压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门及设置方法技术

本发明专利技术涉及一种压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门及设置方法，其硐库由外层围岩、中间层混凝土衬砌、内层密封层组成，该检修门设置于硐库侧壁上，该检修门的侧面上设置有顶柱，顶柱的外围通过数个支撑可断开的与顶柱外围的围岩相连，以及该顶柱又分为与检修门直接相连的主顶柱、与主顶柱另一端相连的第一次顶柱、与第一次顶柱另一端相连的第二次顶柱。通过由各次顶柱及支撑等组件组成的反力单元，可以将硐库产生的压力转移至与次顶柱相连的围岩上，以减小检修门与周边硐库变形的不协调问题，从而保证硐库的密封性和稳定性。从而保证硐库的密封性和稳定性。从而保证硐库的密封性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门及设置方法


[0001]本专利技术属于硐库检修门
，具体地涉及一种压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门及设置方法。

技术介绍

[0002]随着新能源比例不断提高和电力交易市场逐渐健全完善，压缩空气储能技术迎来了更大的发展机遇。
[0003]压缩空气储能技术是一种大型、长时间储能发电技术，其技术原理：在用弃风、弃光及低谷电阶段，利用电能驱动压缩机压缩空气，将其送往地下储气库中储存；在用电高峰期到来时，储气库中的高压空气经过换热器或燃烧室加热，被送至膨胀机内膨胀做功，驱动发电机发电，从而实现能源的削峰填谷功能。
[0004]压缩空气储地下储气库目前主要为盐穴储气库。它是利用水溶开采方式在地下较厚的盐层或盐丘中注入淡水，将盐岩层溶解，再将饱和或近饱和卤水排出，在地下形成盐穴。盐穴气库具有密封性好、稳定性高的优点。但盐穴气库受地理环境限制明显，需建设压缩空气储能电站的地区可能无盐岩分布，无法建设地下储气库。
[0005]除了盐穴储气库，近年来地下人工硐库也是压缩空气储能电站的一个重要选择。它是在地下硬质岩中人工开挖形成的具有一定体积的储气构筑物。根据气库形状，地下人工硐库可以分为如图4所示的大罐式和隧道式两种形式。
[0006]不管是何种形式的地下人工硐库，其硐壁结构如图3所示，从内向外主要由密封层、混凝土衬砌和围岩三部分组成。这种形式的储气库气密性由密封材料，如钢材提供，硐库稳定性和变形由混凝土衬砌提供。
[0007]人工硐库的优势主要体现在工程可控性强，可根据建设需求灵活布置。地下人工硐库是现阶段压缩空气储能工程项目的重点研发和示范方向。因此，从储气库方式来看，未来压缩空气储能电站储气方式将以人工硐库为主，其他储气方式为辅。
[0008]压缩空气储能电站经过5kW～1.5MW的实验性电站建设的验证，目前已投产项目基本达到了60MW～100MW等级，300MW等级项目也已在规划设计过程中。这些工程储气库工作压力变动幅度一般为数兆帕，储气库内基本压力也一般为数兆帕，甚至高达十兆帕以上。基本压力是储气库正常工作时的常存压力。
[0009]为了检修或是定期检测，需要人员、设备和材料进入气库。因此需要在硐库侧壁设置检修门。进库前要放空气库，将硐库内的压力降至大气压力。检修门的大小需要满足设备和材料进出库需求，检修门尺寸较大；同时，在硐库正常运行时，要承受高达十兆帕以上的高内压作用。
[0010]如果采用单检修门方案，仅靠增加检修门钢度，保证门体变形满足设计要求，则检修门的厚度较大，操作困难，并且内侧气压施加的巨大荷载都传递至门框，门框再将荷载传递给围岩。这种情况下，检修门附近的围岩受荷方式与其余部位差距较大，变形特征不同，很难保证检修门与周围密封层、衬砌和围岩的变形协调，很难保证检修门的密封性和长期
稳定性。因此检修门的设计难度较大，是工程中需要解决的关键问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门及设置方法，通过在检修门后分节嵌岩反力自平衡系统，使储气库产生的压力传递至围岩，可以减小检修门与周边硐库变形的不协调问题，从而保证硐库的密封性和稳定性。
[0012]本专利技术所采用的技术手段如下所述：
[0013]一种压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其硐库由外层围岩、中间层混凝土衬砌、内层密封层组成，该检修门设置于硐库侧壁上，该检修门的侧面上设置有顶柱，顶柱的外围通过数个支撑可断开的与顶柱外围的围岩相连。
[0014]作为优选，该检修门设置于内层密封层的内侧壁上，该检修门的外侧为一检修通道，该检修门的开启方向朝向硐库内侧，以及该顶柱设置于该检修门的朝向硐库外侧的外侧面上。
[0015]作为优选，该顶柱包括固定设置在检修门上的主顶柱，以及包括在该主顶柱的远离检修门的一端可拆卸设置的至少一个次顶柱，该顶柱与围岩之间的支撑包括第一支撑和第二支撑；其中该主顶柱的外围设置有数个第一支撑，该第一支撑的另一端固定设置在检修门上，该次顶柱的外围上设置有数个第二支撑，该第二支撑的另一端转动设置在次顶柱外围的围岩上，该第二支撑与次顶柱之间可断开连接。
[0016]作为优选，围岩的靠近次顶柱的内侧设置有混凝土衬砌，该位置处的混凝土衬砌内设置有卡槽，卡槽的靠近次顶柱的一侧上设置有胶接环，该第二支撑可转动的设置在该胶接环上，其中该胶接环位于该胶接环所连接第二支撑在次顶柱上的支撑点的远离检修门的一侧。
[0017]作为优选，次顶柱上设置有相互对称的4对或8对第二支撑，以及胶接环的位置和数量与第二支撑的位置和数量相对应。
[0018]作为优选，在第二支撑和主顶柱之间的次顶柱上还设置有轴力传感器，以及在该轴力传感器和第二支撑之间的次顶柱上还设置有可伸缩的轴力调整段。
[0019]作为优选，该次顶柱的顶部对应的混凝土衬砌上还设置有悬索，该悬索与底部的次顶柱连接。
[0020]作为优选，该次顶柱设置有两个，包括与主顶柱可拆卸连接的第一次顶柱，以及包括与第一次顶柱的另一端可拆卸连接的第二次顶柱。
[0021]以及，提供一种压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门的设置方法，包括以下步骤：
[0022]S1：在硐库侧壁上设置检修门，在检修门的外侧面上设置主顶柱；
[0023]S2：在主顶柱的另一端组装反力单元：包括与主顶柱另一端可断开连接的次顶柱、可断开的连接次顶柱和次顶柱外围混凝土衬砌的支撑、及设置在次顶柱上的轴力传感器和轴力调整段；
[0024]S3：确定反力单元的数量：根据硐库拟储气的最大压力和每个反力单元的设计承压能力，确定反力单元的个数n；
[0025]S4：确定反力单元的位置：在对应硐库型式和大小条件下，根据弹性基础理论计算
硐壁法向应力随硐壁距离的衰减曲线，由衰减曲线最高点向下沿纵轴硐壁法向应力设置n个节点，每一节点对应横坐标硐壁距离为对应反力单元中胶接环的位置，进而确定对应反力单元的位置；
[0026]S5：确定反力单元中轴力调整段的伸缩量：根据S4中确定的衰减曲线和各反力单元胶接环的位置，得到对应位置处的法向应力，进一步将该法向应力乘以检修门的净面积得到各反力单元需要达到的轴力，再进一步通过自动加载控制系统，调节轴力调整段的伸缩量，使该伸缩量满足轴力传感器达到反力单元需要达到的轴力设定值；
[0027]S6：按照S3
‑
S5中确定的反力单元的数量、位置和轴力调整段的伸缩量，将各反力单元依次连接设置在主顶柱的远离检修门的一端。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果如下：
[0029]本方案通过在检修门后设置分节的顶柱及对应组件组成的反力单元，将储气库产生的压力传递至围岩，避免了储气库检修门周围因承压太大产生变形造成密封性和稳定性变差的问题。且本方案各顶柱上设置有轴力传感器和轴力调整段，可以实时调整每段受理单元所受荷载，使所受荷载大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其硐库(1)由外层围岩(13)、中间层混凝土衬砌(12)、内层密封层(11)组成，其特征在于，该检修门(2)设置于硐库(1)侧壁上，该检修门(2)的侧面上设置有顶柱(3)，顶柱(3)的外围通过数个支撑(4)可断开的与顶柱(3)外围的围岩(13)相连。2.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其特征在于，该检修门(2)设置于内层密封层(11)的内侧壁上，该检修门(2)的外侧为一检修通道，该检修门(2)的开启方向朝向硐库(1)内侧，以及该顶柱(3)设置于该检修门(2)的朝向硐库(1)外侧的外侧面上。3.根据权利要求2所述的压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其特征在于，该顶柱(3)包括固定设置在检修门(2)上的主顶柱(31)，以及包括在该主顶柱(31)的远离检修门(2)的一端可拆卸设置的至少一个次顶柱(32)，该顶柱(3)与围岩(13)之间的支撑(4)包括第一支撑(41)和第二支撑(42)；其中该主顶柱(31)的外围设置有数个第一支撑(41)，该第一支撑(41)的另一端固定设置在检修门(2)上，该次顶柱(32)的外围上设置有数个第二支撑(42)，该第二支撑(42)的另一端转动设置在次顶柱(32)外围的围岩(13)上，该第二支撑(42)与次顶柱(32)之间可断开连接。4.根据权利要求3所述的压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其特征在于，围岩(13)的靠近次顶柱(32)的内侧设置有混凝土衬砌(12)，该位置处的混凝土衬砌(12)内设置有卡槽(5)，卡槽(5)的靠近次顶柱(32)的一侧上设置有胶接环(6)，该第二支撑(42)可转动的设置在该胶接环(6)上，其中该胶接环(6)位于该胶接环(6)所连接第二支撑(42)在次顶柱(32)上的支撑点的远离检修门(2)的一侧。5.根据权利要求4所述的压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其特征在于，次顶柱(32)上设置有相互对称的4对或8对第二支撑(42)，以及胶接环(6)的位置和数量与第二支撑(42)的位置和数量相对应。6.根据权利要求5所述的压缩空气储能电站地下硐库分节机械式检修门，其特征在于，在第二支撑(42...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宁，刘顺，李彦利，王洪播，张国龙，杜韬，苏美亮，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：