Гидромашины.

Литература:

1. Смирнов И.Н. Гидравлические турбины и насосы. – М.: Высшая школа, 1969.

2. Ковалев Н.Н. Гидротурбины. Конструкции и вопросы проектирования. – Л.: Машиностроение, 1971.

3. Справочник по гидротурбинам. Под ред. Ковалева Н.Н. – Л.: Машиностроение, 1984.

4. Орго В.М. Гидротурбины. – Л.: изд. Ленинградского университета, 1975.

5. Кривченко Г.И. Гидравлические машины. Турбины и насосы. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

6. Щапов Н.М. Турбинное оборудование гидростанций. – М.-Л., Госэнергоиздат, 1955.

7. Байбаков О.В. и Зеегофер О.И. Гидравлика и насосы. – М.: Госэнергоиздат, 1957.

8. Брызгалов В.И., Гордон Л.А. Гидроэлектростанции. – Красноярск. ИПЦ КГТУ, 2002.

9. СТО 17330282.27.140.005-2008 Гидротурбинные установки. Организация эксплуатации и обслуживания. Нормы и требования. ОРГРЭС.

10. СТО 17330282.27.140.006-2008 Гидрогенераторы. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования. Ленгидропроект.

11. СТО 17330282.27.140.007-2008 Технические системы гидроэлектростанций. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования. ОРГРЭС.

Лекция 1.

Использование водной энергии. Гидроэнергетический потенциал. Технические схемы использования гидроэнергии.

1.1 Задачи использования водной энергии.

Использование гидроэнергетических ресурсов имеет ряд технических и экономических преимуществ перед использованием других энергоресурсов. Преимущества сводятся к следующему:

1. Гидроэнергия – возобновляемый источник, так называемый «белый уголь». Использование гидроэнергии позволяет сократить потребление углеводородного топлива для нужд электроэнергетики.

2. Себестоимость 1 кВтч электроэнергии вырабатываемой на ГЭС намного меньше, чем на тепловой станции, отсюда быстрая окупаемость капитальных вложений затраченных на строительство ГЭС. (Себестоимость э/э СШ ГЭС ≈ 10 коп.,).

3. На выработку электроэнергии на ГЭС требуется значительно меньше рабочей силы, из-за простоты технологического процесса.*

4. ГЭС обладает высокой маневренностью и гибкостью в работе. ГА может быть запущен на ХХ и включен в работу в течении от1,5 до 2 минут. (Временно неработающий, исправный ГА постоянно находится в «горячем резерве» не расходуя при этом никакой энергии.)

5. Расход электроэнергии на собственные нужды на ГЭС составляет (0,3 – 0,5) %, а на ГРЭС до (8 – 10) % от производимой электроэнергии, что приводит к заметной экономии.

6. По сравнению с турбоагрегатами, гидроагрегаты имеют более высокий КПД. (КПД турбины до 95%, КПД гидроагрегата до 90%).

7. На ГЭС значительно меньше аварийность и износ оборудования, следовательно они более надежны в эксплуатации.

8. Возможность получения электроэнергии в больших количествах и низкой стоимости, стимулирует развитие электроемких производств (например: Аl).

9. Одновременно со строительством ГЭС разрешаются вопросы комплексного использования рек для судоходства, оршения, водоснабжения.

Однако, в деле использования водной энергии для нужд общества имеется и ряд существенных недостатков, а именно:

• Неравномерность стока рек в зависимости от времени года.

• Удаленность створов пригодных для строительства ГЭС от промышленных центров.

• Большая трудоемкость и стоимость строительных работ, что приводит к длительным срокам строительства и большим начальным капитальным вложениям.

Указанные недостатки в значительной мере устраняются тем, что:

1. При строительстве ГЭС создаются емкие водохранилища для регулирования стока рек. (Например: водохранилище Братской ГЭС – многолетнего регулирования, СШГЭС – годичного (сезонного) регулирования, Майнской ГЭС – недельно-суточного регулирования).

2. Обеспечивается возможность передавать электроэнергию на значительные расстояния посредством ЛЭП высокого напряжения (Максимально достигнутые значения напряжения ЛЭП ~ 1150 кВ, = 1400 кв).

3. При сооружениях ГЭС используются мощные строительные механизмы и применяются современные технологии строительства гидроузлов (бетоноукладочный кран КБГС-1000 г/п – 25 тонн, быстроходный, переподъем)

Таким образом, необходимость и преимущество использования водной энергии бесспорны и очевидны.

1.2 Гидроэнергетический потенциал.

При оценке энергетического потенциала рек следует различать:

• Теоретический потенциал – суммарный (валовой) потенциал речного стока по отношению к уровню морей.

• Технический потенциал – определяется существующим уровнем развития техники и составляет на сегодня 64% от валового.

• Экономический потенциал – часть технического потенциала, которую экономически выгодно использовать (при сравнении с другими видами электростанций).

По степени освоения экономически эффективных гидроэнергетических ресурсов Россия значительно уступает таким экономически развитым странам, как США и Канада.

В таблице 1.1 приведены данные об экономическом потенциале гидроэнергетических ресурсов рек некоторых стран и степени его использования.

Табл. 1.1 Данные об экономическом потенциале гидроэнергоресурсов рек некоторых стран и степени его использования.

Страна	Экономический потенциал 10^9 кВтч	Выработка электроэнергии на ГЭС, 10^9кВтч	Степень использования экономического потенциала, %.
Китай	1260	210	17
Россия	852	160	19
Бразилия	740	300	40
США	705	317	44
Канада	540	350	68
Норвегия	180	120	67
Япония	110	100	91

Водные ресурсы России составляют около 11% мировых ресурсов. Согласно исследованиям проведенным около 30 лет назад, экономический потенциал водных ресурсов нашей страны оценен в 852 млрд. кВтч. В России наибольший экономический потенциал сосредоточен в Восточно-Сибирском регионе – 350 млрд. кВтч, Дальневосточном – 294 млрд. кВтч и Западно-Сибирском – 77 млрд. кВтч. На начало 2000 г. этот потенциал использован на 23,4 %, в том числе в Европейской части на 46,6%, в Сибири на 19,7%, на Дальнем Востоке всего лишь на 3,3%.

Табл. 1.2 Региональное распределение гидроэнергетического потенциала России.

Экономические районы	Экономический гидропотенциал 10^9 кВтч	Освоенный гидропотенциал 10^9 кВтч	Степень освоения гидропотенциала %
Всего по России, в т.ч.	852	199,9	23,4
Северный	37	9,3	25
Северо-Западный	6	3,6	60
Центральный	6	1,5	25
Волго-Вятский	7	4,8	68
Поволжский	41	30,5	74
Северо-Кавказский	25	8,5	34
Уральский	9	4,4	49
Западно-Сибирский	77	1,7	2
Восточно-Сибирский	350	116,6	33
Дальневосточный	294	19	6