§ 1. Определение мощности гэс с суточным регулированием стока

Рациональная работа ГЭС в энергосистеме достигается при обеспечении ею суточной энергии Э_сут, кВт* ч, равной по величине:

Э_сут = 24 N_ср.сут.

где N_ср.сут. - среднесуточная мощность ГЭС, кВт;

N_ср.сут. = 9,81*Q*H*ŋ_a ;

где Q - расход реки, м³/с;

Н - напор воды, м;

ŋ_a - КПД агрегата, принимается в первом приближе­нии равным 0,8.

Установленную мощность ГЭС определяют при помощи анализирующей кривой, которая представляет собой зависи­мость суточной выработки электроэнергии от мощности на­грузки энергосистемы.

Построение ведется в следующей последовательности (рис. 1). График нагрузки энергосистемы разбивают на не­сколько горизонтальных полос постоянной ширины, площади которых в соответствующем масштабе обозначают соответ­ствующее им количество энергии, кВт • ч

Расчеты по определению координат анализирующей кри­вой сводят в таблицу.

Таблица 2.

Определение координат анализирующей кривой

Номер полосы	ΔPi , тыс. кВт	Продолжи­тельность нагрузки ΔPi в час. t	ΔЭi = ΔPi*t тыс. кВт*ч	Координаты анализи­рующей кривой
				Σ ΔPi , тыс. кВт	Σ ΔЭi , тыс. кВт

Анализирующую кривую строят в пределах графика на­грузки, ось ординат принимают общей (см. рис. 1). От ко­нечной точки анализирующей кривой а в принятом масшта­бе откладывают величину суточной энергии Э_сут (отрезок ad). Опустив из точки b вертикаль до пересечения с анали­зирующей кривой, получают отрезок bc, соответствующий ус­тановленной мощности ГЭС N_уст. Горизонтальная линия, проведенная через точку с до пересечения с осью ординат се, представляет собой основание графика нагрузки проекти­руемой ГЭС. Отложив на оси ординат отрезок еk, равный в масштабе среднесуточной мощности N_ср.сут, получают часть графика, покрываемую за счет бытового стока, которая рас­полагается между линиями ec и kd. На пересечении линии kd с вертикалью, проведенной через крайнюю точку анализи­рующей кривой, получают точку f. Отрезок df в масштабе представляет собой величину энергии, вырабатываемой за счет создания водохранилища Э_вх.

Объем воды, необходимый для выработки энергии Э_вх можно определить по формуле

W = ω*Э_рег. ;

где ω - объем воды, необходимый для выработки 1 кВт*ч электроэнергии, м³;

ω =q*3600 ;

q - удельный расход воды, потребный для выработки 1 кВт мощности, м³/с;

q = ;

§ 2. Выбор типа гидротурбин

Гидравлической турбиной называется двигатель, преобра­зующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения рабочего колеса. В зависимости от принципа пре­образования энергии различают активные и реактивные гид­ротурбины.

В активных турбинах рабочее колесо не погружено в вод­ный поток, а в реактивных оно помещено внутрь потока.

Класс реактивных турбин по направлению потока, подво­димого к рабочему колесу и отводимого от него, делится на три системы: 1) осевые, 2) радиально - осевые,

3) диагональ­ные.

В осевых турбинах поток подводится к рабочему колесу и отводится от него по цилиндрическим поверхностям, парал­лельным оси турбины. В радиально-осевых турбинах поток подводится к рабочему колесу по радиальным к оси турбины поверхностям, а отводится так же, как и у осевых турбин.

В диагональных турбинах поток подводится к рабочему колесу и отводится от него по конусным поверхностям, обра­зующим с осью турбины некоторый угол.

Системы турбин различаются и по конструктивным при­знакам. Так, осевые турбины бывают пропеллерные и пово­ротно-лопастные. У пропеллерных лопасти закреплены непод­вижно на корпусе рабочего колеса, а у поворотно-лопастных они имеют возможность поворачиваться относительно корпуса и становиться под разным углом к потоку. Поворотно-лопаст­ные турбины имеют две разновидности:

1) первая заключается в том, что лопасти у них могут поворачиваться попарно, их называют двухперовыми;

2) второй разновидностью поворотно-лопастных турбин являются капсульные горизонтальные турбины, у которых перед рабочим колесом или после него располагается капсу­ла, обтекаемая потоком, в которой находится генератор.

Тип турбины определяется по сводному графику номен­клатур гидротурбин, исходя из требуемой мощности и су­ществующего напора.

Мощность 2-х турбин, тыс. кВт, рассчитывается по фор­муле

N_2T = N_гэс + 0,05* N_гэс ;

Мощность одной турбины

2Т

1 -~2Г

где №эс — установленная мощность ГЭС. Значение ее ве­личины снимается с графика нагрузок.

Используя значения мощности турбины и напора, входят в график номенклатур и определяют тип турбины.

Если данная точка попадает в зону работы 2-х турбин, то выбирается тип турбины с более устойчивой зоной работы.