4.1. Техніко-економічне обґрунтування числа агрегатів

Економічність варіантів оцінюємо за питомою вартістю на 1 кВт встановленої потужності основного обладнання С_Nоб (турбіна, генератор, трансформатор) і будівельної частини С_Nбуд (бетон, тунельнельне виламування по турбінним трубопроводам) в розрахунку на один агрегатний блок.

Приймаємо для порівняння 3 варіанти з числом агрегатів Z_мін = 4, Z_i = 6, Z_макс = 8. Для кожного з варіантів визначаємо: потужність агрегату N_a і турбіни N_т; діаметр робочого колеса D₁ і синхронне число обертів n₀ за частковими графіками номенклатури, намагаючись досягти при цьому приблизно однакових значень приведених обертів для варіантів, що порівнюються; маси і вартості турбіни, генератора, трансформатора; об’єми і вартості бетону будівлі ГЕС і скельної виїмки підвідного тунелю; сумарні і питомі вартості обладнання і будівельної частини. Розрахунок зводимо в таблицю 4.1.

За даними обчислень будуємо графіки залежності питомої вартості від потужності агрегату або від діаметра робочого колеса (рис. 4.1) і вибираємо варіант з мінімальним значенням вартості.

Розрахунки показують, що варіант з числом агрегатів Z = 4 має кращі показники, але близькі з варіантом Z = 6 агрегатів. Крім того, при схемі підводу води до турбін одним тунелем на 2 агрегати у варіанті з Z = 8

Таблиця 4.1.

Техніко-економічне порівняння варіантів будівель ГЕС з різним числом агрегатів

№ з/п	Параметр		Один. вимір.	Варіанти
				1	2	3
1	Число агрегатів, Z		шт.	8	6	4
2	Потужність агрегату, Na = Nвст/Z		МВт	150	200	300
3	ККД генератора, г			0,97	0,97	0,97
4	ККД турбіни, т			0,92	0,92	0,92
5	Потужність турбіни, Nт = Nа/г		МВт	155	206	310
6	Витрата турбіни, Qт = Nт /9,81Нрт		м3/с	201	268	402
7	Діаметр робочого колеса, D1:	розрахунковий	м	–	–	–
		номенклатурний		4,5	5,0	6,0
8	Частота обертів агрегату, n:	розрахункова/ номенклатурна	об/хв..	–	–	–
		синхронна n0		136,4	125	107,1
9	Приведені оберти,		об/хв..	67	67,5	70
10	Маса турбіни, Gт (в дужках – з врахуванням неосвоєнності)		т	330	430	700 (735)
11	Питома вартість турбіни, СG т (в дужках – з врахуванням неосвоєн-ності)		тис. крб/т	0,75	0,742	0,729 (0,84)
12	Маса генератора, Gг		т	1020	1160	1570
13	Питома вартість генератора, СG г		тис. крб/т	0,965	0,98	1,015
14	Вартість турбіни, Ст = СG т G т (в дужках – з врахуванням неосвоєн-ності)		тис.крб	247	318	510 (617)
15	Вартість генератора, С г = СG гGг		тис.крб	980	1140	1580
16	Вартість трансформатора, Стр		тис.крб	250	290	360
17	Загальний об’єм агрегатного блока будівлі ГЕС, Wбл=LблНблВбл		тис.м3	10,2	14,0	24,2
18	Вартість 1 м3 будівлі ГЕС (при Wбуд до 100 тис.м3), С1буд		крб/м3	27,4	27,4	27,4

19	Вартість блока будівлі ГЕС, Сбл.буд. =С1будWбл		тис.крб	280	384	664
20	Діаметр підвідного тунелю, Dтун:	економічний Dек	м	6,1	6,8	7,7
		прийнятий		6,0	6,5	8,0
21	Площа тунелю в світлі, тун		м2	28,2	33	50
22	Об’єм тунелю, Wтун = тунLтун		тис.м3	16,9	19,8	30
23	Вартість 1 м3 тунелю (з врахуванням тун), С1тун		крб/ м3	53,6	53,6	45,7
24	Вартість готового тунелю Стун= С1тунWтун		тис.крб	906	1060	1370
25	Сумарна вартість обладнання, Соб= Ст + С + Сг		тис.крб	1477	1748	2450 (2557)
26	Сумарна вартість будівельної частини, Сбуд = Сбл.буд. + Стун		тис.крб	1186	1444	2034
27	Питома вартість обладнання на 1кВт потужності агрегату, СNоб = Соб/Na		крб/кВт	9,9	8,74	8,17 (6,55)
28	Питома вартість будівельної частини на 1 кВт потужності агрегату, СNбуд = Сбуд/Na		крб/кВт	7,93	7,22	6,78
29	Сумарна вартість блока будівлі ГЕС, СNбл = СNоб + СNбуд		крб/кВт	17,83	15,96	14,95 (15,33)

агрегатів, питому вартість цього варіанту можна знизити. Показники ще більше зближуються, якщо у варіанті з Z = 4, який має крупні агрегати, ввести виправний коефіцієнт до маси турбін (1,05) і до вартості (1,15), які враховують неосвоєність турбін і пов’язані з цим додаткові витрати (вказано пунктиром на рис.4.1). В цьому випадку всі варіанти стають конкретно-спроможні і вибір варіанту може бути виконаний лише на основі детальних техніко-економічних розрахунків.

Приймаємо варіант з числом агрегатів Z = 6, в якому можливе краще покриття графіка добового навантаження з більш високим ККД. Крім того, при меншому діаметрі робочого колеса турбіни полегшуються умови її виготовлення і транспортування.

В прикладі, що розглядається, маси і вартість генераторів і турбін визначались за даними довідника конструктора гідротурбін Н.Н.Ковальова (1971р.). при цьому маса G_г і питома вартість С_Gг, тис. крб/т. Генератори прийняті за таблицями для вертикальних гідрогенераторів з повітряним охолодженням обмотки статора і ротора. Маса турбіни визначалась за номограмами при максимально можливому напорі для вибраного типу турбіни РО 115 (Н_макс = 104,4 м); питома вартість С_GТ, тис.крб./т, визначалась за формулою для РО турбін

С_GТ = 0,24 + 1,95/D₁ + 0,0016Н_макс.

Вартість трансформатора приймалась в залежності від його потужності і напруги на високій стороні.

У вартості будівельної частини врахована вартість будівлі ГЕС і підвідних тунелів. Вартість блока будівлі ГЕС С_бл.буд. може бути визначена за загальним об’ємом блока W_бл і вартості 1 м³ готової споруди С_{1 буд}., а також за об’ємом бетону в блоці W_б ≈ W_блk і вартості 1 м³ бетону в ділі С_{1 б} (k – коефіцієнт пустотності, k = 0,5...0,55). В розрахунку прийнято:

L_бл =7D₁; В_бл = 4D₁; Н_бл = 4D₁; W_бл = L_бл В_бл Н_бл = 112 ; k = 0,5 ; базисна вартість С_1б = 55 крб/м³ для залізобетонних конструкцій з вмістом арматури 80-100 кг/м³, що при k = 0,5 відповідає вартості будівлі ГЕС по зовнішньому обміру С_1буд = 27,5 крб/м³; С_бл.буд. = С_1буд W_бл.

Вартість тунелю обчислювалась по об’єму тунелю в світлі і вартості 1 м³ проходки тунелю С_тун = С_1тун W_тун. При цьому С_1тун прийнята по укрупненим показникам вартості в залежності від площі перерізу тунелю у світлі _тун і міцності ґрунтів (ХІ група). Переріз тунелю попередньо визначається за економічним діаметром

.

При підводі води до турбін індивідуальними водоводами

.