Рубрика Наука и технологии - сайт корпоративной газеты Группы РусГидро

Композитные материалы нашли широкое применение в энергетике. Созданные на основе углеродных волокон, они обладают высокими прочностными и деформативными характеристиками, устойчивостью к внешним воздействиям. Для ДРСК, которая осуществляет эксплуатацию линий электропередачи протяженностью более 60 тыс. км в пяти регионах Дальнего Востока с критическими сезонными нагрузками, преимущества использования новых материалов имеют огромное значение.

С 2021 года специалисты компании апробировали и совершенствовали технологию ремонта и восстановления опор с применением композитных материалов. Выполнены ремонт, восстановление и усиление опор на пилотных ЛЭП в Хабаровском крае, разработано руководство по ремонту и восстановлению железобетонных конструкций опор ВЛ композитными материалами.

Результаты проведенных исследований показали, что композит из углепластика легок в использовании и устойчив к коррозии. Работы на ЛЭП с применением системы внешнего армирования на основе композитных материалов снижают издержки при транспортировке материалов и выполнении строительно-монтажных работ. При этом прогнозируемая долговечность новой технологии составляет не менее 30 лет, а значит, отпадает необходимость в проведении частых плановых ремонтов.

В рамках завершения строительства Усть-Среднеканской ГЭС им. А. Ф. Дьякова для расширения возможностей выдачи мощности станции в электрическую сеть Магаданской области в 2023 году началось строительство ВЛ 220 кВ Колымская ГЭС — Усть-Среднеканская ГЭС.

Высоковольтная воздушная линия электропередачи строится в условиях Крайнего Севера на многолетней мерзлоте, в регионе со среднегодовой температурой −12 оС. С учетом климатических факторов, а также сложности транспортной доставки до места строительства рассматривались несколько технико-экономических вариантов изготовления металлических опор. В результате сравнения были выбраны опоры со сборными металлическими грибовидными фундаментами.

Особенность металлических фундаментов по сравнению с железобетонными заключается в их меньшей массе при такой же несущей способности. Составная конструкция позволяет транспортировать большее количество изделий на единицу объема и использовать менее грузоподъемную спецтехнику для доставки фундаментов к месту работ, что сокращает расходы на логистику, а также уменьшает общее время строительно-монтажных работ в условиях косогоров.

Сборка стенда с образцом металлического фундамента.

Для проверки и подтверждения характеристик образцы сборных металлических фундаментов под промежуточные и анкерно-угловые опоры прошли натурные испытания на полигоне ИЦ ОРГРЭС. Специалисты испытательного центра совместно с представителями блоков производственной деятельности, капитального строительства и проектного инжиниринга РусГидро проверили образцы на прочность, деформативность, эксплуатационную пригодность в условиях усиленной нагрузки и сжатия опор. Также проверялась точность соответствия размеров фундаментов требованиям конструкторской документации.

В результате механических испытаний сборные металлические фундаменты выдержали предельную нагрузку в 140% от проектной без деформаций и перемещения элементов.

После завершения строительства ВЛ 220 кВ Колымская ГЭС — Усть-Среднеканская ГЭС, которое запланировано на конец 2024 года, специалисты Группы РусГидро в течение первых трех лет будут вести дополнительный эксплуатационный контроль технического состояния фундаментов. По его результатам будет принято дальнейшее решение о возможности тиражирования данного технического решения в других труднодоступных регионах со сложными климатическими условиями.

Специалисты ОРГРЭС снимают показания с измерительных приборов.

Сборка стенда с образцом металлического фундамента.

Специалисты ОРГРЭС снимают показания с измерительных приборов.

Технологии информационного моделирования позволяют создавать трехмерную информационную модель строящегося объекта, включающую весь спектр технических и финансовых параметров проекта. Системная работа по внедрению ТИМ началась в Ленгидропроекте в 2017-м – в год векового юбилея института. В 2022 году перед специалистами института была поставлена задача по переходу на отечественное программное обеспечение, которая успешно решена. С начала 2023 года Ленгидропроект провел работу по повышению квалификации более 30 сотрудников разных специализаций для работы с российским программным комплексом информационного моделирования промышленного строительства Model Studio.

Проектирование гидроузла требует комплексного подхода. Как отметил начальник отдела ТИМ Ленгидропроекта Андрей Рыбец, применяемое программное обеспечение должно максимально охватывать все области, придерживаясь при этом определенных общих критериев.

Важнейшей частью информационного моделирования является база данных различных параметрических моделей с соответствующим атрибутивным наполнением. Наличие атрибутивной информации позволяет идентифицировать модели по признакам, а также создавать сметную документацию, рассчитывать объемы работ. Кроме того, отвечающий за конкретный объект главный инженер проекта получает возможность контролировать множество промежуточных параметров, необходимых для успешного выполнения проекта.

Среда общих данных, в которой сводится необходимая для подготовки проекта информация, требует постоянного мониторинга по выявлению ошибок и реагированию на запросы по ее обслуживанию. Она постоянно совершенствуется и наполняется исходя из полученных знаний о системах проектирования, а также новых данных о самом объекте. Для контроля созданных моделей в среде общих данных были разработаны шаблоны и скрипты (сценарии) – например, для подсчета ведомостей объемов работ.

Поскольку проектируемый объект существует не сам по себе, а в рамках определенной инфраструктуры, отдел ТИМ Ленгидропроекта создал алгоритм работы в программных комплексах NanoCad GeoniCS и среды общих данных CadLib, который позволяет загружать модель местности и объединять с другими сооружениями и объектами.

Еще одним важным и обязательным аспектом работы отдела ТИМ является «обкатка» программного обеспечения. Ведь разработчик в течение года выпускает новые версии и обновления программных продуктов, которые сначала могут работать нестабильно, а это влияет на процесс проектирования.

Ближайшие задачи Ленгидропроекта и отдела ТИМ – планомерный переход к технологии информационного моделирования с максимальным вовлечением отделов предприятий, формирование электронной базы данных типовых решений, разработка требований и стандарта организации по созданию цифровых моделей и их элементов, а также определение необходимого перечня атрибутивной информации для всех элементов модели.

Работа по внедрению ТИМ и адаптации их к потребностям производства сегодня по большому счету только разворачивается. Вести ее должны не только проектные организации, но и строители, производители оборудования. Мы зависим друг от друга, а потому существует необходимость в создании баз данных типовых решений и типового оборудования.

Андрей РЫБЕЦ,

начальник отдела технологий информационного моделирования

КСТАТИ

Профессионализм сотрудников Ленгидропроекта в сфере ТИМ получил подтверждение на прошедшем в 2023 году III Международном строительном чемпионате. В номинации «Информационное моделирование и проектирование» сборная РусГидро, состоящая из девяти специалистов института, вошла в пятерку лидеров, обойдя таких конкурентов, как Росатом, Минстрой, Газпром проектирование (Санкт-Петербург), Трансэлектропроект, Алабуга Девелопмент и др. От третьего места команду отделяло всего 0,23 балла.

СПРАВКА

Для ТИМ используется программное обеспечение отечественных производителей. В качестве САПР для создания чертежей с поддержкой формата *.dwg и базовой платформы для 3D-моделирования был выбран nanoCAD. На базе платформы nanoCAD используется комплекс Model Studio, который охватывает практически все разделы, необходимые для проектирования информационной модели гидроузла. Для создания же цифровых моделей местности решено использовать программный продукт NanoCad GeoniCS. Для разработки сметной документации используется программа-конектор 5D-смета, которая позволяет получать сметную стоимость из атрибутов элементов информационных моделей. Дополнительным преимуществом стала интегрированная среда общих данных CadLib «Модель» и «Архив».

[~DETAIL_TEXT] =>

Работа по внедрению ТИМ и адаптации их к потребностям производства сегодня по большому счету только разворачивается. Вести ее должны не только проектные организации, но и строители, производители оборудования. Мы зависим друг от друга, а потому существует необходимость в создании баз данных типовых решений и типового оборудования.

Андрей РЫБЕЦ,

начальник отдела технологий информационного моделирования

КСТАТИ

Профессионализм сотрудников Ленгидропроекта в сфере ТИМ получил подтверждение на прошедшем в 2023 году III Международном строительном чемпионате. В номинации «Информационное моделирование и проектирование» сборная РусГидро, состоящая из девяти специалистов института, вошла в пятерку лидеров, обойдя таких конкурентов, как Росатом, Минстрой, Газпром проектирование (Санкт-Петербург), Трансэлектропроект, Алабуга Девелопмент и др. От третьего места команду отделяло всего 0,23 балла.

СПРАВКА

Для ТИМ используется программное обеспечение отечественных производителей. В качестве САПР для создания чертежей с поддержкой формата *.dwg и базовой платформы для 3D-моделирования был выбран nanoCAD. На базе платформы nanoCAD используется комплекс Model Studio, который охватывает практически все разделы, необходимые для проектирования информационной модели гидроузла. Для создания же цифровых моделей местности решено использовать программный продукт NanoCad GeoniCS. Для разработки сметной документации используется программа-конектор 5D-смета, которая позволяет получать сметную стоимость из атрибутов элементов информационных моделей. Дополнительным преимуществом стала интегрированная среда общих данных CadLib «Модель» и «Архив».

Берегись поезда

Плотины нескольких ГЭС РусГидро помимо функций, необходимых для выработки электроэнергии, предназначены для движения транспорта. А по четырем из них проходят железнодорожные пути с соответствующей инфраструктурой, собственником которой выступает РЖД. Регулярное движение товарных и пассажирских поездов – один из значимых внешних факторов, влияющих на состояние конструкций гидротехнических сооружений (ГТС).

Различные дефекты как непосредственно железнодорожной инфраструктуры, так и элементов ГТС, вызванные воздействием движения составов, на станциях ранее уже выявлялись. Однако ввиду разницы в нормативнотехнической базе РусГидро и РЖД возникли вопросы в объеме и типах исследований с учетом специфики и многофункциональности плотин ГЭС.

Тогда в энергохолдинге приняли решение о запуске НИОКР с целью полномасштабного исследования ГТС на четырех объектах – Камской, Волжской, Жигулевской и Саратовской ГЭС. Выполнение работ поручили специалистам филиала «Института Гидропроект» – НИИЭС.

Нейросеть в помощь

Комплекс работ включал как визуальные, так и инструментальные исследования. В частности, осмотр позволил выявить многочисленные дефекты железнодорожного полотна: выкрашивание металла, повреждения и отсутствие рельсовых скреплений, разрушение и повреждение шпал, а также прочие деструктивные процессы в балластном слое.

Более сложные комплексные исследования и расчеты проводились в соответствии с разработанной в рамках НИОКР «Методикой исследования динамических нагрузок на ГТС от воздействия проходящего железнодорожного транспорта». Кстати, на метод измерений, ставший основой методики, НИИЭС впоследствии был получен патент.

Инженеры разработали типовой проект автоматизированной системы контроля состояния гидротехнических сооружений (АСКС ГТС), предназначенный для определения скоростного режима и техногенных динамических нагрузок от железнодорожного транспорта на ГТС. С помощью специального оборудования и датчиков в автоматическом режиме фиксируются данные о скорости составов и виброускорениях (нагрузках на ГТС), после чего сведения в системе по прошлым и текущим замерам обрабатываются с помощью нейросетевых технологий и дается оценка степени воздействия на ГТС.

«В рамках исследований широко применялись современные технологии кластерного анализа результатов измерений, получено пространственное отображение динамической нагрузки по глубине и в зависимости от расстояния до источника воздействий, – рассказывает главный инженер по оборудованию и ГТС филиала «Института Гидропроект» – НИИЭС Антон Антонов. – Это позволяет дополнять и расширять сведения о практически любых техногенных динамических нагрузках на ГТС. Данный подход справедлив не только для воздействий от железнодорожных составов, но и от различных циклических нагрузок – например, от оборудования для демонтажных работ».

Режим ограничений

По итогам исследований подготовлен целый ряд рекомендаций для повышения безопасности энергообъектов, часть из них уже реализована. «В соответствии с рекомендациями первых этапов НИОКР специалисты РЖД выполнили комплексную реконструкцию и ремонт железнодорожных путей, – говорит Антон Антонов. – К примеру, на Камской ГЭС в 2022–2023 годы восстановлена вторая нитка железнодорожного пути по бесстыковой технологии. Повторные исследования по разработанной нами методике позволили определить оптимальные скоростные режимы при различных сочетаниях нагрузок».

Так, при форсированном подпорном уровне на Камской ГЭС движение железнодорожного транспорта ограничено до скорости 20 км/ч, что внесено в инструкцию по эксплуатации ГТС. Это связано с тем, что уровень депрессионной поверхности попадает в зону распространения динамических нагрузок. При максимальной скорости железнодорожного состава происходит снижение коэффициента устойчивости, при замедлении глубина затухания техногенных динамических нагрузок сокращается.

Для контроля влияния железной дороги на сооружения Камской ГЭС было принято решение по установке специализированной контрольно-измерительной аппаратуры для оценки скорости и величин динамических воздействий.

Движение ж/д транспорта по плотине Жигулевской ГЭС.

Эффективная методика

В настоящее время исследования завершены на всех гидротехнических сооружениях РусГидро, где используются железнодорожные пути. После окончания внедрения системы контроля на Камской ГЭС планируется установка аналогичных систем также на Саратовской, Жигулевской и Волжской гидроэлектростанциях и интеграция их с действующими информационно-диагностическими системами.

«Выполненные в рамках НИОКР работы позволили определить безопасные скоростные режимы железнодорожного транспорта, проходящего по ГТС, позволяющие минимизировать техногенные динамические воздействия, – отмечает Антон Антонов. – Реализация разработанной системы даст возможность оперативно оценивать воздействия на ГТС и отслеживать увеличение как грузопотока, так и величин нагрузок на сооружения. При наличии постоянно действующей системы появляется возможность оценки состояния объектов и величин нагрузок в любой момент времени».

Кроме того, разработанная специалистами НИИЭС методика показала свою эффективность и оказалась востребована отраслью. К примеру, с ее помощью НИИЭС сейчас выполняет аналогичные исследования для «ЕвроСибЭнерго». В перспективе на основании данной методики и дополнительных исследований предполагается разработка СТО РусГидро к 2026 году.

А уже в этом году на ГЭС холдинга планируется старт нового проекта НИОКР, целью которого также станет оценка техногенных динамических воздействий на гидротехнические сооружения, на этот раз – со стороны автомобильного транспорта.

[~DETAIL_TEXT] =>