4.4. Расчет среднекубического расхода туннеля
Для расчета диаметра туннеля необходимо знать расчетный среднекубический расход:
,
где
– время работы с постоянным расходом
(работа в базисе графика нагрузки
энергосистемы),
=
1400 ч;
– время работы в пике графика нагрузки
энергосистемы,
=400
ч;
- максимальный расход ГЭС,
=
200 м3/с;
- экономически наивыгоднейший расход,
-
экономическое время - то время, при
котором станция работает в наиболее
экономичном режиме (с оптимальным КПД),
определяется по формуле:
W – годовой сток воды, который определяется как площадь под кривой продолжительности среднесуточных расходов:
W
=720000
-
расчетное время работы туннеля в течение
года:
(4.8)
ч
Расчетный среднекубический расход:
4.5. Определение экономически наивыгоднейшего диаметра туннеля
Для определения наивыгоднейшего диаметра туннеля используется метод приведенных затрат.
При увеличении диаметра туннеля возрастает стоимость его строительства. С другой стороны при уменьшении диаметра туннеля увеличиваются потери напора и соответственно уменьшаются мощность и выработка электростанции.
Приведенные затраты определяем по формуле:
,
где: Е – коэффициент эффективности,
ставка дисконтирования, Е=0,15
;
– капитальные вложения,
;
U – издержки, примем
.
Капитальные вложения определяются по формуле:
Ктун = L∙С,
где L – длина туннеля, L = 632 м;
С – капиталовложения на сооружение 1 погонного метра туннеля, руб.:
С = m∙с' = (mст + mж/б)∙с',
где с’ – стоимость строительства туннеля на ед. массы.
C’ определяем по УПС ГЭС – 84, используя переводные индексы [2].
Таблица 2. Расчет стоимости строительства туннеля.
Наименование работ |
Оплата труда рабочих, руб. |
Эксплуатация машин и механизмов, руб. |
Материал, руб. |
c' на 1984 г. |
50 |
1,26 |
53,64 |
Индексы перевода с 1984 г. на 2007 г. |
115,98 |
101,02 |
102,62 |
c' |
5799,00 |
127,29 |
5504,54 |
11430,82 руб./т |
|||
mст и mжб – масса стальной и железобетонной облицовок туннеля;
mст = ρст Vст,
mжб = ρжб Vжб,
где ρст и ρж/б – плотность стали и железобетона;
ρст =7,8 т/м3,
ρж/б = 2,5 т/м3,
Vст и Vж/б – объём стальной и железобетонной облицовки туннеля;
Vст =
;
Vжб
=
;
δст и δжб – толщина стальной и железобетонной облицовки туннеля;
l – длина, принимаемая 1 пог.м.;
Площадь туннеля w
определяется по формуле:
Гидравлический
радиус R определяется по
формуле:
,
м
Коэффициент Шези С определяется по
формуле:
,
м1/6
где n – шероховатость
облицовки туннеля,
Скорость течения воды определим следующим
образом:
,
м/с Потери напора:
Потери энергии в туннеле:
Затраты по компенсации потерь энергии
определяем по формуле:
, где
s – тариф на электроэнергию,
s = 113 коп./кВт*ч
Расчеты для различных диаметров сводим в таблицу 3.
По данным таблицы 3 строим график приведенных затрат и определяем оптимальный диаметр туннеля.
|
Ед. изм. |
Диаметр туннеля, м |
|||||||||
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
w |
м2 |
12,56 |
15,90 |
19,63 |
23,75 |
28,26 |
33,17 |
38,47 |
50,24 |
63,59 |
78,50 |
R |
м2 |
1 |
1,125 |
1,25 |
1,375 |
1,5 |
1,625 |
1,75 |
2 |
2,25 |
2,5 |
c |
м1/6 |
66,667 |
67,988 |
69,193 |
70,301 |
71,328 |
72,285 |
73,184 |
74,831 |
76,314 |
73,184 |
v |
м/с |
14,331 |
11,323 |
9,172 |
7,580 |
6,369 |
5,427 |
4,680 |
3,583 |
2,831 |
2,293 |
Δh |
м |
32,024 |
17,087 |
9,742 |
5,860 |
3,684 |
2,404 |
1,619 |
0,794 |
0,424 |
0,272 |
ΔЭ |
кВт*ч |
206 120 188 |
109 978 319 |
62 699 940 |
37 714 308 |
23 711 943 |
15 472 812 |
10 421 197 |
5 112 428 |
2 727 808 |
1 751 491 |
П |
руб |
371 016 338 |
197 960 974 |
112 859 892 |
67 885 754 |
42 681 498 |
27 851 062 |
18 758 154 |
9 202 371 |
4 910 054 |
3 152 683 |
Vст |
м3 |
1,55 |
1,74 |
1,93 |
2,12 |
2,31 |
2,49 |
2,68 |
3,06 |
3,44 |
3,81 |
Vж/б |
м3 |
2,79 |
3,10 |
3,42 |
3,73 |
4,04 |
4,36 |
4,67 |
5,30 |
5,93 |
6,56 |
mст |
т/м |
12,11 |
13,58 |
15,05 |
16,52 |
17,99 |
19,46 |
20,93 |
23,87 |
26,80 |
29,74 |
mж/б |
т/м |
6,97 |
7,76 |
8,54 |
9,33 |
10,11 |
10,90 |
11,68 |
13,25 |
14,82 |
16,39 |
m |
т/м |
19,08 |
21,33 |
23,59 |
25,84 |
28,10 |
30,35 |
32,61 |
37,12 |
41,62 |
46,13 |
C |
руб./м |
218 096 |
243 867 |
269 638 |
295 409 |
321 180 |
346 951 |
372 722 |
424 264 |
475 806 |
527 348 |
Кт |
руб |
151 140 518 |
168 999 829 |
186 859 141 |
204 718 452 |
222 577 764 |
240 437 076 |
258 296 387 |
294 015 010 |
329 733 633 |
365 452 256 |
З |
руб |
25 693 888 |
28 729 971 |
31 766 054 |
34 802 137 |
37 838 220 |
40 874 303 |
43 910 386 |
49 982 552 |
56 054 718 |
62 126 884 |
З∑ |
руб |
396 710 226 |
226 690 945 |
144 625 946 |
102 687 891 |
80 519 718 |
68 725 364 |
62 668 540 |
59 184 922 |
60 964 772 |
65 279 567 |
Из графика видно, что минимуму суммарных затрат соответствует туннель диаметром 8 м.
Максимальная скорость в туннеле:
,
где 
- максимальный расход через деривационный
туннель,
м3/с;
- площадь поперечного сечения туннеля,
м2.
м3/с;
Уклон туннеля по формуле
