Pagal Hidrokonstrukcijų apsaugos nuo užšalimo projektavimo kodeksą, F400 betonas turi būti naudojamas svarbioms, stipriai užšalusioms ir sunkiai remontuojamoms konstrukcijų dalims, esančioms labai šaltose vietovėse (betonas turi atlaikyti 400 užšalimo-atšildymo ciklų). Pagal šią specifikaciją F400 betonas turi būti naudojamas Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės viršutinio rezervuaro paviršiaus uolienų užtvankos paviršiaus ir kojų plokštėms virš negyvo vandens lygio, viršutinio rezervuaro įtekėjimo ir ištekėjimo vandens lygio svyravimo sričiai, apatinio rezervuaro įtekėjimo ir ištekėjimo vandens lygio svyravimo sričiai ir kitoms dalims. Iki tol nebuvo precedento, kad F400 betonas būtų naudojamas vidaus hidroenergetikos pramonėje. Siekdama paruošti F400 betoną, statybų komanda įvairiais būdais ištyrė šalies tyrimų institutus ir betono priedų gamintojus, patikėjo profesionalioms įmonėms atlikti specialius tyrimus, paruošė F400 betoną, pridėdama silicio dioksido dūmų, orą įtraukiančios medžiagos, didelio efektyvumo vandens reduktoriaus ir kitų medžiagų, ir pritaikė jį Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės statybai.
Be to, labai šaltose vietovėse, jei betonas, besiliečiantis su vandeniu, turi nedidelių įtrūkimų, žiemą vanduo prasiskverbs į įtrūkimus. Dėl nuolatinio užšalimo ir atšildymo ciklo betonas palaipsniui bus suardytas. Hidraulinės elektrinės viršutinio rezervuaro pagrindinės užtvankos betoninė priekinė plokštė atlieka vandens sulaikymo ir prasisunkimo prevencijos vaidmenį. Jei įtrūkimų yra daug, užtvankos saugumas labai sumažėja. Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės statybininkų komanda sukūrė įtrūkimams atsparų betoną – maišant betoną pridedama plėtimosi agento ir polipropileno pluošto, kad sumažėtų betono įtrūkimų atsiradimas ir dar labiau padidėtų priekinės betono plokštės atsparumas šalčiui.
Ką daryti, jei užtvankos betoniniame paviršiuje atsiranda įtrūkimų? Statybų komanda taip pat įrengė plokštės paviršiaus atsparumo šalčiui liniją – kaip apsauginę dangą naudojo rankomis gramdomą poliurėjos dervą. Rankomis gramdoma poliurėjos derva gali nutraukti betono ir vandens sąlytį, sulėtinti šalčio ir atšilimo sukeltų pleiskanų susidarymą ant betono plokštės paviršiaus ir neleisti kitiems kenksmingiems vandenyje esantiems ingredientams ardyti betono. Ji atlieka vandeniui atsparios, senėjimą stabdančios, šalčiui ir atšilimui atsparios ir kt. funkcijas.
Betoninio paviršiaus uolienų užtvankos priekinė plokštė nėra liejama iš karto, o statoma dalimis. Dėl to tarp kiekvienos plokštės dalies susidaro konstrukcinė jungtis. Įprastas apsaugos nuo prasisunkimo būdas – uždengti konstrukcinę jungtį gumine dengiamąja plokšte ir pritvirtinti ją išsiplėtimo varžtais. Žiemą, esant labai šaltoms vietovėms, rezervuaro plotas bus padengtas storesniu apledėjimo sluoksniu, o atvira išsiplėtimo varžto dalis užšals kartu su ledo sluoksniu, todėl bus pažeista ledo trauka. Huanggou hidroakumuliacinė elektrinė novatoriškai pritaikė suspaudžiamos dangos tipo konstrukciją, kuri išsprendžia ledo traukos pažeistų konstrukcinių jungčių problemą. 2021 m. gruodžio 20 d. bus pradėtas eksploatuoti pirmasis Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės blokas elektros energijos gamybai. Žiemos eksploatavimas įrodė, kad šio tipo konstrukcija gali apsaugoti plokščių konstrukcines jungtis nuo pažeidimų, kuriuos sukelia ledo traukimas ar šalčio plėtimasis.
Siekdama kuo greičiau užbaigti projekto statybas, statybininkų komanda stengėsi vykdyti žiemos statybas. Nors žiemos statybų lauke galimybės beveik nėra, požeminė elektrinė, vandens transportavimo tunelis ir kiti hidroakumuliacinės elektrinės pastatai yra giliai įkasti po žeme ir turi statybos sąlygas. Bet kaip pilti betoną žiemą? Statybininkų komanda turi įrengti izoliacines duris visoms angoms, jungiančioms požeminius urvus ir lauką, ir įmontuoti 35 kW karšto oro ventiliatorius durų viduje; Betono maišymo sistema yra visiškai uždara, o šildymo įrenginiai įrengiami viduje. Prieš maišant betono maišymo sistemą reikia nuplauti karštu vandeniu; Stambiųjų ir smulkiųjų užpildų kiekį žiemą apskaičiuoti pagal betono žemės darbų kiekį, reikalingą žiemos liejimui, ir juos transportuoti į tunelį sandėliavimui prieš žiemą. Statybininkų komanda taip pat pašildo užpildus prieš maišymą ir ant visų betoną gabenančių maišyklių uždeda „medvilninius drabužius“, kad būtų užtikrinta temperatūra betono transportavimo metu; Po pradinio betono liejimo sustingimo betono paviršius turi būti padengtas šilumos izoliacine antklode ir, jei reikia, elektrine šildymo antklode. Tokiu būdu statybų komanda sumažino šalto oro poveikį projekto statyboms.
Saugaus hidroakumuliacinių elektrinių eksploatavimo užtikrinimas itin šaltuose regionuose
Kai hidroakumuliacinė elektrinė pumpuoja vandenį arba gamina elektrą, viršutinio ir apatinio rezervuarų vandens lygis nuolat kinta. Šaltą žiemą, kai hidroakumuliacinė elektrinė dirba kasdien, rezervuaro centre susidaro plūduriuojanti ledo danga, o išorėje – susmulkinto ledo juostos žiedas. Ledo danga neturės didelės įtakos hidroakumuliacinės elektrinės darbui, tačiau jei elektros energijos sistemai ilgą laiką nereikės hidroakumuliacinės elektrinės veikimo, viršutinis ir apatinis rezervuarai gali užšalti. Šiuo metu, nors hidroakumuliacinės elektrinės rezervuare yra pakankamai vandens, vandens telkinys negali tekėti dėl nesugebėjimo susisiekti su atmosfera, o priverstinis veikimas kelia pavojų vandens tiekimo konstrukcijų, įrenginių įrangos ir įrenginių saugumui.
Statybų komanda atliko specialų hidroakumuliacinių elektrinių žiemos veikimo režimo tyrimą. Tyrimas rodo, kad dispečerinė sistema yra raktas į saugų hidroakumuliacinių elektrinių darbą žiemą. Šaltą žiemą bent vienas įrenginys gamina elektros energiją arba pumpuoja vandenį ilgiau nei 8 valandas per dieną, todėl rezervuaras gali nesusiformuoti visiškai užšalusiu; Kai elektros tinklo dispečerinė sistema negali įvykdyti pirmiau minėtų sąlygų, turi būti imtasi apsaugos nuo apledėjimo ir ledo laužymo priemonių.
Šiuo metu yra trys pagrindinės hidroakumuliacinių elektrinių rezervuarų ir vartų šulinių apsaugos nuo apledėjimo ir ledo laužymo priemonės: dirbtinis ledo laužymas, aukšto slėgio dujų pripūtimas ir vandens siurblių praplovimo ledo laužymas.
Dirbtinio ledo laužymo metodo kaina yra maža, tačiau personalo darbo laikas yra ilgas, rizika didelė, o nelaimingi atsitikimai lengvai įvyksta. Aukšto slėgio dujų pripūtimo metodas – tai oro kompresoriaus išstumto suslėgto oro panaudojimas giliame vandenyje, kad būtų išstumtas stiprus šilto vandens srautas, kuris gali ištirpdyti ledo sluoksnį ir neleisti susidaryti naujam ledo sluoksniui. Huanggou hidroakumuliacinė elektrinė taiko vandens siurblio praplovimo ir ledo laužymo metodą, t. y. panardinamasis siurblys naudojamas giliam vandeniui išpumpuoti, o tada vanduo išpučiamas per purkštuko angą, kad susidarytų nuolatinis vandens srautas, siekiant išvengti vietinio vandens paviršiaus apledėjimo.
Į srauto kanalą patenkantis plūduriuojantis ledas yra dar viena žiemos metu veikiančios hidroakumuliacinės elektrinės keliama rizika, nes gali pažeisti hidraulines turbinas ir kitą mechaninę įrangą. Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės statybos pradžioje buvo atlikti modeliniai bandymai, ir apskaičiuota, kad į kanalą patenkančio plūduriuojančio ledo kritinis greitis yra 1,05 m/s. Siekdama sumažinti srauto greitį, Huanggou hidroakumuliacinė elektrinė suprojektavo pakankamai didelę įleidimo ir išleidimo sekciją, o srauto greičio ir temperatūros stebėjimo sekcijas įrengė skirtinguose įleidimo ir išleidimo angų aukščiuose. Po žiemos stebėjimo elektrinės darbuotojai nerado į srauto kanalą patekusio plūduriuojančio ledo.
Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės parengiamasis laikotarpis prasideda 2016 m. sausio mėn. Pirmasis blokas bus pradėtas gaminti 2021 m. gruodžio 20 d., o paskutinis – 2022 m. birželio 29 d. Bendras projekto statybos laikotarpis yra šešeri su puse metų. Palyginti su tokio paties tipo hidroakumuliacinių elektrinių projektais Kinijoje, Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės statybos laikotarpis neatsilieka, nes ji yra pastatyta labai šaltose vietovėse. Po šaltos žiemos išbandymo visos Huanggou hidroakumuliacinės elektrinės hidraulinės konstrukcijos, įranga ir įrenginiai veikia normaliai. Visų pirma, maksimalus nuotėkis už viršutinio rezervuaro betoninio paviršiaus uolienų užtvankos yra tik 4,23 l/s, o nuotėkio indeksas yra pirmaujantis tarp tokio paties masto žemės uolienų užtvankų Kinijoje. Blokas pradeda veikti iš karto, greitai reaguoja ir veikia stabiliai. Ji atlieka „Northeast Power Grid“ užduotis, kad būtų patenkintas vasaros, žiemos ir svarbių švenčių piko metu, ir užtikrina saugų bei stabilų „Northeast Power Grid“ veikimą.
Įrašo laikas: 2022 m. lapkričio 17 d.
