Синхронная частота вращения

Инженерно-строительный факультет

Кафедра «Возобновляющиеся источники энергии и гидроэнергетики»

 

 

Курсовой проект

Дисциплина: “Проектирование и эксплуатация нетрадиционных

и возобновляющихся источников энергии”

на тему: “Здание ГЭС”

 

Выполнил

студент гр.5013/2

Емельянова Ю. С.

Преподаватель

Фролов В.В.

 

 

Санкт-Петербург

2011г.
Содержание

 

 

Введение

 

Цель проекта

В данном курсовом проекте необходимо запроектировать здание ГЭС на основании выданного задания.

 

Исходные данные

Топография региона: №9

Кривая связи расходов и уровней: №9

Геология в основании здания ГЭС: песок 12 м., скала

Расчетный расход воды в реке после возведения ГЭС:

· максимальный 1900 ;

· минимальный 30 ;

Основные параметры ГЭС:

· Нормальный подпорный уровень (НПУ) 260 м

· Уровень мертвого объема (УМО) 256 м

· Пропускная способность всех турбин ГЭС 150 ;

· Количество агрегатов n=5;

· Связь с энергосистемой 20 км.

Кривая связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе

 

По таблице связи расходов и уровней воды строим график кривой связи расходов и уровней в нижнем бьефе (прил. 1).

 

«Связь расходов и уровней воды» таблица 1.2

Абсолютная отметка уровня воды	h,м
Нескальные породы	Q,м3/с

Дя построения зимней кривой связи расходов и уровней воды при Q≤300 м³/с вводить поправочный коэффициент К=0,75.

 

Определение схемы напоров

 

На основе исходных данных строим схему напоров (прил.2)

В процессе работы гидроэлектростанции ее напор меняется в некоторых пределах вследствие изменения уровней воды в бьефах. Изменения уровня верхнего бьефа связаны главным образом с глубиной сработки водохранилища. Уровни нижнего бьефа определяются расходами через гидроузел.

В результате анализа возможных сочетаний уровней в бьефах определяется максимальный Н_max и минимальный H_min напоры гидроэнергоустановки.

Максимальный напор обычно имеет место при НПУ водохранилища и наинизшем уровне нижнего бьефа, который наблюдается при работе ГЭС с наименьшими расходами, определяемые суточным графиком нагрузки.

Минимальный напор может устанавливаться по разному. В одном случае – это разность уровня мертвого объема (УМО) и уровня нижнего бьефа, соответствующего расходу через все агрегаты ГЭС, в другом – разность НПУ и наибольшего уровня нижнего бьефа при пропуске расхода паводка, пропускаемого без форсировки уровня верхнего бьефа.

 

Определяем отметки воды в нижнем бьефе по кривой связи зависимости уровней воды от расхода:

м,

м,

м.

Выбираем наименьшее из двух

 

 

Выбор гидротурбины

 

Выбираем тип гидротурбины по диапазону напоров, заданному расходу и числу агрегатов ГЭС.

Мощность гидротурбины:

где

По полученной мощности и напорам, на которых используется гидротурбина, выбираем для рассмотрения радиально-осевую турбину РО170.

 

Основные параметры РО 170

 

Диаметр рабочего колеса

Для определения диаметра рабочего колеса используем универсальную характеристику выбранной гидротурбины (прил. 4).

Диаметр рабочего колеса (м) гидротурбины опреде­ляем по формуле:

 

где: N_т - номинальная мощность гидротурбины, кВт;

- приведенный расход в расчетной точке, ;

- расчет­ный напор гидротурбины, м;

- полный КПД натурной гидротурбины, соответствующий режиму ее работы в расчетной точке.

Положение расчетной точки на универсальной характеристике в первом приближении – на линии ограничения мощности, при n’ = n’_опт + 2 …5 мин^-1.

n’ = 69+3=72 мин^-1

Коэффициент полезного действия турбины, необходимый для определения диаметра колеса, вычисляется с учетом поправки на масштабный эффект по формуле

Округляем полученный диаметр рабочего колеса до ближайшего стандартного (табл.1.5 стр.19[5]): м.

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

 

Округление диаметра приводит к увеличению приведенного расхода до величины, стоящей на линии ограничения мощности, что недопустимо. Округляем диаметр в большую сторону м.

Таким образом, рабочая точка: м, .

 

Синхронная частота вращения

Определим частоту вращения по формуле

где Н= оптимальная приведенная частота вращения турбины, определяется с помощью масштабного коэффициента по формуле

где оптимальная приведенная частота вращения модели, максимальное значение КПД модели. Величины определяются по универсальной характеристики 69 мин^-1, .

где - диаметр и напор модельной турбины, которые указываются на универсальной характеристике.

По таблице 1.6 на стр. 21 [5] выбираем синхронную частоту вращения. При округлении принимаем ближайшее значение синхронной частоты. .

Для дальнейших расчетов необходимо найти поправки по КПД и по приведенной частоте вращения , учитывающие увеличение КПД и приведенных оборотов натурной турбины по сравнению с моделью за счет масштабного эффекта. Поправку на приведенный расход обычно не учитывают. В соответствии с рекомендациями номенклатуры поправку определяют по формуле:

 

 

Найденные поправки, вычисленные для оптимального режима, можно принять одинаковыми для всех режимов работы гидротурбины, т.е. ,

Пересчитаем величины установленной мощности и рабочего расхода турбины: