1. Построение кривой связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе

Для построения кривой связи расходов и уровней воды в нижнем бьефе ГЭС воспользуемся таблицей п.10 раздела «Исходные данные». Переносим заданные точки в координаты z и Q, соединяем х плавной кривой и таким образом получаем требуемый график зависимости z=f(Q). График представлен в приложении на рис.1.

2. Построение схемы напоров

Для построения схемы напоров на лист бумаги наносим шкалу, с одной стороны наносим линии, соответствующие заданным уровням мертвого объема и нормальному подпорному уровню, с другой стороны проводим линии, соответствующие отметкам воды в реке при расходе воды, равном максимальному, минимальному расходу ГЭС и расходу через один агрегат.

1. Максимальный напор ГЭС определяется разностью отметок нормального подпорного уровня и уровня воды, соответствующего расходу через один агрегат:

м

2. Минимальный напор ГЭС определяется разностью отметок уровня мертвого объема и уровня воды, соответствующего расходу через все агрегаты ГЭС:

м

3. Рабочий напор определяется по эмпирической зависимости:

м

Зная величину рабочего напора, с помощью схемы напоров определяем отметку воды, соответствующую рабочему напору:

м

Все необходимые построения приведены на рис.2 в приложении.

3. Выбор основных параметров гидротурбины

   1. Выбор системы турбины и типа рабочего колеса

Выбор системы гидротурбины и типа рабочего колеса зависит от исходных данных, принятых для конкретной гидроэлектростанции.

Исходными данными для выбора параметров турбины являются:

1. Максимальный напор H_max, м;

2. Минимальный напор H_min, м;

3. Расчетный напор H_Р, м;

4. Номинальная мощность турбины одного агрегата N, кВт;

5. Отметка расположения нижнего бьефа ГЭС над уровнем моря, м. При ее расположении меньшем, чем 100 м, в курсовых пректах ее обычно не учитывают.

Выбор системы турбин и типа рабочего колеса производим по заданному максимальному напору по табл. 1.1 ([1], с. 19 т.1.1). Для максимального напора Н_мах=69,78м, выберем радиально-осевую гидротурбину с типом рабочего колеса РО75, поворотно-лопастную с типом рабочего колеса ПЛ70 и диагональную гидротурбину с типом рабочего колеса ПЛД70 и сравним их.

2. Определение диаметра рабочего колеса

Для определения диаметра рабочего колеса воспользуемся универсальной характеристикой выбранной гидротурбины, которая представлена на рис. 3.

Диаметр рабочего колеса гидротурбины определяется по формуле:

где N – номинальная мощность гидротурбины, кВт; - приведенный расход в расчетной точке, м³/с; Н_р – расчетный напор гидротурбины, м; - КПД натурной турбины, соответствующий режиму её работы в расчетной точке.

Для предварительных расчетов мощности гидротурбины принимаем:

Из формулы видно, что для получения наименьшего диаметра рабочего колеса, а следовательно и наименьших габаритов турбины, следует выбирать значение возможно большим. Однако с увеличением приведенного расхода ухудшается энергетические и кавитационные качества турбины, поэтому величина ограничена рядом условий, определяющих её значение.

Для радиально осевых гидротурбин, на универсальной характеристике которых линия 5% запаса мощности присутствует, тем самым ограничивает приведенный расход. На универсальной характеристике проводим горизонтальную линию, которая расположена выше n_опт на 2-3 оборота и из точки пересечения горизонтальной линии с линией запаса мощности опускаем перпендикуляр, тем самым находим .

РО75

;

модели, который определяется по универсальной характеристике в расчетной точке;

Δη – поправка КПД за счет масштабного эффекта, примем 0,03.

Вычисляем диаметр рабочего колеса:

Полученное значение диаметра округляем до стандартного большего значения ([1], с.19 т.1.5.): D_1(РО75)=2,80м.

Пересчитаем значение - приведенного расхода:

Для поворотно-лопастных и диагональных гидротурбин, на универсальной характеристике которых линия 5% запаса мощности отсутствует, значение должно быть таким, при котором обеспечивается достаточно высокое значение КПД турбины и не происходит существенного развития кавитационного процесса. Как правило, это обеспечивается, когда в расчетной точке приведенный расход больше оптимального расхода (в точке максимального КПД) на 30-50%.

ПЛ70

Находим расчетную точку на универсальной характеристике и определим:

;

Вычисляем диаметр рабочего:

Полученное значение диаметра округляем до стандартного большего значения ([1], с.19 т.1.5.): D_1(ПЛ70)=2,80м.

ПЛД70

Находим расчетную точку на универсальной характеристике и определим:

;

Вычисляем диаметр рабочего:

Полученное значение диаметра округляем до стандартного большего значения ([1], с.19 т.1.5.): D_1(ПЛД70)=2,80м.