Расчет деривационной ГЭС

 

ФГОУ «ВПО БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: энергетический

Кафедра: автоматика и электротехника

Специальность: ЭО предприятий

Форма обучения: очная

Курс, группа: ЭО 401/1

Зарипов Рамил Рафаилович

НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Расчетно-графическая работа

(Домашнее задание)

УФА 2010г.

ЗАДАНИЕ

на выполнение контрольной работы по дисциплине

«Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»

Ф.И.О Зарипов Рамил Рафаилович Группа ЭО401/1

№ зачетной книжки 270566

Определить конструктивные и технологические параметры поперечно- струйной гидротурбины, водоводов и водоприемника, количество вырабатываемой электроэнергии за год и объем плотины для гидроэлектростанции по заданным параметрам:

1.Расход воды Qн = 0,6 м/с

2.Скоростной напор Hс = 12 м

.Длина безнапорного участка Lб = 66 м

ВВЕДЕНИЕ

При расходах воды до 0,8 м3/с и мощности ГЭС более 3 кВт целесообразно применять активные поперечно-струйные (их еще называют двукратные) турбины. Работа этих турбин экономична и при больших расходах воды и мощности до 30 кВт. Экономичность их применения обусловлена необходимостью пуска наиболее мощных двигателей, пуск которых не обеспечивается прямоточными турбинами.

Поперечно-струйная турбина имеет сравнительно простую конструкцию. У данной турбины вода дважды попадает на лопасти рабочего колеса, отдавая ему энергию. Скорость его вращения составляет 100... 1000 мин1. При необходимости ее можно увеличить, применяя редукторы.

Турбину обычно делят на две части: 1/3 и 2/3 ширины рабочего колеса. В зависимости от дебита реки открывают или на 1/3 рабочего колеса, или на 2/3 или полностью. Такое деление и подключение рабочего колеса обеспечивают эффективную работу одного типоразмера поперечно-струйной турбины в широком диапазоне расхода воды.

Рисунок 1. Схема активной поперечно-струйной турбины

- напорный водовод, 2 - затвор; 3 - рабочее колесо.

Учитывая простоту конструкции поперечно-струйной турбины, ее производство может быть организовано даже силами самих частных и фермерских хозяйств, колхозов, и других сельскохозяйственных предприятий.

В целях эффективного использования энергии водотока деривационные водоводы должны обеспечивать пропуск необходимого количества для работы ГЭС воды с наименьшими потерями. Деривационные водоводы могут быть выполнены по безнапорной или напорной схеме.

Для небольших стационарных ГЭС, устанавливаемых в горной местности, целесообразны водоводы, комбинированные из стационарных безнапорных железобетонных лотков и напорных стальных трубопроводов.

Безнапорные лотки (рисунок 2) размешают в зависимости от рельефа местности: или на грунте, или на опорных конструкциях. Такие конструкции требуют незначительных грунтовых работ, которые трудно осуществлять в скалистой горной местности. Водоводы изготавливают заблаговременно заводским способом.

Рисунок 2. Схема деривационной ГЭС: 1 -водозаборное устройство; 2 - безнапорный участок водовода (лоток); 3 - опорная конструкция водовода; 4 напорный бассейн; 5 - напорный участок водовода; б -гидроэлектроагрегат; 7 поперечное сечение безнапорного участка водовода

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНО - СТРУЙНОЙ ТУРБИНЫ

1.1 Наружный диаметр колеса турбины, м

(1)

1.2 Ширина рабочего колеса турбины, м

(2)

.3 Ширина направляющего аппарата, м

(3)

1.4 Высота направляющего аппарата, м

(4)

где ? - коэффициент скорости, ? = 0,98.

1.5 Частота вращения рабочего колеса, мин-1

(5)

1.6 Нехватка воды на пятом месяце

м3/с, (6)

м3(7)

1.7 Нехватка воды на шестом месяце

м3/с(8)

м3(9)

1.8 Полный запас воды, м3

(10)

Рисунок 3 Схема активной поперечно-струйной турбины

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНО - СТРУЙНОЙ ТУРБИНЫ

2.1 Определяем площадь живого сечения

(11)

Рисунок 4 Разрез безнапорного участка водовода

2.2 Находим сторону смоченной поверхности

(12)

.3 Смоченный периметр

(13)

2.4 Гидравлическим радиусом

(14)

2.5 Коэффициент Шези

(15)

n - коэффициент шероховатости, который для бетонных лотков можно принять 0,012...0,014.

2.6 Необходимый уклон канала определяют по формуле Шези

(16)

2.7 Потери напора на безнапорном участке водовода

(17)

где L - длина водовода, м

2.8 Скорость на напорном участке подобрал, м/с

(18)

2.9 Длина напорного участка, м

(19)

2.1.1 Диаметр напорного трубопровода

(20)

Потери напора (м) на напорном участке водовода, а также в гибких напорных трубопроводах транспортабельных ГЭС можно приближенно рассчитать по формуле

(21)

где - коэффициент трения воды о стенки труб (0,02...0,03);

Q - действительный расход, м3/с;

d - диаметр трубопровода, м

На напорных трубопроводах могут также возникнуть значительные местные потери, вызванные резкими поворотами, неисправностью задвижек и т.п. Их величину (м) можно определить из выражения

(22)

где f - коэффициент местного сопротивления.

гидроэлектростанция турбина водовод водоприёмник

Рисунок 3. Схема деривации с указанием полученных в ходе расчетов размеров

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВО ВЫРАБАТЫВАЕМОЙ ЭНЕРГИИ ЗА ГОД

3.1 Мощность турбины Рm определяется по номограмме в зависимости от напора и расхода воды

. Расход воды Qн = 0,6 м3/с

. Скоростной напор Нc = 12 м

Исходя из графика работы турбины, мощность турбины:

Рm = 42кВт.

3.2 Выбор генератора, кВт

(23

;

;

Исходя из данных полученных при расчете гидротурбины выбрали асинхронный двигатель марки АИР180М4

Технические характеристики:

Мощность =30 кВт

Синхронная частота вращения 1500 об./мин.

Коэффициент скольжения, S = 0.03

Расшифровка маркировки:

"А" - асинхронный двигатель,

"И" - Интерэлектро,

"Р" - привязка мощностей к установочным размерам в соответствии с РС-3031-71 ("C" - в случае привязки по нормам CENELEK),

180 - высота оси вращения (габарит),

М установочный размер по длине станины,

- число полюсов,

Коэффициент редукции ; об/мин

(24)

об/мин 4,43 1545об/мин

3.4 Количество вырабатываемой энергии

(25)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной расчетно-графической работе был произведён расчёт конструктивных и технологических параметров поперечно-струйной турбины, водоводов и водоприёмника, количество вырабатываемой электроэнергии за год и объём плотины для гидроэлектростанции, работающей при расходе воды Qн=0,6м/c2 и скоростном напоре сопла Нс=12м. Станция эксплуатируется в течение 6 месяцев в летний период. Максимальный начальный дебит реки Qmax = 1,3Qн, а минимальный конечный - Qmin = 0,8Qн. Длина безнапорного участка Lб=66м, угол наклона напорного водовода ? = 600. Для рассчитываемой станции подобрал электрогенератор.

Параметры поперечно-струйной турбины:

1.Наружный диаметр колеса турбины: 0,42 м

2.Ширина рабочего колеса турбины: 0,98 м

.Ширина направляющего аппарата: 0,78 м

.Высота направляющего аппарата: 0,05 м

.Частота вращения рабочего колеса: 349 мин-1

.Мощность турбины Рm = 42кВт

Параметры электрогенератора марки АИР180М4:

1.Мощность =30 кВт

.Синхронная частота вращения 1500 об./мин.

Количество вырабатываемой энергии

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гидроэнергетические станции / под ред. Карелина В .Я., Кравченко Г.Н./-М.: Энергоатомиздат, 1989. - 248 с.
2. Кораблев А.Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1988. - 268 с.
3. Сапшин Л.А., Шерьязов С.К., и др. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников. - Челябинск: ЧГАУ, 2000. - 194 с.

4.СТО 0493582-003-2009 Стандарт организации

ФГОУ «ВПО БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет: энергетический Кафедра: автоматика и электротехника Специальность: ЭО п

Больше работ по теме: