Расчет деривационной ГЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

3. 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

1 -- 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)

1.3 Ширина направляющего аппарата, м

(3)

1.4 Высота направляющего аппарата, м

(4)

где ц - коэффициент скорости, ц = 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

2 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)

2.3 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 Р_m определяется по номограмме в зависимости от напора и расхода воды

1. Расход воды Q_н = 0,6 м³/с

2. Скоростной напор Н_c = 12 м

Исходя из графика работы турбины, мощность турбины:

Р_m = 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,

4 - число полюсов,

Коэффициент редукции ; об/мин

(24)

349об/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 Q_н=0,6м/c² и скоростном напоре сопла Н_с=12м. Станция эксплуатируется в течение 6 месяцев в летний период. Максимальный начальный дебит реки Q_max = 1,3Q_н, а минимальный конечный - Q_min = 0,8Q_н. Длина безнапорного участка L_б=66м, угол наклона напорного водовода б = 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

3. Ширина направляющего аппарата: 0,78 м

4. Высота направляющего аппарата: 0,05 м

5. Частота вращения рабочего колеса: 349 мин^-1

6. Мощность турбины Р_m = 42кВт

Параметры электрогенератора марки АИР180М4:

1. Мощность =30 кВт

2. Синхронная частота вращения 1500 об./мин.

Количество вырабатываемой энергии

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Гидроэнергетические станции / под ред. Карелина В .Я., Кравченко Г.Н./-М.: Энергоатомиздат, 1989. - 248 с.

Кораблев А.Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1988. - 268 с.

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

Размещено на Allbest.ru