Построение кривой связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе

Построение кривой связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе

Уровень воды () в отводящем канале ГЭС в значительной степени зависит от расхода водотока и определяется из графической зависимости . По данным таблицы 1.1 строится график зависимости , при этом учитывается геология в основании ГЭС (по заданию скала), результат на рис.1.П1.

Построение схемы напоров

Диапазон характерных напоров (H_max,H_Р, H_min), в пределах которого будет эксплуатироваться ГЭС, можно определить следующим образом:

Максимальный напор:

Минимальный напор:

Расчетный напор:

Выбор основных параметров гидротурбины

Выбор системы гидротурбины и типа рабочего колеса

По максимальному напору , выбираем поворотно лопастную турбину с типом рабочего колеса ПЛ 40.

Определение диаметра рабочего колеса

Для определения диаметра рабочего колеса используют универсальную характеристику выбранной гидротурбины.

Диаметр рабочего колеса D₁ гидротурбины определяется по формуле:

где - номинальная мощность гидротурбины, кВт; - приведенный расход в расчетной точке, м³/с; – расчетный напор гидротурбины, м; – полный КПД натурной гидротурбины, соответствующий режиму её работы в расчетной точке.

Положение расчетной (рабочей) точки на универсальной характеристике в первом приближении для ПЛ гидротурбин определяются следующими значениямиприведенной частоты вращения и приведенного расхода в расчетной точке :

где - приведенная частота вращения в оптимуме универсальной характеристики, - приведенный расход в оптимуме универсальной характеристики.

КПД натурной турбины:

где – КПД модельной турбины в рабочей точке универсальной характеристики, – поправка за счет масштабного эффекта. В первом приближении можно принять .

Для предварительных расчётов мощность гидротурбины принимаем равной:

Вычисляем диаметр рабочего колеса гидротурбины:

Подсчитанный диаметр рабочего колеса округляем до ближайшего большего стандартного значения ([1], с. 19 табл 1.5):

Изменение диаметра рабочего колеса при округлении до ближайшего стандартного привело к некоторому смещению расчетной точки по приведенному расходу , что в дальнейшем необходимо учесть при определении координаты рабочей точки:

Определение нормальной частоты вращения турбины

Нормальную частоту вращения гидротурбины ориентировочно определяют по формуле:

где - оптимальная приведенная частота вращения рабочего колеса натурной гидротурбины, определяющаяся с учетом масштабного эффекта по формуле:

 

 

Построение зоны работы турбины на универсальной характеристике

 

Определение разгонной частоты вращения

Определение критической высоты отсасывания

Выбор вала гидрогенератора

Наружный диаметр вала выбирается по таблице VI.13 стр. 264 [4], в зависимости от крутящего момента, определяемого по формуле:

Выбираем =600 мм, =480 мм.

 

Проверяем выбранный вал на прочность с учетом осевых усилий. Приближённо значение осевого усилия определяют по формуле:

где - гидравлическая составляющая осевого усилия, – вес рабочего колеса, – вес вала гидротурбины, – вес ротора генератора, – вес вала генератора. Коэффициент 1,1 учитывает весовые нагрузки от прочих вращающихся и опирающихся на подпятник элементов гидроагрегата.

Гидравлическая составляющая осевого усилия:

где =7,2 кН/м³ – коэффициент, определяемый приближённо системой турбины и типом рабочего колеса (табл. 1.8. с. 27 [1]).

Вес рабочего колеса:

где К=(3,9-7,1) кН/м³ для ПЛ турбин, принимаем К=6 кН/м³.

Вес вала гидротурбины:

Вес ротора генератора и вес вала генератора определяются его конструкцией.

Приближенно вес вращающихся частей составляет 0,45…0,55 от общего веса гидрогенератораG определяемого по формуле:

Вес вращающихся частей :

 

Проверка вала на кручение:

 

Проверка на прочность с учётом осевых усилий:

Условия прочности выполняются, окончательно принимаем =600 мм, =480 мм.

Направляющий аппарат

Рабочее колесо

Отсасывающая туба

Мостовой кран

Мостовой кран применяют в машинных залах и монтажных площадках ГЭС при монтажных и ремонтных работах. Кран выбирается по трем основным параметрам:

· Грузоподъемность мостового крана определяется наибольшей массой неразборного переносимого элемента. Для проектируемой ГЭС наибольшей массой обладает ротор генератора вместе с валом генератора

· Пролёт здания станции определяется главным образом величиной пролёта крана с учётом габаритных размеров наиболее широкого переносимого неразборного элемента – ротора генератора. Диаметр ротора примерно равен диаметру расточки статора =4950 мм. Высота подъёма крюка определяется длиной наиболее длинного переносимого элемента – рабочего колеса гидротурбины с валомLрк+Lв=7950 мм.

Так как масса самого тяжёлого элемента меньше 500 т, применяется один кран Пролет здания станции и высота подъёма крюка определены графически:

·

Выбираем мостовой кран по табл. 4.1 с.50 [5]:

1. грузоподъемность главного крюка 125 т;

2. грузоподъемность вспомогательного крюка 20т;

3. пролет крана 10 м.

Выбор трансформаторов

Длина линии электропередач составляет 30 км, напряжение ЛЭП – 110 кВ. Структурная схема ГЭС – блочная.

Критерии выбора трансформатора:

Низшее напряжение 10,5 кВ.

Высшее напряжение 110 кВ.

Полная мощность

По табл. 3.6 стр. 148 [3] выбираем трансформатор ТРДН-40000/110, имеющий следующие параметры:

1. Низшее напряжение 10,5 кВ;

2. Высшее напряжение 115 кВ;

3. Номинальная полная мощность 40 МВА;

4. длина l=6м;

5. ширина b=4,7 м;

6. высота h=5,7 м;

7. масса m=68 т.

 

Построение кривой связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе

Уровень воды () в отводящем канале ГЭС в значительной степени зависит от расхода водотока и определяется из графической зависимости . По данным таблицы 1.1 строится график зависимости , при этом учитывается геология в основании ГЭС (по заданию скала), результат на рис.1.П1.

Построение схемы напоров

Диапазон характерных напоров (H_max,H_Р, H_min), в пределах которого будет эксплуатироваться ГЭС, можно определить следующим образом:

Максимальный напор:

Минимальный напор:

Расчетный напор: