Исходные данные
5. Топография района: №15;
6. Кривая связи расходов и уровней воды: №15;
7. Геология в основании здания ГЭС: песок – 8м, скалы;
8. Расчетный расход воды в реке после возведения ГЭС:
Максимальный – 2400 м3/с;
Минимальный – 60 м3/с;
9. Основные параметры ГЭС:
Нормальный подпорный уровень(НПУ) – 258м;
Уровень мертвого объема – 254м;
Пропускная способность всех турбин ГЭС – 300 м3/с;
Количество агрегатов – 5;
Связь с энергосистемой – 60 км.
Кривая связи расходов и уровней воды для плана №15(песок – нескальные породы): Таблица 1
| Абсолютная отметка уровня воды, h (м) | Нескальные породы, Q (м3/с) |
Для построения зимней кривой связи расходов и уровней воды при
Q≤300 м3/с вводить поправочный коэффициент К=0,75
Построение кривой связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе
Для построения кривой связи и уровня воды в нижнем бьефе воспользуемся таблицей 1. Переносим заданные точки с координатами z, Q, соединяем их плавной кривой, наносим Q1агр, QГЭС, Qmin, Qmax и получаем требуемый график зависимости z=f(Q).
Построения приведены на рис. 1.
Построение схемы напоров
Для построения схемы напоров необходимо разметить шкалу, с одной стороны наносим линии, соответствующие заданным уровням мертвого объема и нормальному подпорному уровню, с другой стороны проводим линии, соответствующие отметкам воды в реке при расходе воды, равном максимальному, минимальному, расходу ГЭС и расходу через один агрегат.
1. Максимальный расход ГЭС определяется разностью отметок нормально подпорного уровня и уровня воды, соответствующего расходу воды через один агрегат:
(2.1)
2. Минимальный напор ГЭС определяется как разность между нормальным подпорным уровнем и уровнем воды, соответствующего максимальному расходу воды:
(2.2)
3. Рабочий напор определяется по эмпирической зависимости:
(2.3)
Зная величину рабочего напора, с помощью схемы напоров определяем отметку воды, соответствующую рабочему напору:
(2.4)
147,3=256,67м
Все построения представлены на рис. 2.
Выбор основных параметров гидротурбины
Выбор системы турбин и типа рабочего колеса
Выбор системы турбин и рабочего колеса зависит от исходных данных, принятых для конкретной ГЭСминимальный напор.
Исходными данными для выбора параметров турбины являются:
- максимальный напор Нмах, м;
- минимальный напор Нmin, м;
- расчетный напор Нр, м;
- номинальная мощность турбины одного агрегата N, кВт;
- отметка расположения НБ ГЭС над уровнем моря, м. При её значении меньше, чем 100м, в курсовых проектах её обычно не учитывают.
Выбор системы турбин и типа рабочего колеса производим по заданному максимальному напору по табл. 1.1 ([1], с. 19 т.1.1). Для максимального напора Нмах=148,63м, выберем радиально осевую гидротурбину с типом рабочего колеса РО170 и диагональную гидротурбину с типом рабочего колеса ПЛД170 и сравним их.
Определение диаметра рабочего колеса
Для определения диаметра рабочего колеса воспользуемся универсальной характеристикой выбранной гидротурбины, которая представлена на рис. 3.
Диаметр рабочего колеса гидротурбины определяется по формуле:
где N – номинальная мощность гидротурбины, кВт; 
- приведенный расход в расчетной точке, м3/с; Нр – расчетный напор гидротурбины, м; 
- КПД натурной турбины, соответствующий режиму её работы в расчетной точке.
Для предварительных расчетов мощности гидротурбины принимаем:
Из формулы видно, что для получения наименьшего диаметра рабочего колеса, а следовательно и наименьших габаритов турбины, следует выбирать значение возможно большим. Однако с увеличением приведенного расхода ухудшается энергетические и кавитационные качества турбины, поэтому величина ограничена рядом условий, определяющих её значение.
Для радиально осевых гидротурбин, на универсальной характеристике которых линия 5% запаса мощности присутствует, тем самым ограничивает приведенный расход. На универсальной характеристике проводим горизонтальную линию, которая расположена выше nопт на 2-3 оборота и из точки пересечения горизонтальной линии с линией запаса мощности опускаем перпендикуляр, тем самым находим :
(3.3)
;
модели, который определяется по универсальной характеристике в расчетной точке;
Вычисляем диаметр рабочего колеса по формуле (3.1):
Полученное значение диаметра округляем до стандартного большего значения ([1], с.19 т.1.5.): D1(РО170)=2,80.
Для поворотно-лопастных диагональных гидротурбин, на универсальной характеристике которых линия 5% запаса мощности отсутствует, значение должно быть таким, при котором обеспечивается достаточно высокое значение КПД турбины и не происходит существенного развития кавитационного процесса. Как правило, это обеспечивается, когда в расчетной точке приведенный расход больше оптимального расхода (в точке максимального КПД) на 30-50%, т.е.
(3.4)
Находим расчетную точку на универсальной характеристике и определим:
;
Вычисляем диаметр рабочего колеса по формуле (3.1):
Полученное значение диаметра округляем до стандартного большего значения ([1], с.19 т.1.5.): D1(ПЛД170)=2,65.