Определение экономически наивыгоднейшего диаметра туннеля

Для определения наивыгоднейшего диаметра туннеля используется метод приведенных затрат.

При увеличении диаметра туннеля возрастает стоимость его строительства. С другой стороны при уменьшении диаметра туннеля увеличиваются потери напора и соответственно уменьшаются мощность и выработка электростанции.

Приведенные затраты определяем по формуле:

где: Е – коэффициент эффективности, ставка дисконтирования, Е=0, 15 ;

– капитальные вложения, ;

U – издержки, примем .

Капитальные вложения определяются по формуле:

К_тун = L∙ С,

где L – длина туннеля, L = 632 м;

С – капиталовложения на сооружение 1 погонного метра туннеля, руб.:

С = m∙ с' = (m_ст + m_ж/б)∙ с',

где с’ – стоимость строительства туннеля на ед. массы.

C’ определяем по УПС ГЭС – 84, используя переводные индексы [2].

Таблица 2. Расчет стоимости строительства туннеля.

Наименование работ	Оплата труда рабочих, руб.	Эксплуатация машин и механизмов, руб.	Материал, руб.
c' на 1984 г.		1, 26	53, 64
Индексы перевода с 1984 г. на 2007 г.	115, 98	101, 02	102, 62
c'	5799, 00	127, 29	5504, 54
11430, 82 руб./т

m_ст и m_жб – масса стальной и железобетонной облицовок туннеля;

m_ст = ρ _ст V_ст,

m_жб = ρ _жб V_жб,

где ρ _ст и ρ _ж/б – плотность стали и железобетона;

ρ _ст =7, 8 т/м³,

ρ _ж/б = 2, 5 т/м³,

V_ст и V_ж/б – объём стальной и железобетонной облицовки туннеля;

V_ст = ;

V_жб = ;

δ _ст и δ _жб – толщина стальной и железобетонной облицовки туннеля;

l – длина, принимаемая 1 пог.м.;

Площадь туннеля w определяется по формуле: Гидравлический радиус R определяется по формуле: , м

Коэффициент Шези С определяется по формуле: , м^1/6

где n – шероховатость облицовки туннеля,

Скорость течения воды определим следующим образом: , м/с Потери напора:

Потери энергии в туннеле:

Затраты по компенсации потерь энергии определяем по формуле: , где s – тариф на электроэнергию, s = 113 коп./кВт*ч

Расчеты для различных диаметров сводим в таблицу 3.

По данным таблицы 3 строим график приведенных затрат и определяем оптимальный диаметр туннеля.

	Ед. изм.	Диаметр туннеля, м
	4, 5		5, 5		6, 5
w	м2	12, 56	15, 90	19, 63	23, 75	28, 26	33, 17	38, 47	50, 24	63, 59	78, 50
R	м2		1, 125	1, 25	1, 375	1, 5	1, 625	1, 75		2, 25	2, 5
c	м1/6	66, 667	67, 988	69, 193	70, 301	71, 328	72, 285	73, 184	74, 831	76, 314	73, 184
v	м/с	14, 331	11, 323	9, 172	7, 580	6, 369	5, 427	4, 680	3, 583	2, 831	2, 293
Δ h	м	32, 024	17, 087	9, 742	5, 860	3, 684	2, 404	1, 619	0, 794	0, 424	0, 272
Δ Э	кВт*ч	206 120 188	109 978 319	62 699 940	37 714 308	23 711 943	15 472 812	10 421 197	5 112 428	2 727 808	1 751 491
П	руб	371 016 338	197 960 974	112 859 892	67 885 754	42 681 498	27 851 062	18 758 154	9 202 371	4 910 054	3 152 683
Vст	м3	1, 55	1, 74	1, 93	2, 12	2, 31	2, 49	2, 68	3, 06	3, 44	3, 81
V_ж/б	м3	2, 79	3, 10	3, 42	3, 73	4, 04	4, 36	4, 67	5, 30	5, 93	6, 56
mст	т/м	12, 11	13, 58	15, 05	16, 52	17, 99	19, 46	20, 93	23, 87	26, 80	29, 74
m_ж/б	т/м	6, 97	7, 76	8, 54	9, 33	10, 11	10, 90	11, 68	13, 25	14, 82	16, 39
m	т/м	19, 08	21, 33	23, 59	25, 84	28, 10	30, 35	32, 61	37, 12	41, 62	46, 13
C	руб./м	218 096	243 867	269 638	295 409	321 180	346 951	372 722	424 264	475 806	527 348
Кт	руб	151 140 518	168 999 829	186 859 141	204 718 452	222 577 764	240 437 076	258 296 387	294 015 010	329 733 633	365 452 256
З	руб	25 693 888	28 729 971	31 766 054	34 802 137	37 838 220	40 874 303	43 910 386	49 982 552	56 054 718	62 126 884
З_∑	руб	396 710 226	226 690 945	144 625 946	102 687 891	80 519 718	68 725 364	62 668 540	59 184 922	60 964 772	65 279 567

Из графика видно, что минимуму суммарных затрат соответствует туннель диаметром 8 м.

Максимальная скорость в туннеле:

где - максимальный расход через деривационный туннель, м³/с;

- площадь поперечного сечения туннеля,

м².

м³/с;

Уклон туннеля по формуле

Определение размеров входного сечения водоприемника

– расчетная скорость во входном сечении водоприемника, м/с

Принимаем размеры входного сечения 13x13 м.

Определение отрицательного гидравлического удара

Величину отрицательного гидравлического удара определяем по формуле:

;

где:

;

м – длина деривации;

– экономическая скорость;

с – время закрытия направляющего аппарата;

м.

Так как величина отрицательного гидроудара больше, чем допустимая величина, то заглубим наш туннель ниже кривой гидравлического удара.

Определение экономически наивыгоднейшего диаметра трубопровода

Анкерные опоры обычно располагают на переломах оси трассы трубопровода и на прямых участках – на расстоянии 150-200 м друг от друга. При малых углах наклона трубопровода и расположении компенсаторов посредине пролета расстояние между анкерными опорами может быть увеличено до 350-400 м.

Разбиваем стальной трубопровод на 4 участка. Для каждого участка определяем его длину и средний напор. Производим для каждого из них расчет экономически наивыгоднейшего диаметра.

Между парой анкерных опор располагаем температурно-осадочный сальниковый компенсатор, который позволяет трубопроводу изменять длину при изменении температуры или осадке анкерных опор.

Размеры анкерных опор, промежуточных опор и компенсатора принимаем конструктивно.

Участок №1

Так как средний напор на участке при положительном гидравлическом ударе < 100м, то для расчета диаметра применяется формула:

где С – тариф на электрическую энергию, коп/кВт∙ ч (113 коп/кВт∙ ч);

– КПД турбины ( =0, 96);

– коэффициент, учитывающий потери энергии в трубопроводе

в период паводка ( =1, 1);

–толщина стенки, см;

m – расценка на тонну стального трубопровода, руб.

;

где К – коэффициент пересчета цен на 2003 год (К=68, 1); .

/т

/т;

- масса 1п.м трубопровода;

;

Расчет трубопровода представлен в табл.4

Табл. 4 Расчет первого участка трубопровода

	D
5, 000	5, 200	5, 400	5, 600	5, 800
d, см	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2
V, м2	0, 19	0, 20	0, 20	0, 21	0, 22
A, т/мп	1, 47	1, 53	1, 59	1, 65	1, 71
m_уч
D_эк	5, 518	5, 482	5, 447	5, 415	5, 383

Примем диаметр на первом участке равном D=5, 4м, d=1, 2 см.

Пример расчета первого столбца:

- толщина стенки

но минимальная толщина трубопровода для трубопровода диаметром 5, 4м 1, 2см, следовательно это значение и принимаем.

– расчетное сопротивление стали.

- площадь стального сечения V

м²

- масса погонного метра трубы

- экономический диаметр

Средняя скорость на участке:

Участок №2

Так как средний напор на участке при положительном гидравлическом ударе 9, 2 м < 100м

Таблица 5. Расчет второго участка трубопровода.

	D
5, 000	5, 200	5, 400	5, 600	5, 800
d, см	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2
V, м2	0, 19	0, 20	0, 20	0, 21	0, 22
A, т/мп	1, 47	1, 53	1, 59	1, 65	1, 71
m_уч
D_эк	5, 518	5, 482	5, 447	5, 415	5, 383

Примем диаметр на первом участке равном D=5, 4м, d=1, 2 см.

Участок №3

84, 2 м > 100м

Таблица 6. Расчет третьего участка трубопровода.

	D
5, 200	5, 400	5, 600	5, 800	6, 040
d, см	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2
V, м2	0, 17	0, 18	0, 20	0, 21	0, 23
A, кг/мп	1, 33	1, 43	1, 54	1, 66	1, 79
m_уч
D_эк	5, 745	5, 638	5, 536	5, 440	5, 331

Принимаем диаметр D=5, 6 м; d=1, 2 см.

Участок №4

31, 8 м < 100м

Таблица 7. Расчет четвертого участка трубопровода.

	D
5, 000	5, 200	5, 400	5, 600	5, 800
d, см	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2	1, 2
V, м2	0, 19	0, 20	0, 20	0, 21	0, 22
A, т/мп	1, 47	1, 53	1, 59	1, 65	1, 71
m_уч
D_эк	5, 518	5, 482	5, 447	5, 415	5, 383

Принимаем диаметр D=5, 4 м; d=1, 2 см.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒