Реконструкция Шершневской малой ГЭС с выбором гидромеханического оборудования

Вычисляем длину соединительной полосы по формуле

Если заземлители расположены в ряд (9.7)

 

                                                   (9.7)

 

Если заземлители расположены по контуру, то по формуле (9.8)

 

                                                        (9.8)

 

где L – длина вертикального заземлителя, м;

nпредв – приблизительное число стержней.

 

 м

 

Определяем сопротивление соединительной полосы по формуле (9.9)

 

                                     (9.9)

где b – ширина соединительной полосы, м;

tполосы – заглубление соединительной полосы, м;

y - сезонный (климатический) коэффициент;

r1 – удельное сопротивление верхнего слоя грунта, Ом·м;

Lп – длина соединительной полосы, м.

 

 Ом

 

Суммарное сопротивление вертикальных заземлителей и соединительной полосы определяется по формуле (9.10)

 

                                                 (9.10)

 

где Rполосы - сопротивление соединительной полосы, Ом;

Rн – сопротивление контура, Ом.

 

 Ом

 

Уточненное количество вертикальных заземлителей определяется по формуле (9.11)

 

                                                  (9.11)

 

где Кисп - коэффициент использования заземлителей;

Rверт - суммарное сопротивление вертикальных заземлителей и соединительной полосы, Ом;

Roc - сопротивление одного вертикального заземлителя, Ом.

 

Вычисленное количество вертикальных электродов округляется в сторону увеличения до целого числа:  n = 5

План размещения заземляющего устройства с нанесением всех размеров приведен на рисунке 32.

Рисунок 32 План размещения заземляющего устройства

 

9.6 Мероприятия мо молниезащите

 

Молниезащита обязательна или не обязательна в зависимости от назначе-ния и характера здания, степени его огнестойкости, числа грозовых часов в год в данной местности, а также и от ожидаемого числа прямых ударов молнии в здание за год (9.10)

 

,                     (9.12)

где А – длина здания, м;

В – его ширина, м;

hM – наибольшая высота здания, м;

nM – среднее число поражения молнией 1 км2 земной поверхности в год, зависящее от общей продолжительности гроз в данной местности для Челябинской области nM =2

 

NM =

 

Молниезащита требуется при NM > 0,1. В данном проекте NM = 0,004 следовательно молниезащита не выполняется .

 

9.7 Рыбоохранные мероприятия

 

Действующие нормативные акты запрещаю эксплуатацию водозаборных сооружений с отбором воды из природных водоемов без оборудования системами, защищающими рыбу от попадания в водопроводные сети и последующей гибели. Соблюдение этих требований жестко контролируется природоохранными органами.

Оборудование водозаборных сооружений рыбозащитными   сооружениями позволяет  существенно   уменьшить   ущерб,  наносимый  природе,  и  сохранить природные рыбные запасы.

В качестве рыбозаградительного элемента в конструкции рыбозащитных сооружений, входящих в состав водозабора, возможна установка проницаемой тактильно-гидравлической преграды, применяемая в комплексе с другими средствами защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения. Впервые комплексный подход в компоновке РЗУ был предложен Фильчаговым Л.П. Ступенчатый, поэтапный отвод молоди рыб с использованием характерных физико-биологических особенностей поведения молоди рыб позволяет добиться высокой эффективности рыбозащиты (62 - 86%), что совпадает с данными о         40…80% эффективности комплексного РЗУ, в состав которого входит воздушно-пузырьковая завеса [5].

Работа установки осуществляется следующим образом.

Мусор и молодь рыб, находящиеся в подводящем канале попадают в зону действия проницаемой тактильно-гидравлической преграды, где благодаря воздушно-пузырьковой завесе, создаваемой при помощи подводного перфо-рированного трубопровода, лежащего перед водонепроницаемым щитом, увле-каются поднимающимися и интенсивно перемещающимися к поверхности воды пузырьками воздуха. Пузырьки воздуха за счёт образования при своём движении вверх вихревых зон с пониженным давлением, способствуют эффекту подса-сывания и увлечения находящихся в толще потока икринок, а также мусора и молоди рыб и перемещают их в верхние слои потока. Благодаря наличию в составе рыбозащитного устройства водоструйных установок, чередующихся с водонепроницаемыми щитами, расположенными между подводными перфори-рованными трубопроводами, молодь рыб отводится в рыбоотвод. Формирование струями попеременного градиента скорости на некотором расстоянии от преграды позволяет использовать две природные реакции молоди: реореакцию и сохранительную на щиты. В результате молодь рыб стремится направленно избегать приближения и прижатия к щитам, и перераспределяется в сторону рыбоотвода. Расположение щитов под острым углом 10-35° к потоку, а также направленное воздействие гидравлических струй из водоструйных установок способствует перемещению молоди рыб от одного щита к другому и так далее к рыбоотводу [5].

При обтекании водонепроницаемых щитов потоком перед ними форми-руются вторичные течения, предотвращающие возможность непосредственного контакта скатывающейся молоди с поверхностью щитов, чему во многом способствует наличие воздушно-пузырьковой завесы, создаваемой перед щитами.

Мусор и молодь рыб, прошедшие средство предварительного задержания, через промежутки между щитами попадают в зону действия водоворотного течения, образуемого за щитами, где проходит их накопление. Под действием воздушно-пузырьковой завесы создаваемой подводным перфорированным трубопроводом, расположенным в непосредственной близости за водоне-проницаемыми щитами, концентрирующиеся в водоворотных областях мусор и молодь рыбы поднимается воздушным факелом в верхние слои потока, где попадают в рыбоотводной лоток. Благодаря тому, что рыбоотводной лоток расположен параллельно щитам и под углом (10 - 35°) к оси подводящего канала в плане, составляющая вектора скорости составляет в нём поступательное движение жидкости, под воздействием которого мусор и молодь рыб сносится в сторону рыбоотвода [5].

Эффективность защиты рыб при применении тактильно-гидравлической преграды обусловлена комплексным воздействием гидравлических струй и факелов воздушно-пузырьковой завесы, также созданием локальных застойных зон, являющиеся накопителями скатывающихся мусора и молоди рыб, с последующим поэтапным их выводом [5].

Механизм отвода мусора и молоди рыб струями, создаваемыми водо-струйными установками позволяет уже на первом этапе рыбозащиты активно воздействовать на различные механорецепторы рыб. Для распространения струи поперёк сносящего рыб потока в подводящем канале, на её внешних границах образуются вихревые вальцы с вертикальной осью вращения, имеющие посту-пательную скорость перемещения вдоль траектории распространения струи. Мусор и молодь рыб, попавшие в зону действия струй, увлекаются ими и транспортируются вдоль преграды. Эффективный перенос (отвод) мусора и молоди рыб вдоль преграды наблюдается в зонах, где скорости потока в струе больше скоростей в подводящем канале [5].

Эффективность преграды зависит, в основном, от компоновки конструк-тивных элементов и их параметров: угла установки преграды, ширины щита, расстояния между ними, соотношения удельных расходов водозабора и рыбоотвода, соотношения значений подводной скорости со скоростью в проме-жутках между щитами и значением вектора скорости вдоль щитов, а также расходной характеристики водоструйных установок, создающих течение перед преградой. Благоприятные гидравлические условия для отвода мусора и молоди рыб в сторону рыбоотвода создаются при установке проницаемой тактильно-гидравлической преграды под острым углом 10 - 35° и величине просвета между соседними щитами 1,5 – 2,0 ширины одного щита. Расстояние между соседними водоструйными установками может составлять 0,85 – 1,25 ширины экрана и, в основном, определяется начальной скоростью в соплах водоструйных установок. Известно, что допустимая скорость в водоструйных установках, предназначенных для отвода рыб составляет 12 - 18 м/с. Насадки водоструйных установок устанав-ливаются перпендикулярно к оси подводящего канала [5].

Возможен вариант компоновки схемы в случаи двухстороннего рыбо-отвода. Возможно также применение нескольких V - образных секций для водоза-боров с большим расходом [5].

Эффект от РЗУ с точки зрения временной структуры затрат и отдачи от инвестиций проекта весьма специфичны.

Во-первых, он во многом определяется биологическими и гидроло-гическими процессами: режимами стоков и проведением рыб при их покатных миграциях. Исследования показали, что эти процессы носят циклический характер. Поэтому эффективность работы РЗУ на водозаборах в большой степени зависит от суточных и сезонных режимов их эксплуатации, а также от колебаний речного стока. Отсюда следует, что экономические оценки проектов РЗУ должны учитывать режим работы соответствующих водохозяйственных систем и естественные режимы речного стока в достаточно короткие интервалы времени. Из инвестиций в водохозяйственный проект в целом необходимо выделить инвестиции только в РЗУ. То же самое относится и к эксплуатационным затратам.

Во-вторых, реализация экономического эффекта от сохранения молоди рыб отодвигается во времени на много лет в будущее, а само РЗУ может давать отдачу многие десятки лет. С этим связана необходимость долгосрочных прогнозов динамики важнейших как биологических, так и экономических параметров, определяющих оценку проекта. Необходимо, например, учитывать выживаемость сохранённой молоди до промыслового возраста и т.д [5].

 

а)

 

б)

 

а – план; б – поперечный разрез; 1 – подводящий канал;                                  2 – перфорированный трубопровод; 3 – трубки водоструйных установок;                 4 – рыбоотвод; 5 – водонепроницаемые щиты; 6 – рыбоотводящий лоток.

Рисунок 33 – Проницаемая тактильно- гидравлическая преграда

 

10. Анализ технико-экономических показателей МГЭС

 

10.1 Оценка технико-экономических  показателей малых ГЭС

 

Экономические показатели малых ГЭС зависят от многих факторов – уста-новленной мощности, наличия готового напорного фронта, уровня стандартизации энергетического оборудования (индивидуальное или серийное изготовление), типизация проектных решений, степени автоматизации и других.

Как и для крупных ГЭС, первоначальные затраты при сооружении малых ГЭС в среднем выше, чем для малых электростанций других типов.

Ежегодные издержки при эксплуатации малых ГЭС значительно ниже, чем на тепловых или дизельных станциях, что объясняется отсутствием расходов на топливо, более низкими расходами на эксплуатацию, ремонт и обслуживание, а также значительной долговечностью малых ГЭС [2].

Для малых ГЭС характерна иная, чем для крупных ГЭС, структура затрат на строительство. Затраты на технологическое оборудование малых ГЭС сопоставимы со стоимостью строительно-монтажных работ, а иногда и превышают её [19]. Эти факты представлены на рисунках 10.1 и 10.2 в сравнении структуры затрат крупной и малой ГЭС по данным Международной энергетической комиссии (МЭК).

Решая вопрос о строительстве (реконструкции) малых ГЭС, необходимо знать не только стоимость МГЭС, но и оценить, учитывая конкретные местные условия, насколько целесообразно проводить затраты на сооружения МГЭС [13]. При сравнениях намечаемой малой ГЭС с тепловыми станциями, дизельными или ранее построенными МГЭС используются (для сопоставлений) технико-экономические показатели, которые были определены как: стоимостные, количественные и удельные показатели.

Стоимостные показатели могут быть рассмотрены в виде финансирования МГЭС.

 

 

Рисунок 34 – Распределение стоимости крупной ГЭС (структура затрат на строительство)

 

 

 

Рисунок 35 – Распределение стоимости малой ГЭС (структура затрат на строительство)

 

Финансирование МГЭС, то есть полная стоимость МГЭС, включая все затраты, связанные как с проектированием (начиная со стадии проектного задания), так и с постройкой непосредственно самой МГЭС и всех сооружений постоянного и временного характера, входящих в комплекс строительства. Также учитываются эксплуатационные расходы, включающие в себя расходы на текущий ремонт.

Основные количественные показатели [2]:

1. Установленная мощность МГЭС, то есть сумма мощностей всех уста-новленных на станции генераторов (по их паспортам) при cosφ = 0,80;

2. Выработка электроэнергии МГЭС, то есть количество энергии, выра-батываемое гидростанцией в течении одного, так называемого среднего гидрологического года (когда количество воды в реке было среднее между маловодным и многоводными годами). Выработка МГЭС выражается в (кВт·час);

3. Коэффициент использования установленной мощности МГЭС, то есть отношение фактической годовой выработки гидростанции к возможной выработке при условии работы МГЭС в течении года на полную установленную мощность;

4. Число часов использования установленной мощности МГЭС, то есть условное число часов работы станции, определяемое как частное от деления фактической готовой выработки гидростанции на установленную мощность.

Если стоимостные показатели отнести к единице мощности гидростанции (одному киловатту установленной мощности) или к единице среднегодовой выра-ботки (одному выработанному киловатт-часу), то получаются удельные пока-затели, к которым относятся: