2 Су шаруашылығы есебі мен гэс-тің энергетикалық параметрлерін анықтау

Есепті орындау мақсаты.Берілген қамтамасыздықпен өтетін су өтімін, ГЭС-тің есептеулі су өтімін, гидростанциядағы ағынның тәуліктік реттелуін ескере отырып тегеурінді Н және гидростанцияның қуатын N анықтау.

Бастапқы берілімдер. 50%-тік қамтамасыздықпен алынған жылдық ағындының айлық орташа өтімі (12 айға), ең жоғарғы мәнімен салыстырғанда пайыз есебімен алынған жүктеменің тәуліктік графигі, жоғарғы бьефтегі су деңгейінің жылдық көрсеткіші. Курстық жұмысты орындауды жеңілдету мақсатында әдістеме нақты мысал ретінде түсіндіріледі.

Есептеулі су өтімінің қамтамасыздығы 10 ай. Су қоймасы айдынының ауданы тапсырмада көрсетілген. Су қоймасының тәуліктік реттелуі шектеусіз. Егер әртүрлі топографиялық және басқа себептермен қойманы салу мүмкін болмаған жағдайда, онда деривациялық желіні тұрғызу арқылы су ағысын жылдамдатуға, қажетті арынмен қамтамасыз етуге болады, яғни мұндай жағдайда су ағысын реттеудің аса қажеттілігі жоқ.

Орындау тәртібі. Берілген қамтамасыздықты ескере отырып өзеннің есептеулі су өтімін Q_е анықтаймыз. Одан әрі жоғарғы және төменгі бьефтер мәні бойынша гидростанцияның су тегеурінін Н табамыз. Тәуліктік реттеу кезіндегі су қоймасынан су босатуды және су қабылдағыштағы тегеуріннің кемуін ескере отырып гидростанцияның есептік тегеурінін Н_р белгілейміз. Есептік су өтімі және тегеурін арқылы ГЭС-тің қуатын табамыз. Одан соң ағындыны тәуліктік реттеу кезіндегі су босату призмасының мөлшері мен тереңдігін қарастырамыз. Егер қажет болған жағдайда гидростанцияның есептік тегеурініне түзету енгіземіз. Есептеу жобаланып отырған ГЭС-тің өндіретін электр энергиясының мөлшерін және технико-экономикалық көрсеткішін қарастырумен аяқталады.

Жүктеменің барлық вариантқа бірдей тәуліктік графигі 1-ші кестеде келтірілген.

1-ші кесте - Гидроэлектростанцияның есептік жүктемесінің тәуліктік графигі

Сағат тар	0-2	2-4	4-6	6-8	8-10	10-12	12-14	14-16	16-18	18-20	20-22	22-24
Жүктеменіңтәуліктікграфигі,Р,%	29	29	41	51	70	82	48	80	100	88	72	42

2.1 Өзеннің сумен қамту мүмкіншілігіне байланысты

су өтімін және тегеурінін анықтау

Өзеннің берілген қамтамасыздықтағы су өтімін айлық орташа өтімнің графигін тұрғызу арқылы табамыз. Бұл графикті тұрғызу үшін тапсырма берілімдері бойынша көмекші кесте тұрғызылады (2 кесте). Бұл кестенің бірінші бағанасында айлар, екінші бағанасында берілген айлық су өтімдерін ең үлкен мәнінен бастап олардың кему ретімен орналастырамыз. Үшінші бағанада орташа су өтімінің ұзақтығы жазылады (1ай).Төртінші бағанада пайызбен есептелген қамтамасыздықтың мәндері келтіріледі.

Бір жылға тең интервалды 100% деп алып, біз әрбір ай үшін табамыз. Сондықтан, тек бір айға созылатын ең үлкен 20 м³/с тең су өтімі 8,33% қамтамасыз етілген. Мәні жағынан екінші 14 м³/с су өтімі екі ай бойғы қамтамасыздыққа ие (бір айда су өтімі20 м³/с, екіншіде 14 м³/с), немесе 10 %; 9 м³/с су өтіміне үш ай сәйкес келеді немесе 25% т.с.с.

2-ші кесте -Берілген қамтамасыздықтағы өзеннің су өтімі

№	Кемутәртібіменорналасқан су өтімі, м3/с	Су өтімініңағууақыты, ай	Су өтімінің қамтамасыздығы, %
1	20	1 ай	8,3
2	14	1 ай	16,7
3	12	1 ай	25,0
4	10	1 ай	33,3
5	10	1 ай	41,7
6	10	1 ай	50,0
7	9	1 ай	58,3
8	9	1 ай	66,7
9	9	1 ай	75,0
10	8	1 ай	83,3
11	8	1 ай	91,7
12	7	1 ай	100,0

2 кестеден байқайтынымыз, 10 айлық қамтамасыздыққа, немесе 83,3 %-ке 8 м³/с су өтімі сәйкес келеді.

Тәуліктік бірқалыпсыздық коэффициентін жүктеменің графигін пайдалана отырып оның ең үлкен мәнін орташасына бөлу арқылы табамыз . Орташа мәнін төмендегі өрнек бойынша есептейміз.

(1)

Сонда графиктік жүктеменің тәуліктік бірқалыпсыздық коэффициенті . ГЭС-тің есептелген су өтімі

. (2)

Т егеурінді жоғарғы және төменгі бьефтердің айырмасы арқылы анықтаймыз (1-ші сурет). Бұл жерде төменгі бьеф мөлшерін _НБ = ( 0,96- 0,98) _БВ теңдігі бойынша табуға болады.

1-ші сурет. – Гидроэлектростанцияның есептік құрылымдық сұлбасы

І — энергия сызығы; ІІ — пьезометрикалық сызық;

1 – су қабылдағыш; 2 — турбиналық құбыр; 3 — ГЭС ғимараты; 4 — генератор; 5 — турбина; 6 – спиралды камера; 7 — су сору құбыры.

Ескерту: Басқа белгілеулер «Гидравлика» пәні бойынша

Жуықтай отырып су қоймасындағы ағындыны тәуліктік реттеу кезіндегі су кету тереңдігінің ең үлкен мөлшерін 0,1 м деп аламыз. Орташа есеппен бір тәулікте су кету 0,05 м болады, ал шығу кезінде тегеурін 0,05 м-ге жоғалады. Сонда турбинаның алдындағы жоғарғы деңгейдің тәуліктік орташа саны анықталады. Алынған нәтижелерді 3 кестеге жазамыз да, 2-ші суретті тұрғызамыз.

3-ші кесте Анықталған тегеуріндер мәні

Ай лар	Өзеннің тұрмыстық су өтімі, м3/с	Жоғарғыбьефтіңдеңгейі, м	Төменгібьефтіңдеңгейі, м	Тегеурін, м
I	7	21,34	20,14	1,20
II	8	21,34	20,21	1,13
III	9	21,34	20,29	1,05
IV	20	21,34	20,70	0,64
V	14	21,34	20,64	0,70
VI	12	21,34	20,51	0,83
VII	10	21,34	20,37	0,97
VIII	10	21,34	20,37	0,97
IX	9	21,34	20,29	1,05
X	10	21,34	20,37	0,97
XI	9	21,34	20,29	1,05
XII	8	21,34	20,21	1,13

Н_мес=11,69 м

Есептелген тегеуріннің Н_е мәні ретінде алынған жылдағы арынның бір айлық орташа саны қабылданады:

(3)

3- кестеден ГЭС-тің орташа мәні 0,97 м болып ол су аз жылдары 1,2 м жоғарылап, су тасқыны кезінде 0,64 м дейін кемиді.

Тегеуріннің мәнін анықтап болған соң, 3 кесте мәліметтерін пайдалана отырып, тегеуріннің жылдық графигін тұрғызамыз (2 сурет). Абцисса (х осі) бойына айлар, ординатаға өзеннің су деңгейі орналасады. Жоғарғы бьефтің деңгейіне тең келетін мәнді тауып алып, сол арқылы өтетін горизонталь сызық жүргіземіз.

1. Сурет - Тегеуріннің жылдық графигі

Содан соң әр айға сәйкес келетін төменгі бьефтің мәндерін белгілеп, бір-бірімен қосамыз. Графиктегі жоғарғы бьефтің мәні мен әр айдағы төменгі бьефтің деңгейінің айырмасы осы айдағы тегеуріннің мөлшерін береді.

2.2 Гидроэлектростанцияның қуатын анықтау

Гидростанцияның қуаты келесі өрнекпен есептеледі:

, (4)

мұндағы  - тәуліктік бірқалыпсыздық коэффициенті;

Qг – анықталған су өтімі, м³/с;

Н – тегеуріннің бір айлық орташа мәні, м;

 - гидростанцияның пайдалы әсер коэффициенті,

 - 0,80-ға тең етіп алуға болады

Формула мәндерін =1,64, Qг =8 м²/с, Н=0,97 м. орнына қойып гидростанцияның қуатын табамыз.

N=9,811,6480,970,8=100 кВт.

Табылған N мәнін тәуліктік жүктеменің графигінің ең жоғарғы мәніне сәйкес деп алып, 3 кестеде әр нұсқаға сәйкес берілген ГЭС-тің тәуліктік жүктеме графигінің процентпен берілген мәнін пайдалана отырып, тәуліктік жүктеменің графигін төмендегі өрнек бойынша есептейміз. (кесте 4):

(5)

4-ші кесте Тәуліктік жүктеме мәндері

Уақыт интервалы	0-2	2-4	4-6	6-8	8-10	10-12	12-14	14-16	16-18	18-20	20-22	22-24
Тәуліктік жүктеме графигі, Р%	29	29	41	51	70	82	48	80	100	88	72	42
Тәуліктік жүктеме графигі, Р	29	29	41	51	70	82	48	80	100	88	72	42

4-ші кестені пайдаланып, ГЭС-тің тәуліктік жүктемесінің графигін тұрғызамыз у -осіне Р мәндерін, х - осіне уақыт интервалдарын саламыз (3 сурет).

3-ші сурет. Жүктеменің тәуліктік графигі

Бір тәуліктегі өндірілетін энергияның жиынтығын есептейміз.

Э=Р₁t₁+ Р₂t₂+…+ Р_nt_n, (6)

мұнда Р_n и t_n – жүктеме және оның әсерінің ұзақтығы.

Сандық мәндерін орнына қойып табамыз

Э=294+412+…+422=1464 кВт

2.3 Реттегіш призма көлемі және бассейн тереңдігінің өзгеруі

Тәуліктік реттелетін су қоймасының реттеуші призмасының көлемі мен су жіберу тереңдігін есептеу және графикалық жолмен анықтаймыз. Алдын ала есептеулер нәтижелерін 5 кестеге толтырамыз.

5-ші кесте -Тәуліктік реттелетін су қоймасының реттеуші

призмасының көлемі мен су жіберу тереңдігі

Уа-қыт интер-валы	Жүк-теме Р,кВт	Керекті су өтіміQ, м3/с	Берілген су өтімінің жұмыс істейтін уақыты Т, мың. с	Пайдала-натын су көлемі W, мың.м3	Тәулік басынан бері пайдаланатын су көлемі W, мың.м3
0-2	29	3,8	7,2	27,4	27,4
2-4	29	3,8	7,2	27,4	54,8
4-6	41	5,4	7,2	38,9	93,7
6-8	51	6,7	7,2	48,2	141,9
8-10	70	9,2	7,2	66,2	208,1
10-12	82	10,9	7,2	78,4	286,5
12-14	48	6,3	7,2	45,4	331,9
14-16	80	10,52	7,2	75,8	407,7
16-18	100	13,15	7,2	94,7	502,4
18-20	88	11,58	7,2	83,4	585,8
20-22	72	9,47	7,2	68,2	654
22-24	42	5,5	7,2	39,8	693,8

Керекті су өтімін берілген жүктеме Р бойынша п.ә.к. =0,8 өзгермейді деп қабылдап, мына формула бойынша табамыз (3 графа). Содан соң әрбір уақыт арасындағы пайдаланылатын су мөлшерін (5 графа) және тәулік басынан бергі пайдаланылатын су мөлшерін табамыз (6 графа). Тәуліктегі барлық пайдаланылған су 693,8 мың.м³ деп есептепсекундына пайдаланылатын су мәндерін анықтаймыз:

(7)

Бұл шама бастапқы есептелген су өтіміне тең.

Су ағымы қосындысы (6 баған) және уақыт (1 баған) координаталарында тәуліктік су пайдалану ОА қисығын тұрғызамыз (4-ші сурет).