Определение параметров вала.

Вал – одна из наиболее ответственных деталей гидроагрегата. Вал представляет собой цилиндрическую поковку из стали 40 или 20ГС с центральным осевым отверстием и с фланцами на концах.

Внешний диаметр вала вертикальных гидроагрегатов выбирается в зависимости от крутящего момента и округляется до ближайшего меньшего нормального размера:

где N – мощность, передаваемая валом, кВт, n – номинальная частота вращения вала, об/мин.

По таблице VI.13 стр.264 [2] принимаем внешний диаметр: D_в=600 мм.

Внутренний диаметр:

где - максимальное допустимое напряжение на кручение, =545кг/см²

Округляем до ближайшего значения -

1) Проверка вала на предельное значение напряжения на кручение

Условие выполняется.

2) Проверка на прочность с учетом осевых усилий

где - напряжение растяжения, кг/см², - напряжения кручения, кг/см².

Для расчета осевого усилия Р_ос воспользуемся учебным пособием [5] стр.26.

Р_ос = Р_ос.г + 1,1(G_рк + G_вт + G_рг + G_вг), (6.6)

где Р_ос.г – гидравлическая составляющая осевого усилия;

G_рк – вес рабочего колеса гидротурбины;

G_вт – вес вала гидротурбины;

G_рг – вес ротора генератора;

G_вг – вес вала генератора.

Р_ос.г = К_ос D₁² H_max, (5.6)

где К_ос=4,1 кН/м³ -коэффициент, определяемый приближенно системой турбины и типом рабочего колеса (табл.1.8 стр.27) [5], D₁-диаметр рабочего колеса, H_max-максимальный напор.

Р_ос.г=2,6·2²·151=1570,4 кН=157т.

Вес рабочего колеса и вес вала турбины определяются конструкцией гидротурбины. Для приближенного их подсчета воспользуемся следующими формулами

G_рк=К×D₁³, (5.7)

где К= 4,9…6,4 кН/ м³ для РО гидротурбин, принимается К=5,9.

G_рк=5,9·2³=47,2 кН=4,72.

G_вт = (0,6…1,3) G_рк, (6.8)

G_вт =0,77×4,72 =3,62т.

Вес Вращающихся частей генератора G_рг + G_вг = 0,45…0,55 от общего веса генератора G. Вес генератора определяется по формуле

где , выбираем

Р_ос =157+1,1(4,72+3,62+19,4)=187т,

Выбор трансформатора

При выборе повышающих трансформаторов необходимо ориентироваться на значение напряжения ЛЭП, которое зависит от длины ЛЭП и величины передаваемой мощности. Связь с энергосистемой осуществляется по ЛЭП, длинной 20 км. Мощность трансформатора можно определить по формуле:

, (7.1)

где n – количество генераторов, соединенных с трансформатором (n=1, т.к. применяется блочная схема подключения трансформаторов), , .

.

По таблице 12 стр.35 [6] определяем, что напряжение на ЛЭП будет 220 кВ – это высшее напряжение обмотки трансформатора. Напряжение генератора 10,5 кВ – это низшее напряжение обмотки трансформатора.

По таблице 3.8 стр.156 [7] выбираем трансформатор ТРДНС-63000/220.

Основные параметры трансформатора ТДТН-63000/220:

Трансформатор типа ТДТН-63000/220-У1 с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН в диапазоне ±12 х 1 % с системой охлаждения вида «Д».

Длина: 10м;

Ширина: 5,6 м;

Высота: 7,6 м;

Масса масла: 45,5 т;

Масса полная: 154,4 т;

Колея для продольного передвижения: 1,524м;

Колея для поперечного передвижения: 3м.