, требовать в процесое эксплуатации минимальных затрат труда.

Большой диапазон напоров, различные горно-геологичеокие, гидрогеологические и климатические условия, различные типы устанавливаемых гидротурбин требуют применения разных типов зданий ГЭС: русловых, приплотинных и деривационных, а также специальных типов зданий. Различные условия в местах строи­ тельства гидроэлектростанций на позволяют выработать единый,

чения.

Выбор типа зданий гидроэлектростанций и определение их размеров производится на ооновайии сравнительных технико-эко­ номических расчетов о учетом воех местных условий,

.• По типу установленного турбинного оборудования различают здания о вертикальными или горизонтальными турбинами, реактив­ ными или активными турбинами. Кроме того,~по расположению относительно поверхности земли здания бывают наземными, полуподземными и подземными.

- 180 -

Здание ГЭС условно можно разделить на три части; подвод­ ную (гидротехническую), надводную и блок монтажной площадки.

Подводной частью здания считают ту, которая располагается нике уровня нижнего бьефа. В подводной части, являющейся основной частью здания ГЭС, располагается проточная часть агрегата (тур­ бинный водовод, турбинная камера, отсасывающая труба), турбин­ ное оборудование и ряд вспомогательных устройств станции.

К вспомогательным устройствам относятся сиотемы маояяного хозяйства, технического водоснабжения, осушения проточной части агрегатов, дренажа и др. Для их размещения используются помеще­ ния над диффузорами отсасывающих труб и между агрегатами. Кон­ структивно вся подводная часть зданий гидроэлектростанций всех типов выполняется из бетона и железобетона.

На всех гидроэлектростанциях, за исключением одноагрегат­ ных, здание ГЭС состоит из повторяющихся по числу агрегатов блоков, часто называемых агрегатными, одинаковых размеров и кон­ струкций .

В надводной части здания располагаются гидрогенераторы, силовые трансформаторы, крановое оборудование машинного зала, затворов и ремонтного ограждения отсасывающих труб, вспомога­ тельное и другое оборудование. Помещение надводной части часто называют машинным залом ГЭС.

Монтажная площадка предназначается для сборки оборудования, поступающего на гидроэлектростанцию в период строительства и проведения ремонтных работ в процессе эксплуатации. На монтаж­

водится непосредственно на монтажную площадку по подъездным пу­ тям, проложенным в транспортном туннеле. Если подземное здание 1ЭС сообщается с земной поверхностью вертикальным стволом, то подъездные пути заканчиваются на земной поверхности у устья ствола, где размещается перегрузочный кран.

- 182 -

Весьма разнообразные системы гидравлических турбин распре­

Колесо 5 реактивной турбины (рио.52,6) помешается в за­ крытом пространстве, в котором вода под давлением, большим атмосферного, поступает из окружающего колеоа многолопаточного

Активные гидравлические турбины (рис.52,а) строятся пре­ имущественно в виде ковшевых, представляющих собой диск, на окружности которого насажены лопасти в виде двойных ковшей. Направляющий аппарат имеет вид сопел круглого сечения, число их может доходить до 6 , однако чаото делают турбины только с одним соплом. Регулирование раохода воды, а следовательно, и мощности активной турбины производится иглами, вдвигаемыми в сопло изнутри и уменьшающими сечение их выходных отверстий.

Ковшевые турбины обычно применяются при напорах 250-1800 м. Реактивные гидравлические турбины строятся трех систем:

радиадьно-ооевые (лопастные), пропеллерные (жесткокрыяовые) и поворотно-лопаствые (крыловые). Рабочее колесо радиально­ осевой турбины может находиться на вертикальном или гори^

зонтальном валу. У пропеллерной турбины лопасти жестко прикреп­ лены к втулке. Эти .турбины обычно имеют вертикальный вал и строятся небольшой мощности. На мошвнх ставциях применяются по­ воротно-лопастные турбины. Поворот лопастей происходит на ходу

- 103 Г-

машины оообым механизмом (маолянЫм сервомотором), Поворотно-ло- ваотные турбины мощностью 100 тыо, квт и выше о колеоами, диа­ метр которых доходит до 9 м, имеют обычно вертикальный вал.

Подвод воды к гидравлическим турбинам осуществляют при по­ мощи турбинных водоводов. На деривационных гидроэлектростанциях турбинные водоводы располагают на поверхности земли в виде на­ порных трубопроводов или под землей в виде напорных шахт и тун­ нелей. Турбинные водоводы могут подводиться к зданию ГЭС фрон­ тально, под угЬом к продольной оси здания ГЭС и параллельно. Кроме того, подвод воды к турбинам может быть запроектирован по схеме раздельного питания турбин (рио.53, схемы 1,П,Ш)( когда к каждой турбине вода подводится индивидуальным водоводом; по схе­ ме группового питания (схемы 1У, У, У1), когда к нескольким тур­ бинам вода подводится о помощью одного водовода, который вблизи здания ГЭС разветвляется на неоколько водоводов меньшего диамет­ ра в ооответотвии о числом питаемых турбин, и когда подвод воды к турбине осуществляется двумя водоводами (схема УП).

Для включения и отключения, а также регулирования турбин применяются затворы, которые подразделяются на основные, ремонт­ ные п аварийные, В качестве аварийных и ремонтных для турбинных водоводов применяются диоковые и шаровые затворы, Диоковыв затво­ ры перекрывают водоводы самых разнообразных диаметров (от 0,5 до

6,25 м) при напорах от 25 до 810 м. Широкому применению дисковых затворов способствуют простота конструкции, надежность в эксплуа­ тации, малые габариты и относительно небольшой вес. Основным недо­ статком диоковых затворов являютоя потери напора при обтекании диска потоком воды.

Этого недостатка на имеют шаровые затворы, которые обычно ■ применяются при высоких напорах (от 200 до 1800 м ). Оововными недостатками шаровых затворов являются большие габариты, значи­ тельный вес и высокая стоимооть.

Существенной частью всех реактивных турбин является всаоывающая ( отсасывающая)v Труба, которая имеет двоякое назначение. Во-первых, ее наличие позволяет подвесить рабочее колесо турбины выше уровня нижнего бьефа, не теряя напора высоты всасывания. Во-

- IB5 -

Для преобразования механический анергии гидравлической турбины в электричеокую применяют Гидрогенераторы. На гидро­ электростанциях, как правило, устанавливают синхронные, трех­ фазные гидрогенераторы, которые спариваются о гидротурбинами, образуя гидроагрегаты.

Основными элементами гидрогенераторов, обеспечивающими преобразование энергии, являйтоя ротор и оТатор. Ротор представ­ ляет собой подвижную чаоть гидрогенератора и состоит из ступицы, насаженной на вал, остова и обода, на кртором укреплены полюоы. Каждый полюо представляет собой электромагнит. Концу обмоток по­ люсов выводятся на токосъемные кольца, к которым подводится по­ стоянный ток возбуждения. Отатор являвтоя неподвижной частью ге ­ нератора и оснащен обмоткой, в которой возникает электрический ток.

Опорные конструкции гидрогенераторов соотоят .из двух видов подшипников; радиальных, воспринимающих нагрузки, перпен­ дикулярные к оси вала, и упорных (подпятников), воспринимающих осевые нагрузки. D вертикальных гидрогенераторах вео воех вра­ щающихся частей генератора воспринимается подпятником, а ради­ альные подшипники выполняют роль Направляющих, Подпятники вер­

тикальных гидрогенераторов воспринимают огромные осевые усилия,

NreH = Р COd tf .