Съгласно Кодекса за проектиране на хидротехнически съоръжения против замръзване, бетон F400 трябва да се използва за частите от конструкциите, които са важни, силно замръзнали и трудни за ремонт в райони с тежки студове (бетонът трябва да може да издържи 400 цикъла на замръзване-размразяване). Съгласно тази спецификация, бетон F400 трябва да се използва за лицевата плоча и долната плоча над нивото на мъртвата вода на горния насипен язовир на резервоара на помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангу, зоната на колебание на нивото на водата на входа и изхода на горния резервоар, зоната на колебание на нивото на водата на входа и изхода на долния резервоар и други части. Преди това не е имало прецедент за приложението на бетон F400 в местната хидроенергийна индустрия. За да приготви бетон F400, строителният екип проучи многобройни местни изследователски институти и производители на добавки за бетон, повери на професионални компании да извършат специални изследвания, приготви бетон F400 чрез добавяне на силициев диоксид, въздуховвличащ агент, високоефективен агент за намаляване на водата и други материали и го приложи при изграждането на помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангу.
Освен това, в райони с тежки студове, ако бетонът, който е в контакт с вода, има леки пукнатини, водата ще проникне в пукнатините през зимата. При непрекъснатия цикъл на замръзване и размразяване, бетонът постепенно ще се разрушава. Бетонната лицева плоча на главния язовир на горния резервоар на помпено-акумулиращата електроцентрала играе ролята на задържане на вода и предотвратяване на просмукване. Ако има много пукнатини, безопасността на язовира ще бъде сериозно намалена. Строителният екип на помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангуоу е разработил вид бетон, устойчив на пукнатини – добавяйки разширителен агент и полипропиленови фибри при смесването на бетона, за да се намали появата на пукнатини в бетона и допълнително да се подобри устойчивостта на замръзване на бетона на лицевата плоча.
Ами ако има пукнатини по бетонната повърхност на язовира? Строителният екип е поставил и линия за устойчивост на замръзване върху повърхността на панела, използвайки ръчно остъргана полиурея като защитно покритие. Ръчно остърганата полиурея може да прекъсне контакта между бетона и водата, да забави развитието на повреди от замръзване и размразяване на бетонната повърхност на плочата, а също така да предотврати ерозията на бетона от други вредни съставки във водата. Тя има функциите на водоустойчивост, защита от стареене, устойчивост на замръзване и размразяване и др.
Лицевата плоча на бетонната каменно-насипна язовирна стена не се отлива наведнъж, а се изгражда на секции. Това води до структурна фуга между всяка панелна секция. Обичайната обработка против просмукване е покриването на структурната фуга с гумена покривна плоча и закрепването ѝ с разширителни болтове. През зимата в райони с тежки студове зоната на резервоара ще бъде подложена на по-дебело заледяване и откритата част на разширителния болт ще замръзне заедно със слоя лед, което ще причини щети от издърпване на лед. Помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангуоу иновативно използва компресируема структура на покритието, която решава проблема с повредените структурни фуги от издърпване на лед. На 20 декември 2021 г. първият блок на помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангуоу ще бъде пуснат в експлоатация за производство на електроенергия. Зимна експлоатация доказа, че този тип конструкция може да предотврати повреда на структурните фуги на панелите, причинена от издърпване на лед или екструдиране чрез замръзване.
За да завършат строителството на проекта възможно най-бързо, строителният екип се опита да извърши зимно строителство. Въпреки че почти няма възможност за зимно строителство на открито, подземната електроцентрала, тунелът за пренос на вода и други сгради на помпено-акумулиращата електроцентрала са дълбоко заровени под земята и имат строителни условия. Но как да се излива бетон през зимата? Строителният екип трябва да постави изолационни врати за всички отвори, свързващи подземните пещери с външната среда, и да монтира вентилатори за горещ въздух с мощност 35 kW вътре във вратите; системата за смесване на бетон е напълно затворена, а отоплителните съоръжения са разположени на закрито. Преди смесване, системата за смесване на бетона трябва да се измие с гореща вода; количеството едри и фини агрегати през зимата трябва да се изчисли според количеството бетонни земни работи, необходими за зимното изливане, и да се транспортират до тунела за съхранение преди зимата. Строителният екип също така загрява агрегатите преди смесване и поставя „памучно подплатени дрехи“ на всички бетономешалки, транспортиращи бетона, за да се гарантира поддържането на температурата по време на транспортирането на бетона; След първоначалното втвърдяване на изливането на бетона, бетонната повърхност трябва да се покрие с топлоизолационно одеяло и, ако е необходимо, да се покрие с електрическо одеяло за отопление. По този начин строителният екип минимизира влиянието на студеното време върху строителството на проекта.
Осигуряване на безопасна експлоатация на помпено-акумулиращи електроцентрали в райони с тежки студове
Когато помпено-акумулиращата електроцентрала (ПАЦ) изпомпва вода или генерира електричество, нивото на водата в горните и долните резервоари ще се променя постоянно. През студената зима, когато ПАЦ има ежедневни работни задачи, в центъра на резервоара ще се образува плаваща ледена покривка, а отвън ще се образува пръстен от натрошен леден пояс. Ледената покривка няма да окаже голямо влияние върху работата на ПАЦ, но ако енергийната система не се нуждае от ПАЦ за продължителна работа, горните и долните резервоари могат да замръзнат. В този случай, въпреки че има достатъчно вода в резервоара на ПАЦ, водният басейн не може да тече поради невъзможността за връзка с атмосферата, а принудителната работа ще доведе до рискове за безопасността на водоснабдителните съоръжения и оборудването и съоръженията на агрегата.
Строителният екип проведе специално проучване на зимния режим на работа на помпено-акумулиращите електроцентрали. Изследването показва, че диспечерската работа е ключът към осигуряване на безопасната работа на помпено-акумулиращите електроцентрали през зимата. В студените зимни условия поне един агрегат генерира електричество или изпомпва вода повече от 8 часа всеки ден, което може да предотврати образуването на пълна ледена шапка върху резервоара. Когато диспечерската работа на електропреносната мрежа не може да отговори на горепосочените условия, трябва да се вземат мерки против заледяване и за разбиване на леда.
Понастоящем съществуват три основни мерки против заледяване и разбиване на лед за резервоари и кладенци на помпено-акумулиращи електроцентрали: изкуствено разбиване на лед, напомпване с газ под високо налягане и промиване с водна помпа за разбиване на лед.
Цената на метода за изкуствено разбиване на лед е ниска, но времето за работа на персонала е дълго, рискът е висок и е лесно да се случат инциденти, свързани с безопасността. Методът за напомпване с газ под високо налягане е използването на сгъстен въздух, изхвърлен от въздушния компресор в дълбоките води, за да се изхвърли силен поток топла вода, който може да разтопи ледения слой и да предотврати образуването на нов леден слой. Помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангу използва метода на промиване с водна помпа и разбиване на леда, т.е. потопяемата помпа се използва за изпомпване на дълбоките води, а след това водата се изхвърля през отвора за струя на тръбата за струя, за да се образува непрекъснат поток вода, за да се предотврати заледяването на местната водна повърхност.
Навлизането на плаващ лед в канала за потока е друг риск за помпено-акумулиращата електроцентрала (ПАВ) при зимна експлоатация, тъй като може да повреди хидравличните турбини и друго механично оборудване. В началото на строителството на ПАВ-акумулиращата електроцентрала Хуангу бяха проведени моделни тестове и критичната скорост на плаващ лед, навлизащ в канала, беше изчислена на 1,05 м/с. За да се намали скоростта на потока, ПАВ-акумулиращата електроцентрала Хуангу е проектирала входното и изходното сечение достатъчно големи и е поставила секциите за наблюдение на скоростта на потока и температурата на различни височини на входа и изхода. След зимен мониторинг персоналът на електроцентралата не е открил плаващ лед, навлизащ в канала за потока.
Подготвителният период за помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангуоу започва от януари 2016 г. Първият блок ще бъде пуснат в експлоатация за производство на електроенергия на 20 декември 2021 г., а последният блок ще бъде пуснат в експлоатация за производство на електроенергия на 29 юни 2022 г. Общият период на строителство на проекта е шест години и половина. В сравнение с подобни проекти за помпено-акумулиращи електроцентрали в Китай, периодът на строителство на помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангуоу не изостава, тъй като е разположена в райони с тежки студове. След изпитанието на студена зима, всички хидравлични конструкции, оборудване и съоръжения на помпено-акумулиращата електроцентрала Хуангуоу работят нормално. По-специално, максималният теч зад бетонно-скалния язовир на горния резервоар е само 4,23 л/сек, а индексът на течове е на водещо ниво сред скално-земните язовири от същия мащаб в Китай. Агрегатът стартира диспечирано, реагира бързо и работи стабилно. Той изпълнява задачите на Североизточната електроенергийна мрежа, за да посрещне пиковите натоварвания през лятото, зимата и важните празници, и осигурява безопасната и стабилна работа на Североизточната електроенергийна мрежа.
Време на публикуване: 17 ноември 2022 г.
