Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Характеристика района строительства

Паспорт объекта

Нормальный подпорный уровень (НПУ): 188 м;

Уровень мертвого объема (УМО): 182 м;

Расчетный максимальный расход воды в реке после возведения ГЭС: 1500 м3;

Максимальный напор: 79,3 м;

Рабочий напор:77,3 м;

Минимальный напор:72,7 м;

Пропускная способность всех турбин ГЭС:120 м3;

Количество агрегатов:3;

Расход одного агрегата:40 м3;

Тип турбины и рабочего колеса: РО 115;

Диаметр рабочего колеса: 2,12 м;

Диаметр деривационного туннеля: 7 м;

Диаметры турбинных водоводов: 2,6 м, 2,4 м, 2,4 м.

 

Содержание

 

1. Исходные………………………………………………………………….…...4

2. Характеристика района строительства………………………………….…...5

2.1. Природные условия………………………………………………….……5

3. Определение параметров ГЭС………………………………………….…...12

3.1. Схема напоров…………………………………………………………....12

3.2. Выбор типа гидротурбины………………………………………………12

3.3. Расчет параметров гидротурбины РО115……………………………....12

3.3.1. Выбор диаметра рабочего колеса…………………………………...13

3.3.2 Определение частоты вращения гидротурбины…………………….14

3.3.3 Определение зоны работ гидротурбины…………………………….15

3.3.4 Определение допустимой высоты отсасывания для ……………….16

4. Расчет водопроводящего тракта…………………………………………….17

4.1. Выбор схемы подвода воды ……………………………………………..17

4.2. Предварительный выбор диаметра тоннеля…………………………….17

4.3. Приближенное определение уклона напорного тоннеля……………... 17

4.4. Определение среднекубического расхода туннеля …………………….18

4.5. Определение экономически наивыгоднейшего диаметра туннеля…....19

4.5.1. Определение экономически наивыгоднейших диаметров турбинных водоводов……………………………………………………………….………..24

4.5.2. Расчет отрицательного гидравлического удара…………………….26

5. Определение необходимости установки уравнительного резервуара ……29

6. Гидравлический расчёт водоприемника…………………………………….29

6.1. Определение размеров входного сечения водоприёмника ……………29

7. Расчёт анкерных опор………………………………………………………..31

8. Расчет сил, действующих на трубопровод

8.1. Нагрузка от собственного веса трубопровода………………………….31

8.2. Нагрузка от веса воды……………………………………………………32

8.3. Нагрузки от внутреннего давления воды……………………………….32

8.4. Нагрузки от трения воды………………………………………………...33

8.5. Центробежная сила……………………………………………………….33

8.6. Суммарные силы для случая повышения температуры………………..33

8.7. Суммарные силы для случая понижения температуры……….………..34

8.8. Расчёт устойчивости анкерной опоры на сдвиг.......................................34

9. Промежуточные опоры……………………………………….………………35

10. Компенсаторы……………………………………………………….……….35

Выводы………………………………………………………………………….. 37

Список литературы……………………………………………….…………….. 38

Приложения ……………………………………………………………………..40

 

Исходные данные

1. Район строительства Кольский полуостров;

2. Инженерно-геологические условия – скала;

Профиль по трасе деривации и кривая продолжительности расходов воды: тип 7;

Топография региона: № 14, № 2;

Расчетный расход воды в реке после возведения ГЭС:

Максимальный Qпав = 1500 м3/с;

Минимальный Q1агр м3/с;

3. Основные параметры ГЭС:

Нормальный подпорный уровень (НПУ) = 188 м;

Уровень мертвого объема (УМО) = 182 м;

Пропускная способность всех турбин ГЭС = 120 м3/с;

Число агрегатов = 3;

Число ниток трубопровода = 3;

4. Трасса деривации:

- прямолинейная в плане;

- отметка поверхности земли в зоне головного гидроузла А = 230 м;

- отметка поверхности земли в зоне расположения ГЭС В = 110 м;

- число ниток трубопровода = 3.

Задан шаг l = 60 м – расстояние между отметками поверхности земли.

Таблица 1.1. Зависимость расходов и уровней воды в НБ

Абсолютн. отм. уровня воды Скальные породы
h, м Q, м3

 

Характеристика района строительства

Природные условия

Определение параметров ГЭС

Схема напоров

Зная пропускную способность всех агрегатов, можно определить расход через 1 агрегат:

Q1агр = QГЭС/n = 120/3 = 40 м3/с.

По заданным расходам и пропускной способности агрегатов, определим минимальный и расчетный напоры ГЭС и построим схему напоров (Приложение №2).

Для этого по кривой связи расходов и уровней воды (Приложение №1) определяем отметки воды в НБ:

Отм hQmax = 113,9 м;

Отм hQmin = 108,7 м;

Отм hQгэс = 109,3 м;

Отм hQ1агр = отм hQmin = 108,7 м.

Зная уровни НПУ и УМО, определяем необходимые напоры ГЭС:

Максимальный напор: Hmax = отм НПУ – отм h1агр = 188 – 108,7 = 79,3 м;

Минимальный напор: Hmin = отм УМО – отм hQгэс = 182 – 109,3 = 72,7 м.

Расчетный напор: Hр = отм НПУ – 1/3*(отм НПУ – отм УМО) – отм h1агр = 188 – 1/3*(188 – 182) – 108,7 = 77,3 м.

Выбор типа гидротурбины

 

Выбор турбины производится по максимальному напору и мощности ГЭС. По таблице 1.1 [1] выбираем подходящие типы турбин. Таким образом, для напора Hmax = 79,3 м выбираем гидротурбину РО115, универсальная характеристика которой представлена в Приложении №3.

Расчет параметров гидротурбины РО115.

Выбор диаметра рабочего колеса

 

Выбор диаметра рабочего колеса

Определим мощность турбины агрегата ГЭС:

Nтурб = 9,81*Q1агр*Hрт

Nтурб = 9,81*40*77,3*0,927 = 28118 кВт = 28,118 Мвт

Диаметр рабочего колеса D1 (м) гидротурбины определяется по формуле:

Где Nтурб – мощность одной турбины агрегата ГЭС, кВт;

Hр – расчетный напор гидротурбины, м;

Ƞн – КПД натуральной гидротурбины, соответствующий режиму ее работы в расчетной точке.

Выбираем первую рабочую точку. Значение приведенного расхода для турбины типа РО принимаем равным величине приведенного расхода на линии 5 %-го запаса мощности и при величине n1», соответствующей оптимальной приведенной частоте вращения модели, при которой КПД имеет максимальное значение.

Таким образом: Q’1 = 1080 л/с = 1,08 м3/с.

n’1отп м = 72,5 об/мин – оптимальная частота вращения по универсальной характеристике.

Ƞн = Ƞм + ΔȠ = 92,7 + 3 = 95,7 %,

Где Ƞн - КПД натурной гидротурбины;

Ƞм – КПД модельной гидротурбины в рабочей точки универсальной характеристики;

ΔȠ - поправка за счет масштабного коэффициента.

= 2,02 м.

Полученное значение диаметра рабочего колеса необходимо округлить до ближайшего стандартного, т.е. D1 = 2,12 м. За счет увеличения диаметра приведенный расход уменьшается, а КПД несколько возрастает.

Расчет водопроводящего тракта

Выбор схемы подвода воды

 

Необходимо обеспечить подвод воды к трем агрегатам ГЭС.

Деривация выполнена в виде одного напорного тоннеля, который в свою очередь делится на три трубопровода. В расчетах принимаются трубопроводы стальные незаделанные, продолженные по дневной поверхности, опираются на промежуточные опоры и жестко закреплены в анкерных опорах.

Так как число агрегатов и число ниток трубопровода совпадают, то схема подвода воды индивидуальная.

Предварительный выбор диаметра тоннеля

 

В качестве подводящей деривации наиболее эффективно использование напорного тоннеля, который быстро реагирует на изменения потребляемого расхода воды. Напорный тоннель целесообразно применять при большой глубине сработки водохранилища. Водоприемные отверстия напорного тоннеля должны быть заглублены на 1,5-2 м под отметку верхнего бьефа (УМО).

Диаметр тоннеля определяется:

Dтон=√(4Qгэс/πVэ) =√(4*120/3,14*6)=5,05 м

где Vэ- экономическая скорость, которая равна 5-7 м/с, Vэ =м/с

Предварительный диаметр тоннеля принимается 5м.

Промежуточные опоры

В данном проекте на всей протяженности турбинных трубопроводов приняты промежуточные опоры каткового типа, расставленные в среднем через 30 м.

 

Компенсаторы

Компенсаторы устанавливают на прямолинейных участках разрезных трубопроводов с целью исключения возникновения в конструкции дополнительных напряжений вследствие температурных воздействий, а также неравномерной осадки опор трубопровода.

Конструкция температурного компенсатора состоит из четырёх основных частей: патрубка, раструба, нажимного кольца и сальникового уплотнения.

Ход компенсатора зависит от длины участка трубопровода и расчётного температурного перепада, который определяется климатическими условиями и ожидаемой температурой при монтаже компенсатора.

 

Выводы

В данном курсовом проекте был запроектирован водопроводящий тракт деривационной ГЭС. Деривационная схема состоит из следующих участков: головной узел (водоприемник), деривация (напорный туннель и турбинные водоводы), станционный узел (здание ГЭС).

Напорный туннель прокладывается в скальных породах. Туннель проектируется круглого сечения. После выхода на поверхность туннель разделяется на два турбинных водовода для подвода воды к гидротурбинам. Водоводы закрепляются на склоне с помощью анкерных и промежуточных опор. Расстояние между анкерными опорами составляет 250÷400 м, между промежуточными – 20÷30 м. Анкерные опоры располагаются в точках перелома поверхности, за помещением затворов и перед зданием ГЭС.

Водоприемник предназначен для забора воды и ее подачи в водопроводящий тракт ГЭС. Он представляет собой головную часть водопроводящего тракта. Водоприемник должен обеспечивать поступление необходимого расхода воды; прекращение поступления воды во время осмотра и ремонта оборудования; защиту проточного тракта от проникновения данных наносов, плавающих тел, шуги, мусора. Очертания водоприемника должны обеспечивать плавный подвод воды в водоводы и создавать минимальные потери напора.

 

 

 

Список литературы

1. Бусырев А.И., Топаж Г.И. Лопастные гидромашины. – Спб.: Полит.Ун-т,2007 г.;

2. Васильев Ю.С., Саморуков И.С., Хлебников С.Н. Основное энергетическое оборудование гидроэлектростанций. Состав и выбор основных параметров: Учебное пособие. СПб. СПбГПУ,2002 г.;

3. Справочник конструктора гидротурбин/Под ред. Н.Н. Ковалева. – Л.: Машиностроение. 1984 г.;

4. Клингерг Н.В., Хохарин А.Х., Фрейншист А.Р. Стальные трубопроводы гидроэлектростанций. – М.: Энергия, 1973 г.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

Паспорт объекта

Нормальный подпорный уровень (НПУ): 188 м;

Уровень мертвого объема (УМО): 182 м;

Расчетный максимальный расход воды в реке после возведения ГЭС: 1500 м3;

Максимальный напор: 79,3 м;

Рабочий напор:77,3 м;

Минимальный напор:72,7 м;

Пропускная способность всех турбин ГЭС:120 м3;

Количество агрегатов:3;

Расход одного агрегата:40 м3;

Тип турбины и рабочего колеса: РО 115;

Диаметр рабочего колеса: 2,12 м;

Диаметр деривационного туннеля: 7 м;

Диаметры турбинных водоводов: 2,6 м, 2,4 м, 2,4 м.

 

Содержание

 

1. Исходные………………………………………………………………….…...4

2. Характеристика района строительства………………………………….…...5

2.1. Природные условия………………………………………………….……5

3. Определение параметров ГЭС………………………………………….…...12

3.1. Схема напоров…………………………………………………………....12

3.2. Выбор типа гидротурбины………………………………………………12

3.3. Расчет параметров гидротурбины РО115……………………………....12

3.3.1. Выбор диаметра рабочего колеса…………………………………...13

3.3.2 Определение частоты вращения гидротурбины…………………….14

3.3.3 Определение зоны работ гидротурбины…………………………….15

3.3.4 Определение допустимой высоты отсасывания для ……………….16

4. Расчет водопроводящего тракта…………………………………………….17

4.1. Выбор схемы подвода воды ……………………………………………..17

4.2. Предварительный выбор диаметра тоннеля…………………………….17

4.3. Приближенное определение уклона напорного тоннеля……………... 17

4.4. Определение среднекубического расхода туннеля …………………….18

4.5. Определение экономически наивыгоднейшего диаметра туннеля…....19

4.5.1. Определение экономически наивыгоднейших диаметров турбинных водоводов……………………………………………………………….………..24

4.5.2. Расчет отрицательного гидравлического удара…………………….26

5. Определение необходимости установки уравнительного резервуара ……29

6. Гидравлический расчёт водоприемника…………………………………….29

6.1. Определение размеров входного сечения водоприёмника ……………29

7. Расчёт анкерных опор………………………………………………………..31

8. Расчет сил, действующих на трубопровод

8.1. Нагрузка от собственного веса трубопровода………………………….31

8.2. Нагрузка от веса воды……………………………………………………32

8.3. Нагрузки от внутреннего давления воды……………………………….32

8.4. Нагрузки от трения воды………………………………………………...33

8.5. Центробежная сила……………………………………………………….33

8.6. Суммарные силы для случая повышения температуры………………..33

8.7. Суммарные силы для случая понижения температуры……….………..34

8.8. Расчёт устойчивости анкерной опоры на сдвиг.......................................34

9. Промежуточные опоры……………………………………….………………35

10. Компенсаторы……………………………………………………….……….35

Выводы………………………………………………………………………….. 37

Список литературы……………………………………………….…………….. 38

Приложения ……………………………………………………………………..40

 

Исходные данные

1. Район строительства Кольский полуостров;

2. Инженерно-геологические условия – скала;

Профиль по трасе деривации и кривая продолжительности расходов воды: тип 7;

Топография региона: № 14, № 2;

Расчетный расход воды в реке после возведения ГЭС:

Максимальный Qпав = 1500 м3/с;

Минимальный Q1агр м3/с;

3. Основные параметры ГЭС:

Нормальный подпорный уровень (НПУ) = 188 м;

Уровень мертвого объема (УМО) = 182 м;

Пропускная способность всех турбин ГЭС = 120 м3/с;

Число агрегатов = 3;

Число ниток трубопровода = 3;

4. Трасса деривации:

- прямолинейная в плане;

- отметка поверхности земли в зоне головного гидроузла А = 230 м;

- отметка поверхности земли в зоне расположения ГЭС В = 110 м;

- число ниток трубопровода = 3.

Задан шаг l = 60 м – расстояние между отметками поверхности земли.

Таблица 1.1. Зависимость расходов и уровней воды в НБ

Абсолютн. отм. уровня воды Скальные породы
h, м Q, м3

 

Характеристика района строительства

Природные условия

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-11

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...