4 Сурет. Арна ағынын реттеген жағдайдағы реттеуші көлемнің графигі

Координатаның басы мен ОА қисығының соңындағы А нүктесін қосатын түзу сызық жүргіземіз. Ол тәулік бойындағы судың өту көлемін көрсетеді. Осы ОА түзуіне параллель етіп (аа) және (бб) жанамаларын тұрғызамыз. Осы екі жанаманың ара қашықтығын масштабпен алсақ тәуліктік реттеуші призманың көлемі шығады (W= 130 мың м³).

Су қоймасының су айдыны 120 га болса, онда су жіберу тереңдігін мына өрнекпен анықтаймыз.

(8)

Мұнан соң су жіберуді реттегіш призманы есептеу жолымен анықтаймыз. Бұл үшін 6-шы кестені толтырамыз. Мұндағы алғашқы 3 графаны 5 кестеден көшіріп жазамыз.

4 графаға бұрын есептелген тәуліктік орташа су өтімін жазамыз 9,7 м³/с. Содан кейін әрбір уақыт интервалындағы артық немесе кем су өтімінің нәтижесін 5 және 6 графаларға жазамыз. Мысалы 0-ден 2 сағатқа дейін артық су өтімі 9,7 - 4,61= 5,09 м³/с. Мұндай артық су өтімі келесі уақыт интервалында да байқалады. 2-ден 4 сағат арасында 5,09 м³/м, 4 пен 6 аралығында 3,18 м³/с т.с.с.

Одан әрі су ағымының артықты + таңбасымен кемді – таңбасымен қоса отырып, тәулік басталғаннан бергі мәндерін табамыз (9 графа). Артық және кем су ағымының ең үлкен мәндерін (9 графа) бір біріне қосып су қоймасының реттеуші көлемін табамыз. Біздің мысалымызда ол 107,7 + 21,7 =129,4 мың м³ болады. Шыққан сан алдыңғы графикалық жолмен табылған санға сәйкес келеді

6-шы кесте - Су жіберуді реттеуші призма параметрлері

Тәуліктің уақыты	Керекті су өтімі, м3/с	Берілген су өтіміның жұ-мыс істеу уа-қыты, мың с	Өзендегі су өтімі, м3/с	Бассейннің жұмысы				Тәулік басы-нан ағымды реттеу. мың м3
				Жетіспейтін су өтімі, м3/с	Артық су өтімі, м3/с	Жетіспейтін ағым, мың м3	Артық ағым, мың м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0-2	4,61	7,2	9,7	-	5,09	-	36,7	36,7
2-4	4,61	7,2	9,7	-	5,09	-	36,7	73,4
4-6	6,52	7,2	9,7	-	3,18	-	22,9	96,3
6-8	8,12	7,2	9,7	-	1,58	-	11,4	107,7
8-10	11,13	7,2	9,7	1,43	-	10,2	-	97,5
10-12	13,05	7,2	9,7	3,35	-	24,1	-	73,4
12-14	7,64	7,2	9,7	-	2,06	-	14,9	88,3
14-16	12,74	7,2	9,7	3,04	-	21,9	-	66,4
16-18	15,90	7,2	9,7	6,20	-	44,5	-	21,9
18-20	14,00	7,2	9,7	4,30	-	30,9	-	-9,0
20-22	11,46	7,2	9,7	1,76	-	12,7	-	-21,7
22-24	6,67	7,2	9,7	-	3,03	-	21,7	0
						144,3	144,3

3Турбиналық құрылымдарды таңдау

Бастапқы берілімдер: Есептелген су өтімі Q_е= 15,9 м³/с, есептелген тегеурін Н= 4,02 м, ең жоғарғы тегеурін Н_max= 4,5 м, ең төменгі тегеурін Н_min= 2,45 м; Анықталған қуатқа байланысты пайызбен алынған жүктеме графигі. Турбина орнатылған жерідің теңіз деңгейінен биіктігі а=200 м абс.

Генератормен біріктірілген турбина гидроагрегат деп аталады.

Тұрақты айналым санын қамтамасыз ету үшін әрбір агрегат оның айналу жылдамдығын реттейтін автоматты реттегішпен жабдықталады. Гидростанцияны қалыпты пайдалануды қамтамасыз ету үшін қосымша жабдықтар орналастырылады.

3.1. Қажетті параметрлерді есептеу және турбинаны таңдау

Агрегаттардың саны мен қуаты ГЭС-тің нұсқаларында әртүрлі агрегаттар сандарын техникалық-экономикалық салыстырулар негізінде таңдалады. Бұл жағдайда энергожүйедегі ГЭС-тің жұмысы, гидростанция ғимараты мен турбинаның типі, кавитация жағдайы бойынша жұмыс доңғалағының биіктік тұрағы, электрлік жалғау сұлбалары, қондырғыларды бірыңғайлау мүмкіншілігі және ғимараттың құрылыс элементтері ескеріледі. Шағын ГЭС-тер үшін екі агрегат орнату ең тиімді нұсқа болып табылады. Ал орташа қуатты ГЭС-тер үшін үш-төрт агрегат орнатылған тиімді.

Қабылданған агрегаттар саны үшін бір турбинаның қуаты төмендегі өрнек бойынша анықталады: . (9)

мұндағы - генератордың ПЭК, қалыпты жағдайда =0,93.

Бір турбинаның есептелетін су өтімі

, (10)

Берілген жұмыс шартына байланысты гидротурбинаны таңдау максималды арын және турбинаның қуатына қарай жинақталған график (5 сурет) таңдалынады. Таңдап алынған турбина үшін оның әмбебап сипаттамасы анықтамалық әдебиеттерден 6 көшіріліп алынып және түсініктемелік жазбаға қоса тігіледі. Доңғалақтың жұмыс диаметрін анықтау үшін таңдап алынған гидротурбинаның әмбебап сипаттамасы пайдаланылады (6 сурет).

Гидротурбинаның жұмыс доңғалағының диаметрі мына өрнекпен анықталады:

, (11)

мұнда - гидротурбинаның номиналды қуаты; кВт;

- есептеу нүктесіндегі келтірілген су өтімі, м³/с;

Н_Р – турбинаның есептелген тегеуріні, м;

η_Г - есептеу нүктесіндегі гидротурбинаның жұмыс режиміне сәйкес келетін гидротурбинаның ПЭК-і.

Әмбебап сипаттамадан жұмыс нүктесінің орнын жуық түрде келесі жолмен анықтаймыз.

РО типтес турбиналар үшін жұмыс нүктесін қуатты шектеу сызығының бойынан таңдайды. Бұл жағдайда _тиім салыстырғанда 2...5 мин^-1 артық болуы тиіс. Мұндағы _тиім - әмбебап сипаттамасы бойынша тиімді айналу жиілігі.

ПЛ типтес гидротурбиналар үшін жұмыс нүктесінің координатасы (мин^-1), _тиім мәндері мына өрнектермен анықталады:

= тиім + (1...2) (12)

= (1,3 ... 1,5) _тиім (13)

мұнда _тиім әмбебап сипаттаманың нүктесіндегі келтірілген су өтімі.

Таңдап алынған турбинаның ПӘК-ті η_Т = η_М + 0,03. Мұнда η_М - модельді турбинаның әмбебап сипаттаманың жұмыс нүктесіндегі ПӘК-і.

6-шы сурет - РО 140-846б-ВМ-51,5 турбинасының әмбебап сипаттамасы

Есептелінген турбинаның жұмыс доңғалағының диаметрі ең жақын стандартты мәні бойынша қабылданады. Жұмыс доңғалағы диаметрлері үшін стандартты қатар төмендегідей: 180, 200, 225, 250, 280, 320, 360, 400, одан әрі 1050 см-ге дейін 50 см-ден қосылып отырады.

Біліктің айналу жиілігі арқылы өрнектелетін гидротурбинаның қалыпты айналу жиілігін жуық түрде мына өрнекпен анықтаймыз:

(14)

Қалыпты айналу жиілігі нақты түрде анықталған болуы тиіс яғни, n=n_c, мұнда n_c – генератордың роторының синхронды айналу жиілігі.

Ұсынылатын синхронды айналу жиілігі, минутына: 50; 51,7; 52,6; 53,6; 54,5; 55,6; 57,7; 58,8; 60; 62,5; 65,2; 66,7; 68,2; 71,4; 75; 76,9; 78,9; 83,3; 85,7; 88,2; 90,9; 93,8; 100; 107,1; 107,9; 115,4; 125; 136,4; 150; 166,7; 187,5; 200; 214,3; 230,8; 250; 300; 333,3; 375; 428,6; 500.

Таңдап алынған синхронды айналу жиілігі n_c үшін - _р есептелінеді:

_р = (15)

Таңдап алынған турбинаның жұмыс доңғалағының сұлбасы түсініктеме жазбаға келтіріледі (7,8 суреттер).

7- сурет. Радиальды-осьтік турбинаның жұмыс доңғалағының сұлбасы

Жалпы түрі

8- сурет. Бұрылмалы-қалақшалы турбинаның жұмыс доңғалағының сұлбасы

3.2 Таңдап алынған турбинаның сипаттамалары

Турбинаның жұмыс сипаттамасын ұқсастық формуласын пайдалана отырып тұрғызамыз. Турбинаның жұмыс сипаттамасын тұрғызуға қажетті есептеулерді n=214 об/мин болатын ПЛ70-Вб-160 турбинасы мысалы үшін орындап 7 кестені толтырамыз.

7-ші кесте Турбинаның жұмыс сипаттамалары

Келтірілген су өтімі , л/с	ПӘК м	Турбинадағы су өтімі Q, м3/с	Турбинаның ПӘК, т	Турбинаның қуаты Nт, кВт
700	0,805	3,58	0,835	117
900	0,836	4,60	0,867	156
1100	0,851	5,63	0,882	195
1300	0,854	6,65	0,885	231
1500	0,852	7,68	0,883	266
1700	0,842	8,70	0,872	297
1900	0,829	9 72	0,859	327
2100	0,813	10,80	0,843	357
2300	0,793	11,77	0,822	380

Таңдап алынған турбина үшін мына өрнек арқылы келтірілген айналым жиілігін анықтаймыз.

(16)

мұнда n – айналым саны, об/мин,

D – турбинаның жұмыс доңғалағының диаметрі, м,

Н_ср – орташа арын, м.

Таңдап алынған турбина қатысты анықтамалық әдебиеттен оның әмбебап сипаттамасы бойынша мәніне сәйкес горизонталь сызық жүргізіп, еркін таңдап алынған келтірілген су өтімінің бірқатар мәндері үшін сәйкес келетін моделдің пайдалы әсер коэффициентін _м табамыз. Мұнан кейін әрбір су өтімі үшін турбинаның пайдалы әсер коэффициентін анықтаймыз:

(17)

Есептеудің қорытындысын кестенің 4 графасына жазамыз. Кестенің соңғы графасына турбинаның формуласы арқылы есептелген мәндерін толтырамыз. Мұнда Q мәнін 3 графадан, - 4 графадан аламыз.

Кестенің 4,5 графасы бойынша турбинаның қуаттық жұмыс сипаттамасын тұрғызамыз (9 сурет).

3.3 Турбинадан кейін орналасқан сору биіктігін

анықтау

Гидротурбиналарда кавитация құбылысы болуы мүмкіндігі себебінен гидротурбинаның сорып алу биіктігін Н_отс анықтаймыз.

Турбинаны пайдаланған кезде кавитацияны ескерудің маңызы зор. Кавитация дегеніміз – ағынның абсолютті қысымы қаныққан будың қысымына жеткен жерлерде және одан артық болған уақытта бу-ауа көпіршіктерінің пайда болу процессі.

9 сурет. Бұрылмалы –қалақшалы турбинаның сипаттамасы

Сорып алу биіктігінің шекті мөлшерін H_отс төмендегі өрнек бойынша анықтаймыз:

, (18)

мұнда а- гидротурбинаның орнынының теңіз деңгейінен биіктігі, м

Н – гидрастанциядағы ең үлкен арын, м.

 - кавитация коэффиценті, турбинаның әмбебап сипаттамасынан алынады.

3.4 Генераторды таңдау

Генератор қуатын турбина білігіндегі анықталған қуат мәні арқылы және оның пайдалы әсер коффициентін ескере отырып келесі формула бойынша табамыз:

(19)

Қуаттың осы мәні бойынш арнайы генераторлар катологынан жобаға тиісті генератор маркасын қабылдаймыз.