4. Подбор оборудования и компоновка гидротурбинного блока малой гэс.

4.1. Подбор основного гидросиловою оборудования гэс.

На основе водноэнергетических расчетов по N_ycт, H_p и Q_p произво­дится подбор оборудования ГЭС, Для этого первоначально выбирается число агрегатов с учетом неравномерности графика нагрузки ГЭС, ее мощности и технико-экономических соображений. Следует иметь в виду, что на ГЭС устанавливаются обычно однотипные агрегаты. Чис­ло агрегатов обосновывается технико-экономическими расчетами для нескольких вариантов.

В ходе расчетов для каждого варианта определяются размеры турбин и генераторов, габариты здания ГЭС, объемы работ, капиталь­ные вложения и ежегодные издержки, выработка электроэнергии, вы­тесняемая мощность. Наиболее выгодное число агрегатов принимается по сроку окупаемости дополнительных капитальных вложения или по минимуму приведенных затрат.

При относительно небольшой неравномерности графика нагрузки ГЭС и небольшой мощности станции число агрегатов (z) рекомендует­ся принимать от 2 до 4.

Мощность одного агрегата:

, кВт (4.1)

кВт,

а мощность турбины при КПД генератора n_т= 0,91.

, кВт. (4.2)

кВт.

, м³/с (4.3)

м3/с.

Определяем основные парамет­ры гидротурбины:

- диаметр рабочего колеса гидротурбины d=1,0 м.

- число оборотов гидротурбины n=375 об./мин.

- высота отсасывания h_S=4,5 м.

При окончательном выборе гидротурбины необходимо сделать сравнение по диаметру рабочего колеса, частоте вращения, КПД и вы­соте отсасывания. При этом необходимо учитывать, что более быстро­ходные турбины позволяют уменьшить размеры здания ГЭС, но при этом увеличивается высота отсасывания, что ведет к удорожанию строительства и эксплуатации ГЭС.

Принимаем ПЛ30/800-В-100 гидротурбину с вертикальной прямоосной конической отсасывающей трубой при напоре H=4,5 м.

Допустимая высота отсасывания определяется из выражения:

, м (4.4)

где Hs- величина, взятая из графиков для конкретной гидротурбины.

м.

В практике гидротурбиностроения при сопоставлении результатов энергетических исследований обычно используют приведенные величины оборотов n’₁ и расхода Q’₁.

, об./мин (4.5)

, м³/с (4.6)

об./мин.

л/с.

Марка гидротурбины ПЛ30/800-В-100

КПД=83 % ; φ=+15°; а₀=48 мм.

4.2 Компоновка гидротурбинного блока малой гэс.

При строительстве ГЭС на малых водотоках гидротурбинный блок наряду с плотиной из местных материалов и русловым водосбросом входит, как правило, в состав водоподпорного фронта. В этом случае он состоит из открытого водоприемника, турбинной камеры (может быть совмещена с водоприемником), направляющего аппарата, в кото­ром размещается гидротурбина, и отсасывающей прямоосной или изо­гнутой трубы

Турбинные камеры. Для напоров Н=6-10м. для уменьшения длины вала гидротурбины и высоты затвора, применяют закрытые турбинные камеры. Они выполняются так же прямоугольными по габаритам открытых, лишь верхнее перекрытие становится напорным. Ширина камеры определяется по формуле:

(4.7)

B=А=4D₁=41=4 м.

Высота открытой турбинной камеры H зависит от глубины воды в ней,

, м (4.8)

, м (4.9)

где h_min – минимальное заглубление направляющего аппарата;

V_d – допустимая средняя скорость на входе в турбинную камеру, принимаем V_d=1,1 м/с.

м.

Отсасывающие трубы. Применяются прямоосные конические отсасывающие трубы, при положительной высоте отсасывания Hs>0, тогда длина отсасывающей трубы:

L<Hs+0,5, м (4.10)

Конструктивно длина прямоосной конической отсасывающей трубы принимается в пределах:

L=(3…4)D1 (4.11)

L=41=4 м.

Диаметр входного сечения принимается в пределах:

(4.12)

а угол конусности отсасывающей трубы принимается в пределах Θ=10°.

D3=1,11=1,1 м.

Определяем диаметр выходного сечения по формуле:

, м (4.13)

где V₅ – допустимая скорость на выходе отсасывающей трубы, при которой потери кинетической энергии не превышают 0,5…2,5% напора, т.е.

Отсюда выражаем V₅:

, (4.14)

Принимаем α₅=1,1.

м/с

м.

Длину отводящей трубы определяем по формуле:

L=2,3D1 (4.15)

L=2,31=2,3 м.

Отводящие камеры.

Привязка турбинного гидроагрегата к условиям нижнего и верхнего бьефов производится по допустимой высоте отсасывания (Hs) и расчетному напору (Hр) лопастных турбин исчисляют от середины (оси поворота) лопастей. При этом +Hs откладывают вниз, а -Hs вверх. Заглубление верха изогнутой горизонтальной трубы должно быть >(0,3…0,5)м.

Параметры камеры следующие:

Ширина В₁=2,4×(D₃+D₅); (4.16)

В₁=21,1+2,05=4,25 м.

Расстояние от кромки отсасывающей трубы до стенки отводящей камеры

с₁=0,85×В₁ (4.17)

с₁=0,854,25=3,61 м.

Глубина воды от дна до кромки отсасывающей трубы

h_В=1,5×D₃ (4.18)

h_В=1,51,1=1,65 м.