Samkvæmt reglugerð um frostvarnarhönnun á vatnsvirkjum skal nota F400 steypu fyrir þá hluta mannvirkja sem eru mikilvægir, mjög frosnir og erfitt að gera við á mjög köldum svæðum (steypan skal þola 400 frost-þíðingarlotur). Samkvæmt þessari forskrift skal nota F400 steypu fyrir framhlið og táplötu fyrir ofan dauðvatnsborð efri hluta lónsins við grjótfyllingarstíflu Huanggou dæluvirkjunarinnar, sveiflusvæði vatnsborðs við inntak og úttak efri lónsins, sveiflusvæði vatnsborðs við inntak og úttak neðri lónsins og aðra hluta. Áður en þetta gerðist voru engin fordæmi fyrir notkun F400 steypu í innlendum vatnsaflsvirkjunum. Til að undirbúa F400 steypu rannsakaði byggingarteymið innlendar rannsóknarstofnanir og framleiðendur steypublöndunarefna á marga vegu, fól fagfyrirtækjum að framkvæma sérstakar rannsóknir, undirbjó F400 steypu með því að bæta við kísilreyk, loftbólstruðu efni, afkastamiklu vatnslækkandi efni og öðrum efnum og notaði það við byggingu Huanggou dæluvirkjunarinnar.
Auk þess, á svæðum þar sem mikil kuldi myndast, ef steypan kemst í snertingu við vatn, mun vatnið smjúga inn í sprungurnar á veturna. Með stöðugu frost-þíðingarferlinu mun steypan smám saman eyðileggjast. Steypuplata aðalstíflunnar í efri lóni dælugeymsluvirkjunarinnar gegnir hlutverki vatnsheldingar og varnar gegn leka. Ef margar sprungur eru mun öryggi stíflunnar minnka verulega. Byggingarteymi Huanggou dælugeymsluvirkjunarinnar hefur þróað sprunguþolna steypu - með því að bæta við þensluefni og pólýprópýlentrefjum við blöndun steypu til að draga úr sprungum í steypu og bæta enn frekar frostþol steypuplatna.
Hvað ef sprungur eru á steypuhlið stíflunnar? Byggingarteymið hefur einnig sett upp frostþolslínu á yfirborði spjaldsins – með því að nota handskrapað pólýúrea sem verndarhúð. Handskrapað pólýúrea getur rofið snertingu milli steypu og vatns, hægt á frost-þíðuskemmdum á framhlið steypu og einnig komið í veg fyrir að önnur skaðleg innihaldsefni í vatninu tæri steypuna. Það hefur eiginleika eins og vatnsheldni, öldrunarvörn, frostþíðuþol o.s.frv.
Framhlið steinsteyptrar stíflu er ekki steypt í einu, heldur smíðuð í köflum. Þetta leiðir til samskeyta milli hvers hluta burðarvirkisins. Algeng meðferð til að koma í veg fyrir leka er að hylja samskeytin með gúmmíplötu og festa þau með þensluboltum. Á veturna, á mjög köldum svæðum, verður lónsvæðið fyrir þykkari ísingu og sá hluti þensluboltans sem ber á vör frýs saman við íslagið og veldur skemmdum vegna ísdráttar. Huanggou dæluvirkjun notar nýstárlega þjappanlega húðunarbyggingu sem leysir vandamálið með skemmdum á burðarvirkjum vegna ísdráttar. Þann 20. desember 2021 verður fyrsta eining Huanggou dæluvirkjunar tekin í notkun til orkuframleiðslu. Vetrarrekstur hefur sannað að þessi gerð burðarvirkis getur komið í veg fyrir skemmdir á samskeytum burðarvirkja vegna ísdráttar eða frostþenslu.
Til að ljúka framkvæmdum eins fljótt og auðið er reyndi byggingarteymið að framkvæma vetrarframkvæmdir. Þó að nánast engin möguleiki sé á vetrarframkvæmdum utandyra eru neðanjarðarstöðvarinnar, vatnsflutningsgöngin og aðrar byggingar dælugeymslustöðvarinnar djúpt grafnar neðanjarðar og hafa byggingarskilyrði. En hvernig á að steypa á veturna? Byggingarteymið skal setja einangrunarhurðir fyrir allar opanir sem tengja neðanjarðarhellurnar við utandyra og setja upp 35 kW heitaloftviftur inni í hurðunum; Steypublandakerfið er alveg lokað og hitunaraðstöður eru settar upp innandyra. Áður en steypukerfið er blandað skal þvo það með heitu vatni; Reikna magn grófra og fínna möls á veturna í samræmi við magn steypujarðvinnu sem þarf til vetrarsteypu og flytja það í göngin til geymslu fyrir veturinn. Byggingarteymið hitar einnig mölsefnin fyrir blöndun og setur „bómullarföt“ á alla hrærivélar sem flytja steypu til að tryggja að hitastigið haldist við steypuflutning; Eftir fyrstu hörðnun steypusteypunnar skal steypuyfirborðið þakið einangrunarteppi og, ef nauðsyn krefur, þakið rafmagnsteppi til upphitunar. Þannig lágmarkaði byggingarteymið áhrif kulda á framkvæmdir.
Að tryggja öruggan rekstur dælugeymsluvirkjana á svæðum með miklum kulda
Þegar dæluvirkjun dælir vatni eða framleiðir rafmagn breytist vatnsborð efri og neðri lóna stöðugt. Á köldum vetrum, þegar dæluvirkjunin er í rekstri daglega, myndast fljótandi ísbreiða í miðju lónsins og hringur úr muldum ísbelti myndast fyrir utan. Ísþekjan mun ekki hafa mikil áhrif á rekstur dæluvirkjunarinnar, en ef raforkukerfið þarf ekki að keyra dæluvirkjunina í langan tíma geta efri og neðri lónin frosið. Þó að nægilegt vatn sé í lóni dæluvirkjunarinnar getur vatnið ekki runnið vegna þess að það kemst ekki í samband við andrúmsloftið og nauðungarreksturinn mun skapa öryggisáhættu fyrir vatnsveitumannvirki og búnað og aðstöðu eininga.
Byggingarteymið framkvæmdi sérstaka rannsókn á vetrarrekstrarháttum dælugeymsluvirkjana. Rannsóknin sýnir að dreifingaraðgerðin er lykillinn að því að tryggja öruggan rekstur dælugeymsluvirkjana á veturna. Á köldum vetrum framleiðir að minnsta kosti ein eining rafmagn eða dælir vatni í meira en 8 klukkustundir á dag, sem getur komið í veg fyrir að lónið myndi heilan ís. Þegar dreifing raforkukerfisins uppfyllir ekki ofangreind skilyrði skal grípa til aðgerða gegn ísingu og ísbroti.
Sem stendur eru þrjár helstu aðgerðir til að koma í veg fyrir ís og ísbrot í lónum og lokabrunnum dælugeymsluvirkjana: gerviísbrot, háþrýstigasblástur og ísbrot með vatnsdæluskolun.
Kostnaðurinn við gerviísbrot er lágur, en rekstrartími starfsfólks er langur, áhættan mikil og öryggisslys eru auðveld. Háþrýstigasblástursaðferðin felst í því að nota þjappað loft sem loftþjöppan dælir út í djúpu vatni til að dæla út sterkum heitum vatnsstraumi, sem getur brætt íslagið og komið í veg fyrir myndun nýs íslags. Huanggou dæluvirkjunin notar aðferðina að skola vatnsdæluna og brjóta ís, það er að segja, kafbátadæla er notuð til að dæla upp djúpu vatninu og síðan er vatninu dælt út í gegnum þotugatið á þotupípunni til að mynda samfelldan vatnsstraum, til að koma í veg fyrir að vatnsyfirborðið myndist á staðnum.
Fljótandi ís sem kemst inn í rennslisrásina er önnur hætta í dælugeymsluvirkjun á vetrarrekstri, sem getur skemmt vökvatúrbínur og annan vélrænan búnað. Í upphafi byggingar Huanggou dælugeymsluvirkjunar voru gerðar líkanprófanir og gagnrýninn hraði fljótandi íss sem kemst inn í rásina var reiknaður sem 1,05 m/s. Til að draga úr rennslishraðanum hefur Huanggou dælugeymsluvirkjun hannað inntaks- og úttakshlutann nógu stóran og stillt rennslishraða- og hitastigsvöktunarhlutana á mismunandi hæð yfir inntaks- og úttaksrásinni. Eftir vetrarvöktun fann starfsfólk virkjunarinnar engan fljótandi ís sem kemst inn í rennslisrásina.
Undirbúningstímabil dælugeymsluvirkjunarinnar í Huanggou hefst í janúar 2016. Fyrsta einingin verður tekin í notkun til raforkuframleiðslu 20. desember 2021 og sú síðasta eining verður tekin í notkun til raforkuframleiðslu 29. júní 2022. Heildarbyggingartími verkefnisins er sex og hálft ár. Í samanburði við sams konar dælugeymsluvirkjanir í Kína hefur byggingartími dælugeymsluvirkjunarinnar í Huanggou ekki dregist aftur úr þar sem hún er staðsett á mjög köldum svæðum. Eftir að hafa upplifað prófraunina í köldum vetri starfa allar vatnsmannvirki, búnaður og aðstaða dælugeymsluvirkjunarinnar í Huanggou eðlilega. Sérstaklega er hámarksleki á bak við steinsteypta stífluna í efri hluta lónsins aðeins 4,23 l/s og lekastuðullinn er með þeim hæstu meðal jarðbergsstíflna af sama stærðargráðu í Kína. Einingin ræsist af krafti, bregst hratt við og starfar stöðugt. Það tekur að sér verkefni Northeast Power Grid til að mæta hámarksárangri á sumrin, veturna og mikilvægum hátíðum og tryggir öruggan og stöðugan rekstur Northeast Power Grid.
Birtingartími: 17. nóvember 2022
