4. Подбор оборудования и компоновка гидротурбинного блока малой гэс.
4.1. Подбор основного гидросиловою оборудования гэс.
На основе водноэнергетических расчетов по Nycт, Hp и Qp производится подбор оборудования ГЭС, Для этого первоначально выбирается число агрегатов с учетом неравномерности графика нагрузки ГЭС, ее мощности и технико-экономических соображений. Следует иметь в виду, что на ГЭС устанавливаются обычно однотипные агрегаты. Число агрегатов обосновывается технико-экономическими расчетами для нескольких вариантов.
В ходе расчетов для каждого варианта определяются размеры турбин и генераторов, габариты здания ГЭС, объемы работ, капитальные вложения и ежегодные издержки, выработка электроэнергии, вытесняемая мощность. Наиболее выгодное число агрегатов принимается по сроку окупаемости дополнительных капитальных вложения или по минимуму приведенных затрат.
При относительно небольшой неравномерности графика нагрузки ГЭС и небольшой мощности станции число агрегатов (z) рекомендуется принимать от 2 до 4.
Мощность одного агрегата:
, кВт (4.1)
кВт,
а мощность турбины при КПД генератора nт= 0,91.
, кВт. (4.2)
кВт.
, м3/с (4.3)
м3/с.
Определяем основные параметры гидротурбины:
- диаметр рабочего колеса гидротурбины d=1,0 м.
- число оборотов гидротурбины n=375 об./мин.
- высота отсасывания hS=4,5 м.
При окончательном выборе гидротурбины необходимо сделать сравнение по диаметру рабочего колеса, частоте вращения, КПД и высоте отсасывания. При этом необходимо учитывать, что более быстроходные турбины позволяют уменьшить размеры здания ГЭС, но при этом увеличивается высота отсасывания, что ведет к удорожанию строительства и эксплуатации ГЭС.
Принимаем ПЛ30/800-В-100 гидротурбину с вертикальной прямоосной конической отсасывающей трубой при напоре H=4,5 м.
Допустимая высота отсасывания определяется из выражения:
, м (4.4)
где Hs- величина, взятая из графиков для конкретной гидротурбины.
м.
В практике гидротурбиностроения при сопоставлении результатов энергетических исследований обычно используют приведенные величины оборотов n’1 и расхода Q’1.
, об./мин (4.5)
, м3/с (4.6)
об./мин.
л/с.
Марка гидротурбины ПЛ30/800-В-100
КПД=83 % ; φ=+15°; а0=48 мм.
4.2 Компоновка гидротурбинного блока малой гэс.
При строительстве ГЭС на малых водотоках гидротурбинный блок наряду с плотиной из местных материалов и русловым водосбросом входит, как правило, в состав водоподпорного фронта. В этом случае он состоит из открытого водоприемника, турбинной камеры (может быть совмещена с водоприемником), направляющего аппарата, в котором размещается гидротурбина, и отсасывающей прямоосной или изогнутой трубы
Турбинные камеры. Для напоров Н=6-10м. для уменьшения длины вала гидротурбины и высоты затвора, применяют закрытые турбинные камеры. Они выполняются так же прямоугольными по габаритам открытых, лишь верхнее перекрытие становится напорным. Ширина камеры определяется по формуле:
(4.7)
B=А=4D1=41=4 м.
Высота открытой турбинной камеры H зависит от глубины воды в ней,
, м (4.8)
, м (4.9)
где hmin – минимальное заглубление направляющего аппарата;
Vd – допустимая средняя скорость на входе в турбинную камеру, принимаем Vd=1,1 м/с.
м.
Отсасывающие трубы. Применяются прямоосные конические отсасывающие трубы, при положительной высоте отсасывания Hs>0, тогда длина отсасывающей трубы:
L<Hs+0,5, м (4.10)
Конструктивно длина прямоосной конической отсасывающей трубы принимается в пределах:
L=(3…4)D1 (4.11)
L=41=4 м.
Диаметр входного сечения принимается в пределах:
(4.12)
а угол конусности отсасывающей трубы принимается в пределах Θ=10°.
D3=1,11=1,1 м.
Определяем диаметр выходного сечения по формуле:
, м (4.13)
где V5 – допустимая скорость на выходе отсасывающей трубы, при которой потери кинетической энергии не превышают 0,5…2,5% напора, т.е.
Отсюда выражаем V5:
, (4.14)
Принимаем α5=1,1.
м/с
м.
Длину отводящей трубы определяем по формуле:
L=2,3D1 (4.15)
L=2,31=2,3 м.
Отводящие камеры.
Привязка турбинного гидроагрегата к условиям нижнего и верхнего бьефов производится по допустимой высоте отсасывания (Hs) и расчетному напору (Hр) лопастных турбин исчисляют от середины (оси поворота) лопастей. При этом +Hs откладывают вниз, а -Hs вверх. Заглубление верха изогнутой горизонтальной трубы должно быть >(0,3…0,5)м.
Параметры камеры следующие:
Ширина В1=2,4×(D3+D5); (4.16)
В1=21,1+2,05=4,25 м.
Расстояние от кромки отсасывающей трубы до стенки отводящей камеры
с1=0,85×В1 (4.17)
с1=0,854,25=3,61 м.
Глубина воды от дна до кромки отсасывающей трубы
hВ=1,5×D3 (4.18)
hВ=1,51,1=1,65 м.