Попов экзамен ответы

1 ВОПРОС ОСНОВНОЙ ПРИЗНАК КЛАССИФИКАЦИИ ГЭС. ДЕЛЕНИЕ ГЭС НА КАТЕГОРИИ 2 вопрос СХЕМЫ СОЗДАНИЯ НАПОРА В ГИДРОСООРУЖЕНИЯХ 3 ВОПРОС ВАРИАНТЫ РУСЛОВЫХ СХЕМ ГИДРОУЗЛОВ 4 ВОПРОСВИДЫ ДЕРЕВАЦИОННЫХ МГЭС 5 ВОПРОССХЕМЫ СИФОННЫХ МГЭС

6 ВОПРОСМИКРОГЭС РУКАВНОГО ТИПА. СХЕМА РАБОТЫ

7 ВОПРОСМИКРОГЭС СО СВОБОДОПОТОЧНЫМИ ТУРБИНАМИ

8)Определение мощности водного потока энергии воды в плотинной схеме.

9)Определение гидроузла, его состав и назначение

10)Водонапорные сооружения водохранилища, их особенности, характеристики уровней воды

11)Характерные признаки для классификации плотин

12)Типы оснований плотин

13)Условия выбора створа плотины

14)Типы земляных плотин по СНИПу 2.05.0-84. Преимущества и недостатки.

15)Конструкции тела земляных плотин.

16)Конструкции противофильтрационных устройств плотин

17)Основные конструктивные элементы земляных плотин.

18)Типы и особенности работы ряжевых плотин.

19)Основные типы бетонных плотин

21)Особенности железобетонных контрфорсных и ячеистых плотин 22)Особенности водопропускных сооружений (водосбросов) по СНИП 2.06.01. 23)Виды зданий мГЭС по напору воды и по видам турбинных камер.

ВЭУ:

1)Для каких целей использовались и используются ветроэнергетические установки?

2)Опишите конструкции и назначение узлов простейших ВЭУ

3)Назначение и особенности видов конструкций трансмиссии мощных ВЭУ

4)Назначение и особенности видов конструкций трансмиссии мощных ВЭУ

6)Опишите основные конструкции и достоинства современных ветроколес с горизонтальной осью вращения

7)Опишите основные конструкции и достоинства современных ветроколес с вертикальной осью вращения

8)Опишите основные системы регулирования мощности ВЭУ путем вывода ветроколеса из-под ветра

9)Опишите основные системы автоматической ориентации ветроколеса на ветровой поток 10) Достоинства и недостатки регулирования положения ветроколеса с помощью виндроз

12)Перспективы проектирования и ограничений по мощности создания ВЭУ с пропеллерными и роторными конструкциями ветроколес

13)Учитываемые факторы при проектировании ГТС

14)Схема к расчету устойчивости сооружения по предельному повороту

15)Особенности применения стальных конструкций в гидросооружениях по СНИП II-23-81. Факторы, учитываемые при проектировании

ПОПОВИЧ ОТВЕТИКИ

1 ВОПРОС ОСНОВНОЙ ПРИЗНАК КЛАССИФИКАЦИИ ГЭС. ДЕЛЕНИЕ ГЭС НА КАТЕГОРИИ. [УСТАНОВЛЕННАЯ МОЩНОСТЬ: МИКРО – МИНИ – МАЛЫЕ – СРЕДНИЕ – КРУПНЫЕ: 0,1; - 1 – 30]

В настоящее время в мире и в России основным классифицирующим признаком МГЭ является то, что данный источник гидроэнергетического потенциала используется так называемыми «малыми ГЭС», к которым в России принято относить ГЭС с общей установленной мощностью до 30 МВт, установленной мощностью агрегата - до 10 МВт и диаметром рабочего колеса традиционных видов гидротурбин - до 3 м. По существующей классифик. ООН к малым относ. ГЭС мощн. до 10 МВт в т.ч.: микро ГЭС-до 0,1 МВт;

мини -0,1-1 МВт; малые – 1-10МВт. (Верхотурская ГЭС-7МВт) Малые ГЭС можно классифицировать и по другим критериям:

по напору:1группа. МГэс при существующ., строящихся либо проектир. водохранил, характеризующ. небольшими пропусками в нижний бьеф(5-15м3/с) и низкими (до 10 м) напорами; 2гр.:мгэс при больших водохран-ах в составе комплесных гидроузлов на средних и крупных реках, а также на перепадах больших каналов, где пропуски в нижн. бьеф состав. от 20 до200 м3/с при нап. 5-20м.

по режиму работы —

ГЭС, работающие параллельно с энергосистемой (работа по водотоку); ГЭС, работающие на изолированного потребителя (работа по графику нагрузки); ГЭС, работающие на изолированного потребителя параллельно с другими

энергоисточниками (например, с дизельной электростанцией, ветроэнергоустановкой и т.

п.);

по степени автоматизации — малые ГЭС являются полностью автоматизированными (работающие без дежурного персонала).

по схеме создания напора —

плотинная — сосредоточенный напор создается плотиной и зданием гэс;деривационная — сосредоточенный напор создается за счет естествен. перепада уровней водотока при напорной/ безнапорной деревации (с помощью деривационных сооружений - каналов, туннелей, трубопроводов )

плотинно-деривационная (смешанная) — напор создается как плотиной, так и за счет естествен. перепада уровней , реализуемого при помощи деривации.

3 гр.:те же пропуски что для 2 группы, но при напорах более 20 м; 4 гр.: деривацион. Мгэс на расходы 1-2 м3/с и напоры до 110 м.

2 ВОПРОС:

СХЕМЫ СОЗДАНИЯ НАПОРА В ГИДРОСООРУЖЕНИЯХ [ПЛОТИННАЯ, ДЕРИВАЦИОННАЯ, КОМБИНИРОВАННАЯ]

Две схемы создания напора: плотинная и деривационная.

Плотинная - Разность уровней воды обеспечивается возведением плотины и образованием верхнего и нижнего бьефов, ранее была наиболее распространенной. Влияние на тип и компоновку сооружений играет величина напора и место расположения ГЭС. По этим признакам различают 2 варианта компоновки:

Русловая

Приплотинная

Деривационная – искусственный водовод в виде открытого канала, туннеля или трубопровода Деривационная схема позволяет создать сосредоточенный напор отводом воды из реки в

искусственное русло (деревацию), имеющую другую трассу и уклон, чем русло. Деревации: безнапорная и напорная Уровень воды в конце безнапорной деревации оказывается выше чем в здании ГЭС, кот

связана с деревацией турбин. Водоводами. Уровень воды в которой обеспечивает необходимый уровеньв оды для работы ГЭС. На ГЭС малой мощности вода транспортируется по откр каналам, используется при слабопересеченной местности и на устойчивых склонах. При ст-ве деревац. ГЭС на горных реках в условиях сильно пересеч. Местности и резких падениях реки используют напорную деревацию в виде провода или туннеля. Напорный трубопровод укладывают по пов-ти земли или выполняется в толще горного массива в виде туннелей. В конце деревации при необходимом уменьшении

гидравлического удара при резких изменениях потока воды устанавливают доп. Резервуар.

Комбинированная схема использует выгоду обеих предыдущих , есть использует падение реки ниже плотины. А низконапорных гидроузлах неэнергетич назначения возможно размещение плавучих мини и микро ГЭС

Схемы создания напора а – с помощью плотины б – с помощью деривационного канала

1 – канал;

2 – напорный бассейн;

3 – турбинные водоводы;

4 – здание ГЭС;

5 – русло реки;

6 – плотина

СХЕМЫ плотинная: русловые ГЭС, приплотинные и деривационная:безнапорная

деривационная, напорная деривационная.

3 ВОПРОС ВАРИАНТЫ РУСЛОВЫХ СХЕМ ГИДРОУЗЛОВ

В русловых ГЭС здания с оборудованием расположены либо в русле реки, либо на обводящем канале ( см. рис далее). В обоих случаях здание ГЭС входит в состав напорного фронта и воспринимает разность давлений воды м-ду верхним и нижним

бьефом. В этом случае h здания определяется напором и отметкой НПУ.

НА реках с широкой речной долиной и явно выраженным руслом реки предпочтительно назначать отметку гребня, чтобы НПУ не выходил из основного русла реки. Для такой схемы характерна русловая компановка с размещением здания ГЭС в русле реки и водослива, однако этот вариант требует при строительстве МГЭС возведения перемычек для создания осушения котлована, в котором будет возводиться то или иное сооружение, которое увеличивает кап вложения.

Другой вариант – без затопления реки – размещение здания ГЭС на обводном канале, вне русла реки (рис был выше)

Плотинная схема зависит от рельефа местности, создаваемого напора, регулирования водостока, потребностей неинергетич. Водопользователей с различной степенью зарегулированности стока.

Основные сооружения в плотинной схеме: плотина, здание.

Приплотинная компановка гидроузла предусматривает размещение здания ГЭС за напорным фронтом (см рис)

Само здание не воспринимает напор со стороны верхнего бьефа и только испытывает давление воды с сечения турб водоводов. Основной вопрос при проектировании приплотинной ГЭС – взаимное расположение глухой водосливной плотин и здания ГЭС.

4 ВОПРОС ВИДЫ ДЕРЕВАЦИОННЫХ МГЭС

Деривационная – искусственный водовод в виде открытого канала, туннеля или трубопровода Деривационная схема позволяет создать сосредоточенный напор отводом воды из реки в

искусственное русло (деревацию), имеющую другую трассу и уклон, чем русло. Деревации: безнапорная и напорная Уровень воды в конце безнапорной деревации оказывается выше чем в здании ГЭС, кот

связана с деревацией турбин. Водоводами. Уровень воды в которой обеспечивает необходимый уровеньв оды для работы ГЭС. На ГЭС малой мощности вода транспортируется по откр каналам, используется при слабопересеченной местности и на устойчивых склонах. При ст-ве деревац. ГЭС на горных реках в условиях сильно пересеч. Местности и резких падениях реки используют напорную деревацию в виде провода или туннеля. Напорный трубопровод укладывают по пов-ти земли или выполняется в толще горного массива в виде туннелей. В конце деревации при необходимом уменьшении гидравлического удара при резких изменениях потока воды устанавливают доп. Резервуар.

Деривационные гидроэлектростанции обычно размещаются на тех реках, где очень большой уклон реки. Так как уклон реки там очень большой, то, соответственно, очень большой напор воды. И строить плотину в таком месте нет необходимости. А хороший напор воды получается из-за большого уклона русла реки и деривации. В деривационной ГЭС вода идет по специальным водотокам прямо из русла к самому машинному залу (зданию гидроэлектростанции). Деривационные ГЭС, в свою очередь, делятся на ГЭС с напорной деривацией или с безнапорной деривацией. Если ГЭС имеет напорную деривацию, то водоток, по которому идет вода к машинному залу, прокладывается с немалым уклоном. Если же ГЭС имеет безнапорную деривацию, то тогда обычно сооружается плотина с водохранилищем. Такой способ строительства ГЭС и ее работы называется смешанная деривация – в этом способе и строится плотина, и используется энергия самой деривации.

Сооружения деривационных ГЭС (а также с плотинно-деривационной схемой концентрации напора) по местоположению и назначению разделяются на следующие основные узлы.

Головной узел объединяет сооружения, предназначенные для создания подпора в реке и направления потока в деривацию очистки воды от сора и наносов, а иногда от льда и шуги: плотину, водосбросные устройства, водоприемник (водозабор), отстойник, промывные и ледосбросные устройства. Следует отметить, что такие сооружения, как отстойник, водосброс, шугосброс, могут размещаться, исходя из местных условий не только на головном узле, но и в различных местах трассы деривации.

Деривационные водоводы и сооружения на их трассе (собственно деривация) осуществляют подвод воды к станционному узлу сооружений. Деривационные водоводы могут быть напорными-туннели, трубопроводы (рис. 15.5) или безнапорными-каналы, туннели, лотки (рис. 15.6). На трассе безнапорной деривации устраивают ливнеспуски, акведуки, дюкеры. боковые водосбросы, пороги для защиты от наносов, защитные устройства от

камнепадов, селей и другие сооружения. На трассе деривации обычно в конце ее, могут устраиваться бассейны суточного регулирования (рис. 15.6).

Рис. 15.5. Деривационная ГЭС с напорной деривацией.

Станционный узел объединяет комплекс сооружений в конце деривационного тракта: напорный бассейн, аварийный водосброс, соро- и льдозащитные устройства - при безнапорной дериивации, а при напорнойуравнительный резервуар. Независимо от типа деривации к станционному узлу относятся турбинные водоводы, здание ГЭС (собственно станция), распределительное Устройство, отводящий водовод (канал, туннель).

5 ВОПРОС СХЕМЫ СИФОННЫХ МГЭС

На низконапорных гидроузлах неэнергетического назначения возможно размещение плавучих мини и микро ГЭС. Один из вариантов

ГЭС состоит из 2х понтонов в верхн и нижн бьефе. В верхнем размещают водозаборн сооружение, гидроагрегат в нижн бьефе. Водоприемник соединен напорным трубопроводом с сифоном. Данная МГЭС работает как правило на изолированную нагрузку. Наиболее экономичными и надежными являются МГЭС с сифонным отводом или подводом водыД

Данные ГЭС могут быть установлены в нап гидроузлах в пролете водослива. Данная схема сводит к минимуму строительные и монтажные работы, конструкция гидроагрегата не требует затвора или направл. аппарата для пуска. Пуск делают вакуумным насосом при

заполнении сифона, или при включении асинхронного генератора в двигательном режиме. Отсановка турбины обеспечивается простым срывом вакуума в верхней части.

6 ВОПРОС МИКРОГЭС РУКАВНОГО ТИПА. СХЕМА РАБОТЫ

Микрогэс рукавного типа эффективны там, где большие скорости потока. Напор создается за счет прокладки напорного рукава вдоль русла реки.

Рукавные ГЭС просты в установке, не требуют сооружения плотины и здания ГЭС, их можно возить с места на место, легкий монтаж.

7 ВОПРОС МИКРОГЭС СО СВОБОДОПОТОЧНЫМИ ТУРБИНАМИ

Они используют скоростной напор воды и не требуют возведения сооружений. Много разных свободопоточных гидротурбин, которые могут использовать энергию речных потоков, существующих каналов, океанских и морских течений. Микрогэс данного класса используют микротурбины различных типов:

8) Определение мощности водного потока энергии воды в плотинной схеме. (N = 9,81*Q*H; Э = N*T)

N = 9,81*Q*H*ηга

Q – расход в секунду Н – высота

ηга = ηт*ηг*ηп – КПД гидроагрегата

Пусть имеется некоторый участок водотока АВ длиной L (рис. 1). Как известно из законов физики мощность равна работе, совершаемой в единицу времени.

N = A/t

При поперечном сечении водотока ω объем воды на этом участке будет равен произведению поперечного сечения на протяженность участка ωL, а ее масса m=ρωL (р — плотность воды). Работа, совершаемая силой влечения воды F =mg sinα , будет определяться как

A = FL = m g sinα L = ρ g ω L sinα L

где g — ускорение свободного падения.

Длину участка L можно выразить как произведение скорости потока V на время t, т. е. L =Vt , отсюда

A = ρ g ω v t L sinα

Принимая во внимание, что ω v =Q — расход воды в реке, a L sinα = H —падение реки на участке АВ, и подставляя эти выражения, получаем

A = ρ g Q H t

Мощность, т. е. работа в единицу времени. N = A/ t = ρ g Q H

Подставляя ρ = 1000 кг/м3 и выражая Q в м3/c, a Н — в м, получаем мощность водного потока в кВт:

N =9.81 Q H

Однако нам нужно знать не столько мощность потока, сколько мощность интересующего нас свободнопоточного двигателя — гидротурбины. Для определения мощности гидротурбины можно пользоваться той же формулой. Кроме того, в эту формулу вводится множителем (к. п. д.) гидротурбины, имеющий для разных турбин различное значение от 0,30 до 0,90. Таким образом, мощность гидротурбины определяется по формуле:

N = 9,81*Q*H*ηга

Если нужно определить количество электроэнергии, выработанное гидротурбиной, пользуются формулой:

Э = N*T

T – время работы гидроагрегата

9) Определение гидроузла, его состав и назначение (Комплекс сооружений; э/э; водный транспорт, шлюзы, водоснабжение; разведение рыб; полив для с/х; борьба с паводками)

Гидроу́зел — комплекс или группа гидротехнических сооружений, объединённых по расположению, целям и условиям их работы.

В зависимости от назначения гидроузлы делятся на: