2.1.6. Підбір елементів системи автоматичного регулювання турбін (сарт)

Для регулювання потужності і підтримання синхронної частоти обертання агрегату передбачаємо САРТ з електрогідравлічним регулятором швидкості (ЕГР) з колонкою управління (КУ), маслонапірною установкою (МНУ) та зі сервомоторами, які розміщені на кришці турбіни.

Регулювання агрегатів з РО турбінами виконується відкриттям або закриттям напрямного апарату.

Марку регулятора уточнюємо по діаметру головного золотника d_з, який рівний діаметру маслопроводу d_тр і визначається за залежністю

де v_м – 5 м/с – швидкість масла в трубопроводі ; Q_з = W_сна/T_sp – витрата масла через золотник; T_sp – розрахунковий час регулювання направляючого апарату, приймається із розрахунку гарантії регулювання (див. спецрозділ проекту – 4.1) T_sp = 10 с; W_сна – об’єм сервомоторів напрямного апарату, визначаємо за роботоздатністю сервомоторів А_сна, тобто W_сна= А_сна/Р_к; Р_к = 4 МПа – робочий тиск в котлі МНУ.

Роботоздатність сервомоторів в Дж обчислюємо за формулою

Рис.2.6. Схема маслонапірної установки МНУ 5.6-1/40

1-трубопровід до напірного маслопроводу; 2-трубопровід для

зливу масла; 3-масло-повітряний котел; 4-масляний насос;

5-зливний масляний бак

де К_сна = 0,035 – дослідний коефіцієнт; ₀, g – відповідно густина води і прискорення сили тяжіння; Н_макс – максимальний напір; b₀ – висота направляючого апарату; D₁ – діаметр робочого колеса.

Таким чином

W_сна = 0,03510009,81104,41,25²/410⁶ = 0,268 м³,

Приймаємо стандартні діаметри золотника і трубопровода d_з = d_тр = 100мм і марку регулятора ЕГР – 100.

Тип МНУ вибираємо за потрібним об’ємом котла W_к

W_к = 20 W_сна = 200,268 = 5,36 м³.

Цьому об’єму задовольняє однокотельна МНУ з об’ємом котла W_к = 5,36 м³ і з робочим тиском 40 кг/см², тобто МНУ 5,6-1/40. діаметр котла 1,56 м, висота над підлогою машзали – 3,2 м. Решта розмірів приведені на рис. 2.6.

Котел МНУ і колонку управління встановлюємо у машзалі між агрегатами зі сторони нижнього б’єфу.

Діаметр сервомотору наближено рівний

де  = 0,02 – дослідний коефіцієнт; – відносна висота напрямного апарату, для турбін РО 115

Приймаємо уніфікований здвоєний сервомотор діаметром 500 мм із зусиллям на штоку 300 т.

2.2.Підбір гідрогенераторів

Генератор підбираємо за синхронним числом обертів n₀ = 125 об/хв і потрібної активної потужності генератора N_{г. потр.}

N_{г. потр.} = N_ТО _г = 206  0,97 = 200 МВт,

де N_ТО – номінальна потужність турбіни; _г – ККД генератора, попередньо приймаємо _г = 0,97.

Так як в каталозі синхронних вертикальних гідрогенераторів з n₀ = 125 об/хв генератор потрібної потужності відсутній, то параметри генератора визначаємо перерахунком з аналогу. В якості аналога приймаємо генератор СВ 900/200–48 з повітряним охолодженням і активною потужністю 72 МВт, з довжиною активної сталі l_a = 200 см, діаметром активної сталі D_a = 900 см і числом полюсів Р = 48.

Потрібна довжина активної сталі рівна

l_{a потр.} = l_{a ан.} N_{г. потр.}/ N_{г. ан.} = 200  200/72 = 556 см.

Так як l_{a потр.} вийшла більшою гранично допустимої l_{a гран.} = 300 см, необхідно вибрати аналог з більшим діаметром активної сталі, або з більшим діаметром розточки статора D_i, або з більш інтенсивною системою охолодження, наприклад, водяною.

В даному прикладі залишаємо попередній аналог, але з граничним значенням l_{a гран.} = 300 см, і обчислюємо потрібний діаметр розточки статора де – потужність генератора-аналога х граничною довжиною активної сталі l_{a гран.} = 300 см

Тоді см. Приймаємо стандартний D_i = 1200 см і кінцеву марку генератора СВ 1250/300–48, де прийнято D_a = D_i +50см. Напругу генератора приймаємо по аналогам u _г = 15,7 К В.

У зв’язку з округленням D_i до стандартного D_{i ст} в більшу сторону потужність генератора збільшується і буде складати

.

Таким чином номінальна потужність агрегату N_а.о. = N_{г. о} складає 218 МВт і встановлена потужність ГЕС збільшується

N _уст = Z N_{г. о} = 6  218 = 1308 МВт.

Відповідне збільшення номінальної потужності турбіни до величини

можливе за рахунок збільшення розрахункового напору Н_р та діаметра робочого колеса турбіни. Нове значення розрахункового напору можу бути визначено з аналізу режимів роботи турбіни з використанням універсальної характеристики (виконується в діпломному проекті).

При числах обертів n₀  150 об/хв. рекомендується зонтичний генератор. Однак, враховуючи відносно велику величину співвідношення приймаємо підвісний генератор. Розміри підібраного генератора приведені на рис.2.7. і в таблиці 2.4.

Маса генератора потужністю 218 МВт за заводським каталогом складає 1160 т (див. номограми), за емпіричною залежністю

т.

Приймаємо загальну масу генератора G _г = 1200 т, масу ротора

G _р = 0,5 G _г = 0,51200 = 600 т.

Маховий момент генератора складає GD²=jDi^3,5l_a=5.5*12^3,5*3=45000 тм².

Для охолодження генератора передбачається установка повітряохолоджувачів. Потрібне число охолоджувачів Z_охол визначаємо за залежністю

, де t – перепад температур повітря, яке виходить із охолоджувача і заходить в його, приймаємо t = 35С; v_{ср. охол.} – середня швидкість повітря що охолоджує генератор, приймаємо v_{ср. охол.} = 4 м/с; f_охол. – корисна площа охолоджувачів, приймаємо f_охол. = 4,90 м². Таким чином

штук, приймаємо 8 охолоджувачів.

Рис. 2.7. Конструктивна схема підвісного генератора

марки СВ 1250/300-48

Розміри охолоджувачів: довжина l_охол = 2,915 м; ширини b_охол = 2,376 м; товщина t_охол = 0,375 м; маса охолоджувача G_охол = 1920 кг.

Витрата води на охолоджувачі складає приблизно

Q_охол = 0,3N_г = 0,3N_го(1-_г) = 0,32180000,03 = 1960 м³/год = 0,545 м³/с.