Турбинное отделение. Организация проектирования и строительства

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГС
У
А.А. Морозенко, А.В. Алабин, М.А. Свищева
ТУРБИННОЕ ОТДЕЛЕНИЕ.
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
И СТРОИТЕЛЬСТВА
Рекомендовано Федеральным УМО в системе высшего образования 
по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 
08.00.00 Техника и технологии строительства в качестве 
учебного пособия для обучающихся по специальности 
08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений
(по специализации Строительство сооружений тепловой 
и атомной энергетики) и по направлению подготовки 
08.03.01 Строительство (уровень образования — бакалавриат)
(№ 102-15/9 от 25.04.2019 г.)
Москва
Издательство МИСИ – МГСУ
2019

УДК 621 311:69
ББК 314:38
          М80
Рецензенты:
профессор, доктор технических наук А.С. Павлов, 
заместитель руководителя департамента экспертизы и оптимизации 
проектных решений АО «ВНИИАЭП»;
кандидат технических наук А.В. Мишина, старший научный сотрудник 
лаборатории оснований, фундаментов и строительных материалов отдела 
технологии строительства и ремонта ООО «НИИ Транснефть»
	
Морозенко, Андрей Александрович.
М80	
	    Турбинное отделение. Организация проектирования и строительства : [учебное пособие по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений (по специализации 
Строительство сооружений тепловой и атомной энергетики) и 
по направлению подготовки 08.03.01 Строительство (уровень 
образования — бакалавриат)] / А.А. Морозенко, А.В. Алабин, 
М.А. Свищева ; М-во науки и высшего образования Рос. Федерации, Нац. -
исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2019. — 140 с.
ISBN 978-5-7264-1961-9
Учебное пособие рассматривает вопросы автоматизированного проектирования компоновочных решений и строительных конструкций, 
организационно-технологические особенности, параметры энергетического оборудования, а также специфику прочностных расчетов. Приведены требования к монтажу основного оборудования турбинного отделения, описаны приемы технологии и организации монтажа, даны основные принципы расчета строительных конструкций. Представленный 
материал восполняет определенные пробелы, имеющиеся в отечественной 
технической литературе в области энергетического строительства.
Для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, дисциплина «Технология тепловой и атомной энергетики», 08.05.01 
Строительство уникальных зданий и сооружений, дисциплины: «Технология возведения зданий и сооружений тепловой и атомной энергетики», «Организация и управление строительством объектов использования атомной и тепловой энергии».
УДК 621 311:69
ББК 314:38
ISBN 978-5-7264-1961-9	
©	 Национальный исследовательский
	
	
Московский государственный 
	
	
строительный университет, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение............................................................................................................. 4
1.	 ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ...... 6
2.	 ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ 
ОСОБЕННОСТИ ТУРБИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ................................... 18
2.1.	 Объемно-планировочные решения турбинного отделения............. 18
2.2.	 Конструктивные решения турбинного отделения..
.......................... 20
3.	 ТЕПЛОВАЯ СХЕМА.
................................................................................. 25
4.	 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 
ТУРБИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ АЭС.
......................................................... 28
4.1.	 Турбоагрегат.
....................................................................................... 28
4.2.	 Сепаратор-пароперегреватель........................................................... 34
4.3.	 Конденсатор....................................................................................... 39
4.4.	 Подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД).
.......... 43
4.5.	 Деаэратор............................................................................................ 56
5.	 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МОНТАЖУ ОСНОВНОГО 
ОБОРУДОВАНИЯ ТУРБИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ.
................................. 62
6.	 ПРИНЦИП РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ТУРБИННОГО 
ОТДЕЛЕНИЯ (ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ).
............................................. 74
6.1.	 Общая часть........................................................................................ 74
6.2.	 Сбор нагрузок..................................................................................... 75
6.3.	 Определение расчетных усилий..
....................................................... 77
6.4.	 Подбор сечения балки..
...................................................................... 80
6.5.	 Расчет соединений и узлов подкрановой балки............................... 88
7.	 ПРИНЦИП РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ 
ТУРБИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ СИСТЕМ 
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
............................ 93
8.	 ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА 
ТУРБИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ.................................................................. 94
9.	 ПРИЛОЖЕНИЯ.
.......................................................................................103
9.1.	 Пример расчета блока подкрановых конструкций 
(ручной счет).....................................................................................103
9.2.	 Расчет соединений и узлов подкрановой балки..............................117
9.3.	 Пример расчета блока подкрановых конструкций 
(с помощью ПК «Лира»)...................................................................121
9.4.	 Пример выбора монтажного крана..................................................131
Заключение.....................................................................................................135
Контрольные вопросы....................................................................................136
Библиографический список...........................................................................138

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время невозможно представить успешную экономику 
без развитой энергетической системы, всем высокотехнологичным 
производствам требуется достаточно большой объем электрической 
энергии. Имеющаяся энергетическая инфраструктура изнашивается 
и морально устаревает, что ведет к необходимости замещения и наращивания современных мощностей. Однако данный рынок характеризуется серьезной конкуренцией. В России накоплен большой опыт 
по реализации как внутренних, так и международных проектов по 
строительству электростанций большой мощности. Подготовка специалистов для проектирования с перспективными знаниями — один 
из инструментов конкурентной борьбы за рынок заказов на объекты 
энергетики. Специалист в области строительства объектов энергетики 
помимо владения теоретическими знаниями должен уметь пользоваться накопленным опытом, иметь навыки поиска информации о 
передовых научно-исследовательских и экспериментально-конструкторских работах и применять на практике современные средства проектирования. Передовые способы организации проектирования и 
строительства зданий тепловой и атомной энергетики во многом отличаются от описанных в имеющейся учебной литературе. Это связано с изменением применяемого оборудования, а также с появлением 
принципиально новых средств проектирования. Программные комплексы для проектных работ доказали свою способность повысить 
производительность труда, сократить сроки проектирования и минимизировать количество коллизий на раннем этапе.
Наиболее важное технологическое оборудование, задействованное 
в основных процессах преобразования энергии, сосредоточено в турбинном отделении, которое является одним из зданий электростанции. 
Без знаний о назначении и характеристиках этого оборудования невозможно спроектировать столь сложный производственный объект. 
Также необходимо понимать специфику возведения всей электростанции и иметь представление о технологических особенностях, методах 
и способах организации работ на строительной площадке.
Учебное пособие предназначено для изучения способов проектирования, архитектурно-строительных решений, оборудования и методов возведения турбинного отделения. В нем представлен логически 
взаимосвязанный материал, доступный для глубокого изучения профильных дисциплин.
4

В первой главе приведен обзор современных программных средств, 
используемых на различных этапах проектирования строительных объектов энергетики.
Во второй главе описаны современные объемно-планировочные и 
конструктивные решения турбинного отделения и оборудования. Дано 
краткое описание технологических процессов.
В третьей главе приведены тепловые схемы турбинного отделения 
и процессы преобразования энергии. Показана взаимосвязь оборудования турбинного отделения, дано краткое описание технологических 
процессов.
В четвертой главе перечислено основное оборудование турбинного отделения, его массогабаритные характеристики, принципы работы и назначение.
В пятой главе приведены общие требования к монтажу основного 
оборудования турбинного отделения, а также порядок и последовательность монтажа.
В шестой главе рассматривается порядок расчета и конструирования подкрановой балки.
В седьмой главе приведена последовательность действий при расчете подкрановой балки в автоматизированном расчетном комплексе.
В восьмой главе рассматриваются особенности организации строительно-монтажных работ при возведении турбинного отделения.
В приложениях представлен пример расчета блока подкрановых 
конструкций: показан сбор нагрузок от действия крана на подкрановую 
конструкцию, выполнен подбор сечений для блока подкрановых конструкций мостового крана, произведены проверки устойчивости опорной части и отсеков подкрановой балки, сконструированы опорные 
узлы конструкции. Также дан пример выбора монтажного крана для 
возведения конструкций турбинного отделения, приведены грузовые 
и технические характеристики крана.
5

1. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектирование — процесс создания в текстовом и графическом 
формате комплекта документов, необходимых и достаточных для 
строительства, ввода в эксплуатацию и эксплуатации строительного объекта. В проектной деятельности основополагающими являются вопросы безопасности и функциональности возводимого 
объекта.
Проектирование носит не поэтапный, а итеративный характер, 
т.е. в процессе уточнения каких-либо параметров на одном из этапов проект может быть возвращен на предыдущий этап. В процессе строительства продолжается сопровождение проекта, производится авторский надзор, выпускается исполнительная документация. При использовании информационных технологий сроки 
проектирования сокращаются (рис. 1.1).
Во всех областях экономики и в строительстве использование 
современных информационных систем направлено в основном на 
повышение производительности труда и качества производимых 
работ. Приведем несколько факторов, позволяющих сократить затраты на производство продукции при сохранении требуемых качественных показателей:
—
— сокращение персонала при условии повышения его квалификации;
—
— сокращение сроков производства одной единицы продукции 
за счет использования инновационных технологий, материалов 
или высокой степени блочности;
—
— унификация элементов продукции;
—
— автоматизация производства и др.
В процессе проектирования строительных объектов используется различное программное обеспечение. Самый низкий уровень 
автоматизации — графические процессы. Решение этой задачи пришло из конструкторской области и является аналогичным для всех 
видов деятельности, где требуется выполнение чертежей (машино-, 
авиа-, станкостроение и т.д.). Для современного строительства основополагающей стала концепция BIM-проектирования, когда 
используются не графические примитивы, а информационные модели строительных объектов с различным набором параметров. 
6

Рис. 1.1. Последовательность разработки проектной документации 
в САПР
Такое понимание строительной модели появилось относительно недавно, в начале XXI века, и оно тесно связано с переходом на 
объектно-ориентированные информационные технологии. Даже 
разработка единой концепции не позволяет выполнить весь проект 
с помощью одного программного обеспечения. Это связано с тем, 
что в каждой конкретной области проектирования есть свои лидеры, и для решения специфических задач приходится выбирать наиболее подходящий программный продукт. Также не все программные продукты достаточно адаптированы к национальным стандартам, и получение документации, соответствующей требованиям 
законодательства, не представляется возможным. Для решения этой 
задачи разработан независимый стандарт хранения и передачи данных Industry Foundation Classes (IFC). Данный формат позволяет 
7

обмениваться информацией программам от различных производителей с минимальными потерями. Такое решение позволяет минимизировать потери при передаче проекта на следующий этап. 
Так, до недавнего времени приходилось практически полностью 
перерабатывать архитектурную модель для подготовки ее к расчетам.Разработка единой системы моделирования всего жизненного 
цикла здания очень затратное и долговременное дело. Для решения 
задачи сквозного проектирования на всех этапах жизненного цикла проекта в ГК «Росатом» разработано собственное решение, объединяющее преимущества BIM-технологии и смежных отраслей. 
Такое решение позволяет эффективно управлять проектом строительства уникального объекта энергетики, а именно:
—
— организовывать сложные управленческие структуры;
—
— оптимально распределять задачи и следить за ходом их выполнения;
—
— управлять изготовлением, поставкой и монтажом оборудования.
Данная система получила название Multi-D, так как объединяет несколько направлений развития проекта строительства объекта энергетики. Детализированная 3D-модель по строительным 
решениям «до арматуры», по технологическим решениям «до кабеля» позволяет очень точно вычислить физические объемы и составить график производства работ по сооружению объекта с оптимизацией диаграммы Ганта и визуализацией конкретного объема производства работ. В дальнейшем к данной модели 
подвязывается распределение всех основных ресурсов, включая 
стоимость, по заданным физическим объемам и времени, отводимому на производство работ (рис. 1.2).
Технологическое проектирование ориентировано на решение 
проблемы компоновки оборудования. Основной проблемой в проектировании объектов энергетики является необходимость жестко 
привязываться к технологическому процессу и оборудованию здания или сооружения. Для моделирования технологии существует 
решение от компании Dassault Systemes (Дасо Систэм), разработанное для создания плоской схемы технологических связей оборудования. До начала проектирования необходимо иметь четкие 
представления о размерах оборудования, массогабаритных характеристиках, взаимосвязях (трубо-, паропроводы, кабельные сети и 
т.д.), особенностях расположения и монтажа.
8

Рис. 1.2. Multi-D-модель технически сложного объекта
Архитектурное проектирование состоит в разработке объемнопланировочных решений, т.е. определяются объемы (длина, ширина, высота) каждого помещения для отдельного или группы оборудования (рис. 1.3); определяются высотные отметки установки 
оборудования и вспомогательных систем (площадки ремонта и доступа, мостовые краны); определяется потребность в обслуживающем персонале. В случаях постоянного пребывания персонала и 
в зависимости от категории производства предусматриваются раздевалки, душевые, туалеты, комнаты отдыха. Также могут быть 
предусмотрены площадки и склады для оперативного ремонта оборудования. Разрабатываются пути горизонтальной и вертикальной 
коммуникации. Определяются параметры помещений, например 
такие, как категория взрывопожарной и пожарной опасности, и в 
соответствии с этими параметрами выбираются места расположения противопожарных перегородок и дверей. В зависимости от 
габаритов монтируемого оборудования выбирается размер проемов 
в стенах и перекрытиях. Предусматривается искусственное или 
естественное освещение на рабочих местах, в местах ремонта и контроля оборудования.
9

а — строительной части; б — технологической
Рис. 1.3. Формирование 3D-модели здания с конструкторской точностью: