Σύμφωνα με τον Κώδικα Αντιπαγωτικού Σχεδιασμού Υδραυλικών Κατασκευών, το σκυρόδεμα F400 θα πρέπει να χρησιμοποιείται για τα σημαντικά, σοβαρά παγωμένα και δύσκολα στην επισκευή μέρη των κατασκευών σε περιοχές με έντονο κρύο (το σκυρόδεμα θα πρέπει να είναι σε θέση να αντέξει 400 κύκλους ψύξης-απόψυξης). Σύμφωνα με αυτήν την προδιαγραφή, το σκυρόδεμα F400 θα πρέπει να χρησιμοποιείται για την πλάκα πρόσοψης και την πλάκα ποδιού πάνω από τη στάθμη νεκρού νερού του άνω φράγματος λιθόστρωσης της δεξαμενής του Αντλιοηλεκτρικού Σταθμού Huanggou, την περιοχή διακύμανσης της στάθμης του νερού στην είσοδο και έξοδο της άνω δεξαμενής, την περιοχή διακύμανσης της στάθμης του νερού στην είσοδο και έξοδο της κάτω δεξαμενής και άλλα μέρη. Πριν από αυτό, δεν υπήρχε προηγούμενο για την εφαρμογή του σκυροδέματος F400 στην εγχώρια υδροηλεκτρική βιομηχανία. Για την παρασκευή σκυροδέματος F400, η ομάδα κατασκευής διερεύνησε εγχώρια ερευνητικά ινστιτούτα και κατασκευαστές προσμίξεων σκυροδέματος με πολλούς τρόπους, ανέθεσε σε επαγγελματικές εταιρείες να διεξάγουν ειδική έρευνα, παρασκεύασε σκυρόδεμα F400 με την προσθήκη πυριτικής παιπάλης, παράγοντα συμπαρασυρμού αέρα, παράγοντα μείωσης νερού υψηλής απόδοσης και άλλων υλικών και το εφάρμοσε στην κατασκευή του Αντλιοηλεκτρικού Σταθμού Huanggou.
Επιπλέον, σε περιοχές με έντονο κρύο, εάν το σκυρόδεμα που έρχεται σε επαφή με το νερό έχει μικρές ρωγμές, το νερό θα διεισδύσει στις ρωγμές τον χειμώνα. Με τον συνεχή κύκλο ψύξης-απόψυξης, το σκυρόδεμα θα καταστραφεί σταδιακά. Η πλάκα από σκυρόδεμα του κύριου φράγματος της άνω δεξαμενής του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια παίζει ρόλο στη συγκράτηση του νερού και στην πρόληψη της διαρροής. Εάν υπάρχουν πολλές ρωγμές, η ασφάλεια του φράγματος θα μειωθεί σημαντικά. Η ομάδα κατασκευής του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou έχει αναπτύξει ένα είδος σκυροδέματος ανθεκτικό στις ρωγμές - προσθέτοντας παράγοντα διαστολής και ίνες πολυπροπυλενίου κατά την ανάμειξη σκυροδέματος για να μειώσει την εμφάνιση ρωγμών στο σκυρόδεμα και να βελτιώσει περαιτέρω την αντοχή στον παγετό της πλάκας από σκυρόδεμα.
Τι γίνεται αν υπάρχουν ρωγμές στην επιφάνεια του φράγματος από σκυρόδεμα; Η ομάδα κατασκευής έχει επίσης τοποθετήσει μια γραμμή αντοχής στον παγετό στην επιφάνεια του πάνελ - χρησιμοποιώντας πολυουρία που ξύνεται με το χέρι ως προστατευτική επίστρωση. Η πολυουρία που ξύνεται με το χέρι μπορεί να διακόψει την επαφή μεταξύ σκυροδέματος και νερού, να επιβραδύνει την ανάπτυξη ζημιών από την κατάψυξη-απόψυξη της πλάκας σκυροδέματος και επίσης να αποτρέψει άλλα επιβλαβή συστατικά στο νερό από τη διάβρωση του σκυροδέματος. Έχει τις λειτουργίες της αδιαβροχοποίησης, της αντιγήρανσης, της αντοχής στην κατάψυξη-απόψυξη κ.λπ.
Η πλάκα πρόσοψης του φράγματος από σκυρόδεμα με πετραδάκια δεν χυτεύεται μονομιάς, αλλά κατασκευάζεται σε τμήματα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια δομική σύνδεση μεταξύ κάθε τμήματος του πάνελ. Η συνήθης αντιδιαρροϊκή επεξεργασία είναι η κάλυψη μιας ελαστικής πλάκας κάλυψης στη δομική σύνδεση και η στερέωσή της με βίδες διαστολής. Το χειμώνα, σε περιοχές με έντονο κρύο, η περιοχή της δεξαμενής θα υποστεί παχύτερο πάγο και το εκτεθειμένο τμήμα του μπουλονιού διαστολής θα παγώσει μαζί με το στρώμα πάγου, προκαλώντας ζημιά από την απομάκρυνση του πάγου. Ο Σταθμός Αντλιοστάσιου Αποθήκευσης Huanggou υιοθετεί καινοτόμα μια δομή τύπου συμπιέσιμης επίστρωσης, η οποία λύνει το πρόβλημα των δομικών συνδέσεων που έχουν υποστεί ζημιά από την απομάκρυνση του πάγου. Στις 20 Δεκεμβρίου 2021, η πρώτη μονάδα του Σταθμού Αντλιοστάσιου Αποθήκευσης Huanggou θα τεθεί σε λειτουργία για την παραγωγή ενέργειας. Η χειμερινή λειτουργία απέδειξε ότι αυτός ο τύπος δομής μπορεί να αποτρέψει τη ζημιά των δομικών συνδέσεων των πάνελ που προκαλούνται από το τράβηγμα του πάγου ή την εξώθηση από την διαστολή του παγετού.
Προκειμένου να ολοκληρωθεί η κατασκευή του έργου το συντομότερο δυνατό, η ομάδα κατασκευής προσπάθησε να πραγματοποιήσει χειμερινές εργασίες. Παρόλο που δεν υπάρχει σχεδόν καμία πιθανότητα χειμερινών εργασιών σε εξωτερικούς χώρους, το υπόγειο εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας, η σήραγγα μεταφοράς νερού και άλλα κτίρια του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια είναι βαθιά θαμμένα στο υπέδαφος και έχουν κατασκευαστικές συνθήκες. Αλλά πώς να χυθεί σκυρόδεμα το χειμώνα; Η ομάδα κατασκευής θα τοποθετήσει μονωτικές πόρτες για όλα τα ανοίγματα που συνδέουν τα υπόγεια σπήλαια και το εξωτερικό και θα εγκαταστήσει ανεμιστήρες θερμού αέρα 35kW στο εσωτερικό των θυρών. Το σύστημα ανάμειξης σκυροδέματος είναι εντελώς κλειστό και οι εγκαταστάσεις θέρμανσης έχουν τοποθετηθεί σε εσωτερικούς χώρους. Πριν από την ανάμειξη, πλύνετε το σύστημα ανάμειξης σκυροδέματος με ζεστό νερό. Υπολογίστε την ποσότητα των χονδρόκοκκων και λεπτών αδρανών υλικών το χειμώνα ανάλογα με την ποσότητα χωματουργικών εργασιών σκυροδέματος που απαιτείται για τη χειμερινή έκχυση και μεταφέρετέ τα στη σήραγγα για αποθήκευση πριν από το χειμώνα. Η ομάδα κατασκευής θερμαίνει επίσης τα αδρανή υλικά πριν από την ανάμειξη και τοποθετεί «βαμβακερά ρούχα» σε όλα τα φορτηγά αναμικτήρων που μεταφέρουν σκυρόδεμα για να διασφαλίσει ότι η θερμοκρασία διατηρείται κατά τη μεταφορά του σκυροδέματος. Μετά την αρχική πήξη της έκχυσης σκυροδέματος, η επιφάνεια του σκυροδέματος θα καλυφθεί με θερμομονωτικό κάλυμμα και, εάν είναι απαραίτητο, θα καλυφθεί με ηλεκτρική κουβέρτα για θέρμανση. Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα κατασκευής ελαχιστοποίησε τον αντίκτυπο του κρύου καιρού στην κατασκευή του έργου.
Διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας των αντλιοστασιών σε περιοχές με έντονο κρύο
Όταν ο σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια αντλεί νερό ή παράγει ηλεκτρική ενέργεια, η στάθμη του νερού στις άνω και κάτω δεξαμενές αλλάζει συνεχώς. Τον κρύο χειμώνα, όταν ο σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια έχει καθημερινά λειτουργικές εργασίες, σχηματίζεται ένα πλωτό στρώμα πάγου στο κέντρο της δεξαμενής και ένας δακτύλιος από θρυμματισμένο πάγο στο εξωτερικό. Το κάλυμμα πάγου δεν θα έχει μεγάλο αντίκτυπο στη λειτουργία του σταθμού παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια, αλλά εάν το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας δεν χρειάζεται τον σταθμό παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι άνω και κάτω δεξαμενές ενδέχεται να είναι παγωμένες. Αυτή τη στιγμή, αν και υπάρχει αρκετό νερό στη δεξαμενή του σταθμού παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια, το υδάτινο σώμα δεν μπορεί να ρέει λόγω της αδυναμίας σύνδεσης με την ατμόσφαιρα και η αναγκαστική λειτουργία θα φέρει κινδύνους για την ασφάλεια στις δομές ύδρευσης και στον εξοπλισμό και τις εγκαταστάσεις της μονάδας.
Η ομάδα κατασκευής διεξήγαγε μια ειδική μελέτη σχετικά με τον τρόπο χειμερινής λειτουργίας των αντλιοστασιών. Η έρευνα δείχνει ότι η λειτουργία διανομής είναι το κλειδί για την ασφαλή λειτουργία των αντλιοστασιών τον χειμώνα. Τον κρύο χειμώνα, τουλάχιστον μία μονάδα παράγει ηλεκτρική ενέργεια ή αντλεί νερό για περισσότερες από 8 ώρες κάθε μέρα, γεγονός που μπορεί να αποτρέψει τον σχηματισμό πλήρους πάγου στη δεξαμενή. Όταν η διανομή του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας δεν μπορεί να πληροί τις παραπάνω προϋποθέσεις, θα πρέπει να λαμβάνονται μέτρα κατά του πάγου και του σπάσιμο του πάγου.
Προς το παρόν, υπάρχουν τρία κύρια μέτρα κατά του πάγου και του σπασίματος του πάγου για τις δεξαμενές και τα φρεάτια των αντλιοστασιακών μονάδων παραγωγής ενέργειας: τεχνητό σπάσιμο πάγου, φούσκωμα με αέριο υψηλής πίεσης και σπάσιμο πάγου με έκπλυση αντλίας νερού.
Το κόστος της μεθόδου τεχνητού σπασίματος πάγου είναι χαμηλό, αλλά ο χρόνος λειτουργίας του προσωπικού είναι μεγάλος, ο κίνδυνος είναι υψηλός και τα ατυχήματα ασφαλείας είναι εύκολα να συμβούν. Η μέθοδος φουσκώματος αερίου υψηλής πίεσης είναι η χρήση του πεπιεσμένου αέρα που εκτοξεύεται από τον συμπιεστή αέρα στα βαθιά νερά για την εκτόξευση μιας ισχυρής ροής ζεστού νερού, η οποία μπορεί να λιώσει το στρώμα πάγου και να αποτρέψει τον σχηματισμό νέου στρώματος πάγου. Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια Huanggou υιοθετεί τη μέθοδο έκπλυσης με αντλία νερού και σπασίματος πάγου, δηλαδή η υποβρύχια αντλία χρησιμοποιείται για την άντληση των βαθέων υδάτων και στη συνέχεια το νερό εκτοξεύεται μέσω της οπής εκτόξευσης στον σωλήνα εκτόξευσης για να σχηματίσει μια συνεχή ροή νερού, έτσι ώστε να αποφευχθεί το πάγωμα της τοπικής επιφάνειας του νερού.
Η είσοδος επιπλέοντος πάγου στο πέρασμα ροής αποτελεί έναν ακόμη κίνδυνο για τον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια κατά τη χειμερινή λειτουργία, ο οποίος μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε υδραυλικούς στροβίλους και άλλο μηχανολογικό εξοπλισμό. Στην αρχή της κατασκευής του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές μοντέλου και η κρίσιμη ταχύτητα του επιπλέοντος πάγου που εισέρχεται στο κανάλι υπολογίστηκε σε 1,05 m/s. Προκειμένου να μειωθεί η ταχύτητα ροής, ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou σχεδίασε το τμήμα εισόδου και εξόδου ώστε να είναι αρκετά μεγάλο και έθεσε τα τμήματα παρακολούθησης της ταχύτητας ροής και της θερμοκρασίας σε διαφορετικά υψόμετρα της εισόδου και της εξόδου. Μετά από χειμερινή παρακολούθηση, το προσωπικό του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής δεν εντόπισε επιπλέοντα πάγο να εισέρχεται στο πέρασμα ροής.
Η περίοδος προετοιμασίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou ξεκινά τον Ιανουάριο του 2016. Η πρώτη μονάδα θα τεθεί σε λειτουργία για παραγωγή ενέργειας στις 20 Δεκεμβρίου 2021 και η τελευταία μονάδα θα τεθεί σε λειτουργία για παραγωγή ενέργειας στις 29 Ιουνίου 2022. Η συνολική διάρκεια κατασκευής του έργου είναι έξιμισι χρόνια. Σε σύγκριση με τον ίδιο τύπο έργων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια στην Κίνα, η διάρκεια κατασκευής του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou δεν έχει καθυστερήσει, επειδή βρίσκεται σε περιοχές με έντονο κρύο. Μετά τη δοκιμασία ενός κρύου χειμώνα, όλες οι υδραυλικές κατασκευές, ο εξοπλισμός και οι εγκαταστάσεις του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια Huanggou λειτουργούν κανονικά. Συγκεκριμένα, η μέγιστη διαρροή πίσω από το φράγμα από σκυρόδεμα της άνω δεξαμενής είναι μόνο 4,23 L/s και ο δείκτης διαρροής βρίσκεται στο κορυφαίο επίπεδο μεταξύ των χωμάτινων φραγμάτων της ίδιας κλίμακας στην Κίνα. Η μονάδα ξεκινά με την αποστολή, ανταποκρίνεται γρήγορα και λειτουργεί σταθερά. Αναλαμβάνει τα καθήκοντα του Northeast Power Grid για την κάλυψη της αιχμής το καλοκαίρι, τον χειμώνα και τα σημαντικά φεστιβάλ, και διασφαλίζει την ασφαλή και σταθερή λειτουργία του Northeast Power Grid.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Νοεμβρίου 2022
