Podľa Kódexu pre návrh hydraulických konštrukcií s ochranou proti zamrznutiu sa betón F400 musí použiť na časti konštrukcií, ktoré sú dôležité, silne zamrznuté a ťažko opraviteľné v oblastiach s vysokým chladom (betón musí byť schopný odolať 400 cyklom mrazu a rozmrazovania). Podľa tejto špecifikácie sa betón F400 musí použiť na čelnú dosku a pätku dosky nad hladinou mŕtvej vody hornej čelnej hrádze prečerpávacej elektrárne Huanggou, oblasť kolísania hladiny vody na vstupe a výstupe hornej nádrže, oblasť kolísania hladiny vody na vstupe a výstupe dolnej nádrže a ďalšie časti. Predtým neexistoval precedens pre použitie betónu F400 v domácom vodnom priemysle. Na prípravu betónu F400 stavebný tím preskúmal domáce výskumné ústavy a výrobcov prísad do betónu mnohými spôsobmi, poveril profesionálne spoločnosti vykonaním špeciálneho výskumu, pripravil betón F400 pridaním kremičitého úletu, prevzdušňovacieho činidla, vysokoúčinného činidla na redukciu vody a ďalších materiálov a použil ho na výstavbu prečerpávacej elektrárne Huanggou.
Okrem toho, v oblastiach s vysokým chladom, ak má betón, ktorý je v kontakte s vodou, malé praskliny, voda v zime prenikne do trhlín. V dôsledku nepretržitého cyklu mrznutia a topenia sa betón postupne ničí. Betónová čelná doska hlavnej hrádze hornej nádrže prečerpávacej elektrárne zohráva úlohu zadržiavania vody a prevencie presakovania. Ak je veľa trhlín, bezpečnosť hrádze sa výrazne zníži. Stavebný tím prečerpávacej elektrárne Huanggou vyvinul druh betónu odolného voči praskaniu – pridávaním expanzného činidla a polypropylénových vlákien pri miešaní betónu sa znižuje výskyt prasklín v betóne a ďalej sa zlepšuje mrazuvzdornosť betónu čelnej dosky.
Čo ak sú na betónovom čelnom povrchu priehrady praskliny? Stavebný tím tiež naniesol na povrch panelu mrazuvzdornú vrstvu – s použitím ručne škrabanej polymočoviny ako ochranného náteru. Ručne škrabaná polymočovina dokáže prerušiť kontakt medzi betónom a vodou, spomaliť vznik poškodenia betónu čelnej dosky mrazom a topením a tiež zabrániť erózii betónu inými škodlivými zložkami vo vode. Má funkcie vodotesnosti, proti starnutiu, odolnosti voči mrazu a topeniu atď.
Čelná doska betónovej hrádze s násypným lícom sa nelieva naraz, ale sa buduje po sekciách. Výsledkom je štrukturálny spoj medzi jednotlivými panelovými sekciami. Bežnou protipriesakovou úpravou je prekrytie konštrukčného spoja gumovou krycou doskou a jej upevnenie rozpínacími skrutkami. V zime v oblastiach s vysokým chladom je oblasť nádrže vystavená silnejšej vrstve námrazy a odkrytá časť rozpínacej skrutky zamrzne spolu s vrstvou ľadu, čo spôsobí poškodenie vytiahnutím ľadu. Prečerpávacia elektráreň Huanggou inovatívne využíva štruktúru typu stlačiteľného náteru, ktorá rieši problém poškodenia štrukturálnych spojov v dôsledku vytiahnutia ľadu. 20. decembra 2021 bude uvedený do prevádzky prvý blok prečerpávacej elektrárne Huanggou na výrobu energie. Zimná prevádzka dokázala, že tento typ konštrukcie dokáže zabrániť poškodeniu štrukturálnych spojov panelov spôsobenému vytiahnutím ľadu alebo extrúziou mrazom.
Aby sa stavebné práce na projekte dokončili čo najskôr, stavebný tím sa snažil vykonať zimnú výstavbu. Hoci zimná výstavba vonku je takmer vylúčená, podzemná elektráreň, tunel na prepravu vody a ďalšie budovy prečerpávacej elektrárne sú hlboko zakopané pod zemou a majú stavebné podmienky. Ale ako liať betón v zime? Stavebný tím musí nainštalovať izolačné dvere do všetkých otvorov spájajúcich podzemné jaskyne s vonkajším prostredím a do dverí nainštalovať 35 kW teplovzdušné ventilátory. Systém miešania betónu je úplne uzavretý a vykurovacie zariadenia sú umiestnené vo vnútri. Pred miešaním je potrebné systém miešania betónu umyť horúcou vodou. Vypočítať množstvo hrubého a jemného kameniva v zime podľa množstva betónových zemných prác potrebných na zimné liatie a prepraviť ich do tunela na uskladnenie pred zimou. Stavebný tím tiež pred miešaním zohreje kamenivo a na všetky domiešavače prepravujúce betón dáva „bavlnené odevy“, aby sa zabezpečilo, že sa počas prepravy betónu udrží požadovaná teplota. Po počiatočnom stuhnutí liatia betónu sa betónový povrch pokryje tepelnoizolačnou dekou a v prípade potreby sa pokryje elektrickou dekou na vykurovanie. Týmto spôsobom stavebný tím minimalizoval vplyv chladného počasia na výstavbu projektu.
Zabezpečenie bezpečnej prevádzky prečerpávacích elektrární v oblastiach s extrémnym chladom
Keď prečerpávacia elektráreň čerpá vodu alebo vyrába elektrinu, hladina vody v horných a dolných nádržiach sa neustále mení. V chladnej zime, keď má prečerpávacia elektráreň každodennú prevádzku, sa v strede nádrže vytvorí plávajúci ľadový štít a vonku sa vytvorí prstenec drveného ľadového pásu. Ľadový štít nebude mať veľký vplyv na prevádzku prečerpávacej elektrárne, ale ak energetický systém nevyžaduje dlhšiu prevádzku prečerpávacej elektrárne, horná a dolná nádrž môžu zamrznúť. V tomto čase, aj keď je v nádrži prečerpávacej elektrárne dostatok vody, vodný útvar nemôže tiecť kvôli neschopnosti spojiť sa s atmosférou a nútená prevádzka predstavuje bezpečnostné riziká pre vodovodné konštrukcie a zariadenia a zariadenia jednotky.
Stavebný tím vykonal špeciálnu štúdiu o zimnom prevádzkovom režime prečerpávacích elektrární. Výskum ukazuje, že dispečing je kľúčom k zabezpečeniu bezpečnej prevádzky prečerpávacích elektrární v zime. V chladnej zime aspoň jedna jednotka vyrába elektrinu alebo čerpá vodu viac ako 8 hodín denne, čo môže zabrániť vytvoreniu úplnej ľadovej čiapky na nádrži. Ak dispečing elektrickej siete nedokáže splniť vyššie uvedené podmienky, musia sa prijať opatrenia proti ľadu a proti lámaniu ľadu.
V súčasnosti existujú tri hlavné opatrenia proti ľadu a lámaniu ľadu pre nádrže a uzatváracie studne prečerpávacích elektrární: umelé lámanie ľadu, vháňanie plynu pod vysokým tlakom a lámanie ľadu preplachovaním vodným čerpadlom.
Náklady na metódu umelého lámania ľadu sú nízke, ale prevádzkový čas personálu je dlhý, riziko je vysoké a ľahko sa vyskytnú bezpečnostné nehody. Metóda nafukovania vysokotlakovým plynom spočíva v použití stlačeného vzduchu vháňaného vzduchovým kompresorom do hlbokej vody na vypustenie silného prúdu teplej vody, ktorý môže roztopiť vrstvu ľadu a zabrániť tvorbe novej vrstvy ľadu. Prečerpávacia elektráreň Huanggou používa metódu preplachovania vodným čerpadlom a lámania ľadu, to znamená, že ponorné čerpadlo sa používa na čerpanie hlbokej vody a potom sa voda vystrekuje cez otvor na tryske, čím sa vytvorí nepretržitý prúd vody, aby sa zabránilo lokálnej námraze na vodnej hladine.
Ďalším rizikom pre prečerpávaciu elektráreň v zimnej prevádzke je plávajúci ľad vstupujúci do prietokového kanála, ktorý môže poškodiť hydraulické turbíny a iné mechanické zariadenia. Na začiatku výstavby prečerpávacej elektrárne Huanggou sa vykonali modelové testy a kritická rýchlosť plávajúceho ľadu vstupujúceho do kanála bola vypočítaná na 1,05 m/s. Aby sa znížila rýchlosť prúdenia, prečerpávacia elektráreň Huanggou navrhla vstupný a výstupný úsek dostatočne veľký a úseky monitorovania rýchlosti prúdenia a teploty umiestnila v rôznych výškach vstupu a výstupu. Po zimnom monitorovaní personál elektrárne nezistil vstup plávajúceho ľadu do prietokového kanála.
Prípravné obdobie prečerpávacej elektrárne Huanggou sa začína v januári 2016. Prvý blok bude uvedený do prevádzky na výrobu energie 20. decembra 2021 a posledný blok bude uvedený do prevádzky na výrobu energie 29. júna 2022. Celková doba výstavby projektu je šesť a pol roka. V porovnaní s rovnakým typom projektov prečerpávacích elektrární v Číne, doba výstavby prečerpávacej elektrárne Huanggou nezaostáva, pretože sa nachádza v oblastiach s extrémnym chladom. Po skúške chladnej zimy všetky hydraulické konštrukcie, zariadenia a zariadenia prečerpávacej elektrárne Huanggou fungujú normálne. Najmä maximálny únik za betónovou hrádzou hornej nádrže je iba 4,23 l/s a index úniku je na poprednej úrovni medzi zemnými hrádzami rovnakého rozsahu v Číne. Jednotka začína s výjazdom, reaguje rýchlo a pracuje stabilne. Zabezpečuje úlohy spoločnosti Northeast Power Grid s cieľom splniť požiadavky na špičku v lete, zime a počas dôležitých sviatkov a zabezpečuje bezpečnú a stabilnú prevádzku spoločnosti Northeast Power Grid.
Čas uverejnenia: 17. novembra 2022
