Enligt koden för frysskyddsdesign av hydrauliska konstruktioner ska F400-betong användas för de delar av konstruktioner som är viktiga, svårt frusna och svåra att reparera i extremt kalla områden (betongen ska kunna motstå 400 frys- och töcykler). Enligt denna specifikation ska F400-betong användas för fram- och underplattan ovanför dödvattennivån i den övre reservoarens stenfyllningsdamm vid Huanggou pumpkraftverk, vattennivåfluktuationsområdet vid den övre reservoarens inlopp och utlopp, vattennivåfluktuationsområdet vid den nedre reservoarens inlopp och utlopp och andra delar. Innan detta fanns det inget prejudikat för tillämpning av F400-betong inom den inhemska vattenkraftindustrin. För att framställa F400-betong undersökte konstruktionsteamet inhemska forskningsinstitut och tillverkare av betongtillsatser på många sätt, anförtrodde professionella företag att utföra specialforskning, framställde F400-betong genom att tillsätta kiseldioxidrök, luftinsläppsmedel, högeffektivt vattenreducerande medel och andra material, och tillämpade det vid konstruktionen av Huanggou pumpkraftverk.
Dessutom, i extremt kalla områden, om betongen i kontakt med vatten har små sprickor, kommer vattnet att tränga in i sprickorna på vintern. Med den kontinuerliga frys- och töcykeln kommer betongen gradvis att förstöras. Betongplattan på huvuddammen i den övre reservoaren i pumpkraftverket spelar en roll för att hålla kvar vatten och förhindra läckage. Om det finns många sprickor kommer dammens säkerhet att minskas avsevärt. Byggteamet för Huanggou pumpkraftverk har utvecklat en typ av sprickbeständig betong – genom att tillsätta expansionsmedel och polypropenfiber vid blandning av betong för att minska förekomsten av betongsprickor och ytterligare förbättra frostbeständigheten hos betongplattans yta.
Vad händer om det finns sprickor på dammens betongyta? Byggteamet har också satt upp en frostbeständig linje på panelens yta – med hjälp av handskrapad polyurea som skyddande beläggning. Handskrapad polyurea kan avbryta kontakten mellan betong och vatten, bromsa utvecklingen av frys-tining-skador på betongplattan och även förhindra att andra skadliga ingredienser i vattnet eroderar betongen. Den har funktioner som vattentätning, anti-aging, frost-tining-beständighet etc.
Betongdammens framsida gjuts inte på en gång, utan konstrueras i sektioner. Detta resulterar i en strukturell skarv mellan varje panelsektion. Den vanliga behandlingen mot läckage är att täcka en gummitäckplatta på den strukturella skarven och fixera den med expansionsbultar. På vintern i extremt kalla områden kommer reservoarområdet att utsättas för tjockare isbildning, och den exponerade delen av expansionsbulten kommer att frysa tillsammans med islagret vilket orsakar skador från isutdragning. Huanggou pumpkraftverk använder innovativt en kompressibel beläggningsstruktur, vilket löser problemet med strukturella fogar skadade av isutdragning. Den 20 december 2021 kommer den första enheten i Huanggou pumpkraftverk att tas i drift för kraftproduktion. Vinterdrift har bevisat att denna strukturtyp kan förhindra skador på panelernas strukturella fogar orsakade av isutdragning eller frostutvidgning.
För att slutföra projektet så snart som möjligt försökte byggteamet att genomföra vinterbyggnation. Även om det nästan inte finns någon möjlighet till vinterbyggnation utomhus, är det underjordiska kraftverket, vattenledningstunneln och andra byggnader i pumpkraftverket djupt begravda under jord och har byggförhållanden. Men hur gjuter man betong på vintern? Byggteamet ska sätta isoleringsdörrar för alla öppningar som förbinder de underjordiska bergrummen med utomhusutrymmet, och installera 35 kW varmluftsfläktar inuti dörrarna; Betongblandningssystemet är helt stängt och värmeanläggningar är installerade inomhus. Innan blandning, tvätta betongblandningssystemet med varmt vatten; Beräkna mängden grovt och fint ballast på vintern beroende på mängden betongjordarbete som krävs för vintergjutning, och transportera dem till tunneln för lagring före vintern. Byggteamet värmer också ballasten före blandning och sätter "bomullsvadderade kläder" på alla blandarbilar som transporterar betong för att säkerställa att temperaturen bibehålls under betongtransporten; Efter den första betonggjutningen ska betongytan täckas med värmeisoleringstäcke och, om nödvändigt, täckas med elektrisk filt för uppvärmning. På så sätt minimerade byggteamet kylans påverkan på projektkonstruktionen.
Säkerställande av säker drift av pumpkraftverk i extremt kalla regioner
När pumpkraftverket pumpar vatten eller genererar elektricitet, kommer vattennivån i de övre och nedre reservoarerna att förändras ständigt. Under den kalla vintern, när pumpkraftverket har dagliga driftsuppgifter, kommer en flytande inlandsis att bildas i mitten av reservoaren, och en ring av krossad is kommer att bildas utanför. Istäcket kommer inte att ha någon större inverkan på pumpkraftverkets drift, men om kraftsystemet inte behöver pumpkraftverket i drift under en längre tid, kan de övre och nedre reservoarerna frysa. Vid denna tidpunkt, trots att det finns tillräckligt med vatten i pumpkraftverkets reservoar, kan vattnet inte flöda på grund av oförmågan att få kontakt med atmosfären, och den forcerade driften kommer att medföra säkerhetsrisker för vattenförsörjningsstrukturer och enheternas utrustning och anläggningar.
Bygggruppen genomförde en specialstudie om vinterdriften för pumpkraftverk. Forskningen visar att elnätsdriften är nyckeln till att säkerställa säker drift av pumpkraftverk på vintern. Under kalla vintrar genererar minst en enhet el eller pumpar vatten i mer än 8 timmar varje dag, vilket kan förhindra att reservoaren bildar en fullständig istäcke. När elnätsdriften inte kan uppfylla ovanstående villkor ska åtgärder för att förhindra isbildning och isbrytning vidtas.
För närvarande finns det tre huvudsakliga åtgärder mot is och isbrytning för reservoarer och slussbrunnar i pumpkraftverk: konstgjord isbrytning, högtrycksgasuppblåsning och isbrytning med spolning av vattenpumpar.
Kostnaden för artificiell isbrytning är låg, men personalens driftstid är lång, risken är hög och säkerhetsolyckor är lätta att inträffa. Högtrycksgasuppblåsningsmetoden innebär att man använder tryckluften som luftkompressorn sprutar ut i djupt vatten för att spruta ut ett starkt varmt vattenflöde, vilket kan smälta islagret och förhindra bildandet av nytt islager. Huanggou pumpkraftverk använder metoden för vattenpumpspolning och isbrytning, det vill säga att den dränkbara pumpen används för att pumpa upp djupt vatten, och sedan sprutas vattnet ut genom strålhålet på strålröret för att bilda ett kontinuerligt vattenflöde, för att förhindra att den lokala vattenytan isar.
Flytande is som tränger in i flödeskanalen är ytterligare en risk för pumpkraftverk under vinterdrift, vilket kan skada hydrauliska turbiner och annan mekanisk utrustning. I början av byggandet av Huanggou pumpkraftverk utfördes modelltester, och den kritiska hastigheten för flytande is som tränger in i kanalen beräknades till 1,05 m/s. För att minska flödeshastigheten har Huanggou pumpkraftverk konstruerat inlopps- och utloppssektionerna så att de är tillräckligt stora, och ställt in flödeshastighets- och temperaturövervakningssektionerna på olika höjder från inlopp och utlopp. Efter en vinterövervakning hittade kraftverkets personal ingen flytande is som trängde in i flödeskanalen.
Förberedelseperioden för Huanggou pumpkraftverk börjar i januari 2016. Den första enheten kommer att tas i drift för kraftproduktion den 20 december 2021, och den sista enheten kommer att tas i drift för kraftproduktion den 29 juni 2022. Projektets totala byggperiod är sex och ett halvt år. Jämfört med samma typ av pumpkraftverksprojekt i Kina har byggperioden för Huanggou pumpkraftverk inte släpat efter eftersom det ligger i extremt kalla områden. Efter att ha upplevt en kall vinter fungerar alla hydrauliska strukturer, utrustning och anläggningar i Huanggou pumpkraftverk normalt. I synnerhet är det maximala läckaget bakom betongfyllningsdammen i den övre reservoaren endast 4,23 l/s, och läckageindexet är på den ledande nivån bland jordbergsdammar av samma skala i Kina. Enheten startar med utlösning, reagerar snabbt och fungerar stabilt. Den åtar sig Northeast Power Grids uppgifter för att möta toppbelastningen under sommar, vinter och viktiga festivaler, och säkerställer en säker och stabil drift av Northeast Power Grid.
Publiceringstid: 17 november 2022
