Zgodnie z Kodeksem Projektowania Przeciwzamarzaniowego Konstrukcji Hydraulicznych, beton F400 należy stosować w częściach konstrukcji, które są ważne, silnie zamarznięte i trudne do naprawy w obszarach o bardzo niskich temperaturach (beton musi wytrzymać 400 cykli zamrażania i rozmrażania). Zgodnie z tą specyfikacją, beton F400 należy stosować w płycie czołowej i płycie czołowej powyżej poziomu martwej wody zapory z kruszywa skalnego na powierzchni górnego zbiornika elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou, obszarze wahań poziomu wody wlotu i wylotu górnego zbiornika, obszarze wahań poziomu wody wlotu i wylotu dolnego zbiornika i innych częściach. Wcześniej nie było precedensu dla zastosowania betonu F400 w krajowym przemyśle hydroenergetycznym. Aby przygotować beton F400, zespół budowlany przeprowadził szeroko zakrojone badania w krajowych instytutach badawczych i u producentów domieszek do betonu, zlecił przeprowadzenie specjalistycznych badań profesjonalnym firmom, przygotował beton F400, dodając pył krzemionkowy, środek napowietrzający, wysokowydajny środek redukujący zawartość wody i inne materiały, a następnie zastosował go do budowy elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou.
Ponadto w obszarach o bardzo niskich temperaturach, jeśli beton w kontakcie z wodą ma niewielkie pęknięcia, woda wnika w pęknięcia zimą. Przy ciągłym cyklu zamarzania i rozmrażania beton będzie stopniowo niszczony. Betonowa płyta czołowa głównej zapory górnego zbiornika elektrowni szczytowo-pompowej pełni rolę zatrzymywania wody i zapobiegania przesiąkaniu. Jeśli jest dużo pęknięć, bezpieczeństwo zapory zostanie poważnie ograniczone. Zespół budowlany elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou opracował rodzaj betonu odpornego na pęknięcia – dodając środek rozprężający i włókno polipropylenowe podczas mieszania betonu, aby zmniejszyć występowanie pęknięć betonu i dodatkowo poprawić mrozoodporność betonu płyty czołowej.
Co się stanie, jeśli na betonowej powierzchni zapory pojawią się pęknięcia? Zespół budowlany utworzył również linię odporności na mróz na powierzchni panelu – używając ręcznie skrobanego polimocznika jako powłoki ochronnej. Ręcznie skrobany polimocznik może odciąć kontakt betonu z wodą, spowolnić rozwój uszkodzeń spowodowanych zamarzaniem i rozmrażaniem betonu płyty czołowej, a także zapobiec erozji betonu przez inne szkodliwe składniki w wodzie. Ma funkcje wodoodporności, przeciwstarzeniowości, odporności na zamarzanie i rozmrażanie itp.
Płyta czołowa betonowej zapory z nasypem skalnym nie jest odlewana jednorazowo, ale budowana w sekcjach. W rezultacie powstaje konstrukcyjny styk pomiędzy każdą sekcją panelu. Typowym zabiegiem zapobiegającym przesiąkaniu jest pokrycie gumowej płyty osłonowej na konstrukcyjnym styku i przymocowanie jej za pomocą śrub rozporowych. Zimą w bardzo zimnych rejonach obszar zbiornika będzie narażony na grubsze oblodzenie, a odsłonięta część śruby rozporowej zostanie zamrożona wraz z warstwą lodu, co spowoduje uszkodzenie przez wyrywanie lodu. Elektrownia szczytowo-pompowa Huanggou innowacyjnie przyjmuje strukturę typu powłoki ściskanej, która rozwiązuje problem uszkodzeń konstrukcyjnych styków przez wyrywanie lodu. 20 grudnia 2021 r. pierwsza jednostka elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou zostanie oddana do użytku w celu wytwarzania energii. Zimowa eksploatacja udowodniła, że ten typ konstrukcji może zapobiegać uszkodzeniom konstrukcyjnych styków paneli spowodowanym przez wyrywanie lodu lub ekstruzję rozszerzalności mrozowej.
Aby jak najszybciej zakończyć budowę projektu, ekipa budowlana starała się przeprowadzić prace budowlane zimą. Chociaż nie ma prawie żadnej możliwości prowadzenia prac budowlanych zimą na zewnątrz, podziemna elektrownia, tunel transportu wody i inne budynki elektrowni szczytowo-pompowej są głęboko zakopane pod ziemią i mają warunki budowlane. Ale jak wylewać beton zimą? Ekipa budowlana powinna ustawić drzwi izolacyjne dla wszystkich otworów łączących podziemne jaskinie z częścią zewnętrzną oraz zainstalować wentylatory na gorące powietrze o mocy 35 kW wewnątrz drzwi; System mieszania betonu jest całkowicie zamknięty, a urządzenia grzewcze są ustawione wewnątrz. Przed mieszaniem należy umyć system mieszania betonu gorącą wodą; Oblicz ilość kruszywa grubego i drobnego zimą zgodnie z ilością robót ziemnych z betonu wymaganych do zimowego wylewania i przetransportować je do tunelu w celu przechowywania przed zimą. Ekipa budowlana podgrzewa również kruszywa przed mieszaniem i zakłada „bawełniane ubrania” na wszystkie betoniarki transportujące beton, aby zapewnić utrzymanie temperatury podczas transportu betonu; Po początkowym związaniu wylewanego betonu powierzchnia betonu powinna zostać pokryta kocem termoizolacyjnym, a w razie potrzeby przykryta kocem elektrycznym w celu ogrzewania. W ten sposób ekipa budowlana zminimalizowała wpływ niskiej temperatury na realizację projektu.
Zapewnienie bezpiecznej eksploatacji elektrowni szczytowo-pompowych w regionach o bardzo niskich temperaturach
Gdy elektrownia szczytowo-pompowa pompuje wodę lub generuje energię elektryczną, poziom wody w górnych i dolnych zbiornikach będzie się stale zmieniał. Zimą, gdy elektrownia szczytowo-pompowa wykonuje codzienne zadania operacyjne, w środku zbiornika utworzy się pływająca pokrywa lodowa, a na zewnątrz powstanie pierścień pasa pokruszonego lodu. Pokrywa lodowa nie będzie miała dużego wpływu na działanie elektrowni szczytowo-pompowej, ale jeśli system energetyczny nie będzie potrzebował, aby elektrownia szczytowo-pompowa działała przez długi czas, górne i dolne zbiorniki mogą zostać zamarznięte. W tym czasie, chociaż w zbiorniku elektrowni szczytowo-pompowej znajduje się wystarczająca ilość wody, zbiornik wodny nie może płynąć z powodu braku możliwości połączenia się z atmosferą, a wymuszona praca spowoduje zagrożenia bezpieczeństwa dla konstrukcji zaopatrzenia w wodę oraz wyposażenia i obiektów jednostki.
Zespół budowlany przeprowadził specjalne badanie dotyczące zimowego trybu pracy elektrowni szczytowo-pompowych. Badania wykazały, że działanie dyspozytorskie jest kluczem do zapewnienia bezpiecznej pracy elektrowni szczytowo-pompowych w zimie. W mroźną zimę co najmniej jedna jednostka wytwarza energię elektryczną lub pompuje wodę przez ponad 8 godzin dziennie, co może zapobiec utworzeniu się całkowitej pokrywy lodowej zbiornika; Gdy dyspozytornia sieci energetycznej nie może spełnić powyższych warunków, należy podjąć środki przeciwoblodzeniowe i łamiące lód.
Obecnie stosuje się trzy główne metody zapobiegania oblodzeniu i łamania lodu w zbiornikach i studniach śluzowych elektrowni szczytowo-pompowych: sztuczne łamanie lodu, nadmuchiwanie gazem pod wysokim ciśnieniem oraz łamanie lodu za pomocą płukania pomp wodnych.
Koszt sztucznej metody łamania lodu jest niski, ale czas pracy personelu jest długi, ryzyko jest wysokie, a wypadki związane z bezpieczeństwem łatwo się zdarzają. Metoda nadmuchiwania gazem pod wysokim ciśnieniem polega na użyciu sprężonego powietrza wyrzucanego przez sprężarkę powietrza w głębokiej wodzie w celu wyrzucenia silnego strumienia ciepłej wody, który może stopić warstwę lodu i zapobiec tworzeniu się nowej warstwy lodu. Elektrownia szczytowo-pompowa Huanggou przyjmuje metodę przepłukiwania pompy wodnej i łamania lodu, to znaczy pompa zanurzeniowa jest używana do pompowania głębokiej wody, a następnie woda jest wyrzucana przez otwór strumieniowy na rurze strumieniowej, aby utworzyć ciągły przepływ wody, tak aby zapobiec lokalnemu zamarzaniu powierzchni wody.
Pływający lód wchodzący do kanału przepływu to kolejne ryzyko dla elektrowni szczytowo-pompowej w eksploatacji zimowej, które może uszkodzić turbiny hydrauliczne i inny sprzęt mechaniczny. Na początku budowy elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou przeprowadzono testy modelowe, a krytyczną prędkość pływającego lodu wchodzącego do kanału obliczono na 1,05 m/s. Aby zmniejszyć prędkość przepływu, elektrownia szczytowo-pompowa Huanggou zaprojektowała sekcję wlotową i wylotową tak, aby były wystarczająco duże, a sekcje monitorowania prędkości przepływu i temperatury ustawiono na różnych wysokościach wlotu i wylotu. Po zimowym monitorowaniu personel elektrowni nie znalazł pływającego lodu wchodzącego do kanału przepływu.
Okres przygotowawczy elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou rozpoczyna się w styczniu 2016 r. Pierwsza jednostka zostanie oddana do eksploatacji w celu wytwarzania energii 20 grudnia 2021 r., a ostatnia jednostka zostanie oddana do eksploatacji w celu wytwarzania energii 29 czerwca 2022 r. Całkowity okres budowy projektu wynosi sześć i pół roku. W porównaniu z tego samego typu projektami elektrowni szczytowo-pompowych w Chinach, okres budowy elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou nie pozostał w tyle, ponieważ znajduje się ona w bardzo zimnych obszarach. Po przejściu próby mroźnej zimy wszystkie konstrukcje hydrauliczne, urządzenia i obiekty elektrowni szczytowo-pompowej Huanggou działają normalnie. W szczególności maksymalny wyciek za betonową zaporą skalną górnego zbiornika wynosi zaledwie 4,23 l/s, a wskaźnik wycieku jest na wiodącym poziomie wśród zapór ziemno-skalnych tej samej skali w Chinach. Jednostka rozpoczyna pracę z gotowością, szybko reaguje i działa stabilnie. Realizuje zadania sieci Northeast Power Grid związane z pokryciem szczytowego zapotrzebowania na energię w okresie letnim, zimowym oraz w czasie ważnych świąt, a także zapewnia bezpieczną i stabilną pracę sieci Northeast Power Grid.
Czas publikacji: 17-11-2022
