практика
.pdfФедеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Саяно-Шушенский филиал
институт
ГТС и ГМ
кафедра
ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
Расчет и построение энергетических характеристик гидроагрегата и ГЭС в целом для выбранного типа основного оборудования
тема
Преподаватель |
|
|
|
_________ |
А.А. Кузнецов |
|
|
|
|
подпись, дата |
инициалы, фамилия |
Студент ГЭ18-02Б |
|
5418330 |
|
__________ |
А.В. Лейман |
номер группы |
номер зачетной книжки |
подпись, дата |
инициалы, фамилия |
Черемушки, 2020
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................. |
3 |
|
1 |
Расчёт рабочей и расходной характеристик...................................................... |
4 |
2 |
Расчёт характеристики = ( ) .................................................................. |
8 |
3 |
Расчёт дифференциальной характеристики гидроагрегата ............................. |
9 |
4 |
Построение энергетических характеристик ГЭС ........................................... |
11 |
5 |
Построение расходной характеристики ГЭС .................................................. |
14 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... |
16 |
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................... |
17 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ А ................................................................................................. |
18 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.................................................................................................. |
19 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ В ................................................................................................. |
20 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Г.................................................................................................. |
21 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ................................................................................................. |
22 |
2
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной практической работы является расчёт и построение энергетических характеристик гидроагрегата и ГЭС в целом для выбранного типа основного оборудования, на основании которых определяется выдача мощности гидроагрегатом, в зависимости от режима работы ГЭС, а также определение оптимального режима работы гидроагрегата и характер включения гидроагрегата.
3
1 Расчёт рабочей и расходной характеристик
Расчёт рабочей и расходной характеристик производится на основании главной универсальной характеристики модели гидротурбины РО115-В и рабочей характеристики генератора.
В таблице 1 указаны значения открытия направляющего аппарата модели( 0м), КПД модели( м), приведённого расхода( ′), определяемые по главной универсальной характеристике модели в точках пересечения линии
′, соответствующих напорам:
= 90,05 м;
расч. = 86,70 м;
= 86,10 м.
Затем вычисляются значения открытия направляющего аппарата агрегата натурной гидротурбины, КПД и расхода агрегата:
|
0 |
= |
0м |
∙ |
0 |
∙ |
0м |
(1.1) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
0м |
|
0 |
|
где 0м– диаметр окружности расположения осей лопаток направляющего аппарата;
0м – число лопаток направляющего аппарата модели;0 и 0 – то же для натурной турбины в соответствии со стандартом.
|
= |
т |
∙ |
г |
(1.2) |
|
|
|
|
где г – КПД генератора, определяется по рабочей характеристике КПД генератора от т(рисунок 1.1);
т – КПД турбины. |
|
|||
|
= ′ ∙ 2 |
|
|
|
|
∙ √ ∙ |
(1.3) |
||
|
1 |
|
|
|
Далее вычисляются значения мощности натурной турбины:
|
= 9,81 ∙ |
т |
∙ |
∙ |
(1.4) |
т |
|
|
|
|
Мощность агрегата рассчитывается по следующей формуле:
|
= |
∙ |
г |
(1.5) |
|
т |
|
|
Результаты расчётов заносятся в таблицу 1.
4
Для построения рабочей характеристики КПД генератора, вычисляется единичная мощность агрегата:
где
г, %
|
= |
уст |
(1.6) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
уст – установленная мощность ГЭС;– количество гидроагрегатов.
98,5
98
97,5
97
96,5
96
95,5
95
94,5
94
93,5
93
0,0 |
50,0 |
100,0 |
150,0 |
200,0 |
250,0 |
Na,МВт
Рисунок 1.1 – Рабочая характеристика КПД генератора от т для турбины РО115-В
Таблица 1 – Расчёт рабочей и расходной характеристик гидроагрегата
для Нmin=86,10 м
|
№ |
|
модель |
|
|
|
|
натура |
|
|
|
|
а0м,мм |
Q´I, м3/с |
m,о.е. |
a0, мм |
Qа, м3/с |
|
Nт, МВт |
г,о.е. |
Na,МВт |
а,о.е. |
|
|
|
|
|||||||||
1 |
10 |
0,28 |
0,5600 |
96 |
65 |
|
53 |
0,9480 |
51 |
0,9243 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
15 |
0,43 |
0,8000 |
144 |
101 |
|
84 |
0,9604 |
80 |
0,9364 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
20 |
0,59 |
0,8570 |
192 |
139 |
|
115 |
0,9708 |
111 |
0,9465 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
25 |
0,73 |
0,8950 |
240 |
172 |
|
142 |
0,9752 |
138 |
0,9508 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
30 |
0,87 |
0,9260 |
288 |
206 |
|
169 |
0,9775 |
166 |
0,9531 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
35 |
0,96 |
0,9240 |
336 |
226 |
|
186 |
0,9790 |
183 |
0,9545 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
40 |
1,07 |
0,8940 |
385 |
251 |
|
207 |
0,9800 |
203 |
0,9555 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для Нр=86,70 м |
|
|
|
|
||
1 |
10 |
0,28 |
0,5600 |
96 |
65 |
|
54 |
0,9480 |
51 |
0,9243 |
|
2 |
15 |
0,43 |
0,8020 |
144 |
102 |
|
85 |
0,9608 |
81 |
0,9368 |
|
3 |
20 |
0,59 |
0,8590 |
192 |
140 |
|
116 |
0,9710 |
113 |
0,9467 |
|
4 |
25 |
0,73 |
0,8960 |
240 |
173 |
|
143 |
0,9753 |
140 |
0,9509 |
|
5 |
30 |
0,87 |
0,9260 |
288 |
206 |
|
171 |
0,9778 |
167 |
0,9534 |
|
6 |
35 |
0,96 |
0,9240 |
336 |
227 |
|
188 |
0,9790 |
184 |
0,9545 |
|
7 |
40 |
1,07 |
0,8940 |
385 |
252 |
|
209 |
0,9800 |
205 |
0,9555 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Продолжение таблицы 1
для Нmax=90,05 м
№ |
|
модель |
|
|
|
натура |
|
|
||
а0м,мм |
Q´I, м3/с |
m,о.е. |
a0, мм |
Qа, м3/с |
Nт, МВт |
г,о.е. |
Na,МВт |
а,о.е. |
||
|
||||||||||
1 |
10 |
0,28 |
0,6000 |
96 |
67 |
57 |
0,9495 |
54 |
0,9258 |
|
2 |
15 |
0,44 |
0,8060 |
144 |
105 |
90 |
0,9625 |
87 |
0,9384 |
|
3 |
20 |
0,59 |
0,8600 |
192 |
142 |
123 |
0,9725 |
119 |
0,9482 |
|
4 |
25 |
0,74 |
0,9000 |
240 |
177 |
153 |
0,9764 |
149 |
0,9520 |
|
5 |
30 |
0,88 |
0,9250 |
288 |
211 |
182 |
0,9785 |
178 |
0,9540 |
|
6 |
35 |
0,96 |
0,9230 |
336 |
232 |
200 |
0,9795 |
196 |
0,9550 |
|
7 |
40 |
1,07 |
0,8940 |
385 |
257 |
221 |
0,9805 |
217 |
0,9560 |
По результатам расчётов, представленных в таблице 1, строятся следующие характеристики: ( ), ( ), ( ) (рисунки 1.2 – 1.4).
a, о.е.
0,960
0,955
0,950
0,945
0,940
0,935
0,930
0,925
0,920
10
H min |
H расч. |
H max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Na, МВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
60 |
110 |
160 |
210 |
260 |
Рисунок 1.2 – Рабочая характеристика гидроагрегата ( ) с турбиной РО115-В
6
Qa, м3/c |
H min |
H расч. |
H max |
|
|||
300 |
|
|
|
250
200
150
100 |
|
50 |
Na, МВт |
|
10 60 110 160 210 260
Рисунок 1.3 – Рабочая характеристика гидроагрегата ( ) с турбиной РО115-В
а, мм |
H min |
H расч. |
H max |
|
|||
450 |
|
|
|
400
350
300
250
200
150
100
Na, МВт
50
10 |
60 |
110 |
160 |
210 |
260 |
Рисунок 1.4 – Рабочая характеристика гидроагрегата ( ) с турбиной РО115-В
7
2 Расчёт характеристики = ( )
В таблице 2.1 представлены значения коэффициента кавитации( ), КПД модели ( м ) и приведённого расхода( ′), определяемые по главной универсальной характеристике в точках пересечения ранее рассмотренных
линий ′ с изолиниями .
Высота отсасывания вычисляется по формуле:
|
= − |
НБ( ) |
− |
∙ + ∆Z |
х.пл |
(2.1) |
|
||||||
|
|
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – барометрическое давление, равное 10,33 м вод.ст;– коэффициент запаса по кавитации при переходе от модельной
гидротурбины к натурной, принимаем равным 1,1;– коэффициент кавитации, определяемый по главной универсальной
характеристике для расчётных условий;– напор турбины;
НБ( ) – отметка уровня воды, в нижнем бьефе, определяется по кривой связи нижнего бьефа;
∆Zх.пл – разность высотных отметок двух характерных плоскостей модельной и натурной турбины, которая определяется для РО-турбины
∆Zх.пл = В20.
Далее расчёт значений, представленных в таблице 2.1, проводится в соответствии с формулами из пункта 1.
Таблица 2.1 – Результаты расчёта характеристики = ( ) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для Нmin=86,10 м |
|
|
|
|
||
№ |
σ |
mσ,о.е. |
Q´I, |
Qа, м3/с |
ZНБ, м |
Hs, |
а,о.е. |
Nт, |
г,о.е. |
Na, МВт |
3 |
м |
МВт |
||||||||
|
|
|
м /с |
|
|
|
|
|
||
1 |
0,08 |
0,9060 |
0,79 |
185 |
294,85 |
2,89 |
0,9514 |
152 |
0,9758 |
149 |
2 |
0,10 |
0,9240 |
0,88 |
208 |
295,10 |
0,99 |
0,9529 |
171 |
0,9773 |
167 |
3 |
0,12 |
0,9175 |
0,96 |
226 |
295,28 |
-0,90 |
0,9540 |
186 |
0,9785 |
182 |
4 |
0,14 |
0,9050 |
1,03 |
242 |
295,41 |
-2,80 |
0,9548 |
200 |
0,9793 |
196 |
5 |
0,15 |
0,8900 |
1,08 |
255 |
295,51 |
-3,74 |
0,9553 |
210 |
0,9798 |
206 |
|
|
|
|
для Нp=86,70 м |
|
|
|
|
||
1 |
0,08 |
0,9070 |
0,79 |
185 |
294,85 |
2,89 |
0,9516 |
153 |
0,9760 |
149 |
2 |
0,10 |
0,9240 |
0,88 |
208 |
295,10 |
0,99 |
0,9529 |
171 |
0,9773 |
167 |
3 |
0,12 |
0,9175 |
0,96 |
226 |
295,28 |
-0,90 |
0,9540 |
186 |
0,9785 |
182 |
4 |
0,14 |
0,9040 |
1,03 |
242 |
295,41 |
-2,80 |
0,9548 |
200 |
0,9793 |
196 |
|
|
|
|
для Нmax=90,05 м |
|
|
|
|
||
1 |
0,080 |
0,9208 |
0,79 |
185 |
294,85 |
2,89 |
0,9516 |
153 |
0,9760 |
149 |
2 |
0,100 |
0,9260 |
0,89 |
209 |
295,11 |
0,99 |
0,9530 |
172 |
0,9774 |
168 |
3 |
0,120 |
0,9140 |
0,96 |
227 |
295,28 |
-0,90 |
0,9540 |
187 |
0,9785 |
183 |
4 |
0,140 |
0,9020 |
1,03 |
243 |
295,42 |
-2,80 |
0,9548 |
200 |
0,9793 |
196 |
8
По результатам расчётов, представленных в таблице 2.1, строится |
|||||||
характеристика = ( ) (рисунок 2.1). |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Hs, м |
|
|
H min |
H расч. |
|
H max |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
|
|
|
|
|
|
|
-3 |
|
|
|
|
|
|
|
-4 |
|
|
|
|
|
|
|
-5 |
|
|
|
|
|
|
Na, МВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
210 |
Рисунок 2.1 – Характеристика гидроагрегата ( ) с турбиной РО115-В |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 Расчёт дифференциальной характеристики гидроагрегата |
Дифференциальная характеристика гидроагрегата ′ |
( ) в общем виде |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
может быть представлена следующей математической зависимостью: |
||||||
′ |
|
|
|
|
|
|
( ) = |
|
|
|
|
(3.1) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Из этой формулы следует, что теоретически она может быть построена |
||||||
дифференцированием расходной характеристики агрегата |
( ). |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Поскольку дифференциальная характеристика ′ ( |
|
) может иметь |
||||
|
|
|
|
|
|
достаточно большую погрешность при её расчёте, так как она весьма чувствительна к точности параметров, входящих в её расчётную зависимость,
то в связи с этим целесообразнее использовать не рабочую характеристику |
||||||
агрегата, а характеристику потерь его мощности ∆п( ). |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
В этом случае расчётная зависимость для дифференциальной |
||||||
характеристики агрегата будет иметь следующий вид: |
|
|||||
′ |
|
1∙103 |
|
∆п |
|
|
= |
|
∙ (1 + |
|
) |
(3.2) |
|
9,81∙ |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Потери мощности агрегата вычисляются по формуле:
∆п = |
|
|
|
|
− |
(3.3 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Результаты расчётов приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Расчёт дифференциальной характеристики гидроагрегата
для Нmin=86,10 м
№ |
Na, |
а, о.е. |
∆Naп,МВт |
dNa, |
d∆Naп,МВт |
1+d∆Naп/dNa, |
qa, |
Naср, |
МВт |
МВт |
о.е. |
3 |
МВт |
||||
|
|
|
|
м /с/МВт |
||||
1 |
51 |
0,9243 |
4,15 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
80 |
0,9364 |
5,45 |
30 |
1,30 |
1,04 |
1,24 |
65 |
3 |
111 |
0,9465 |
6,29 |
31 |
0,84 |
1,03 |
1,22 |
96 |
4 |
138 |
0,9508 |
7,15 |
27 |
0,87 |
1,03 |
1,22 |
125 |
5 |
166 |
0,9531 |
8,15 |
27 |
1,00 |
1,04 |
1,23 |
152 |
6 |
183 |
0,9545 |
8,70 |
17 |
0,54 |
1,03 |
1,22 |
174 |
7 |
203 |
0,9555 |
9,44 |
20 |
0,74 |
1,04 |
1,23 |
193 |
|
|
|
|
для Нp=86,70 м |
|
|
|
|
1 |
51 |
0,9243 |
4,19 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
81 |
0,9368 |
5,50 |
30 |
1,31 |
1,04 |
1,24 |
66 |
3 |
113 |
0,9467 |
6,35 |
31 |
0,85 |
1,03 |
1,22 |
97 |
4 |
140 |
0,9509 |
7,22 |
27 |
0,87 |
1,03 |
1,22 |
126 |
5 |
167 |
0,9534 |
8,19 |
27 |
0,97 |
1,04 |
1,23 |
154 |
6 |
184 |
0,9545 |
8,79 |
17 |
0,60 |
1,04 |
1,23 |
176 |
7 |
205 |
0,9555 |
9,54 |
20 |
0,75 |
1,04 |
1,23 |
195 |
|
|
|
|
для Нmax=90,05 м |
|
|
|
|
1 |
54 |
0,9258 |
4,37 |
– |
– |
– |
– |
– |
2 |
87 |
0,9384 |
5,71 |
33 |
1,34 |
1,04 |
1,23 |
71 |
3 |
119 |
0,9482 |
6,51 |
32 |
0,81 |
1,03 |
1,21 |
103 |
4 |
149 |
0,9520 |
7,52 |
30 |
1,01 |
1,03 |
1,22 |
134 |
5 |
178 |
0,9540 |
8,58 |
29 |
1,06 |
1,04 |
1,23 |
164 |
6 |
196 |
0,9550 |
9,22 |
18 |
0,64 |
1,04 |
1,23 |
187 |
7 |
217 |
0,9560 |
9,99 |
21 |
0,77 |
1,04 |
1,23 |
206 |
По результатам расчётов, представленных в таблице 3.1, строится дифференциальная характеристика гидроагрегата (рисунок 3.1).
10