ГОСЭКЗАМЕН Шпаргалка (ИВЭ)

U₁₁/u₁₂ = π D₁₁ n₁ / πD₁₂n₂ = D₁₁ n₁ / D₁₂n₂ ; v_1m1/v_1m2 = (Q₁/πD₁₁b₀₁) / ( Q₂/πD₁₂b₀₂) ;

v_1m1/v_1m2=Q₁D²₁₂/Q₂D²₁₁; Q₁/n₁D³₁₁=Q₂/n₂D³₁₂. Q/nD³=const – кинематич. усл-е подобия. Ур-ния Эйлера: gH₁η₁ = u₁₁v₁₁cosα₁₁ – u₂₁v₂₁cosα₂₁ ; gH₂η₂ = u₁₂v₁₂cosα₁₂ – u₂₂v₂₂cosα₂₂

cosα₁₁= cosα₁₂ и cosα₂₁= cosα₂₂ ; u₁₂=u₁₁(D₁₂n₂/D₁₁n₁) ; v₁₂=v₁₁(D₁₂n₂/D₁₁n₁) ; u₂₂=u₂₁(D₁₂n₂/D₁₁n₁) ; v₂₂=v₂₁(D₁₂n₂/D₁₁n₁) ; gH₂η₂=(D₁₂n₂/D₁₁n₁)² (u₁₁v₁₁cosα₁₁ - u₂₁v₂₁cosα₂₁) ; H₁η₁/ H₂η₂=(D₁₁n₁ / D₁₂n₂)² → n₁/n₂=D₁₂/D₁₁ √(H₁/H₂)√(η₁/η₂);

Q₁/Q₂=(D₁₂/D₁₁)² √(H₁/H₂)√(η₁/η₂) ; N₁/N₂=(D₁₂/D₁₁ )² (H₁/H₂)√(H₁/H₂) (η₁/η₂)√(η₁/η₂) – законы подобия. Приведенные параметры. Турбины могут выпуск-ся различ размеров и работать в шир диапазоне напоров, частот, расходов, мощностей → треб-ся показатели, привед-е к общим, стандарт усл-ям, для хар-ки турбины данного типа. Принято давать показатели, пересчитанные на H=1м, D₁=1м: n’_I/n=D/1√(1/H) → n’_I=nD/√H – приведён. частота. Q’_I /Q=(1/D)² √(1/H) → Q’_I=Q/(D²√H) – привед. расход. Знач-я привед. парам-в в подоб-х реж-х практически сохр-ся неизмен, причем их опр-ют по результ. модельных испыт-й. Зная Q’_I и n’_I, по зад-м H и D₁ легко опр-ть Q и n: n=n’_I /(D√H) ; Q=Q’_I D² /√H. Коэф быстроходн: равен частоте вращения турб данного типа, но такого разм, что при напоре Н=1 м она развивает мощ-ть 1 л.с: n_S=n/H√(N_ЛС/√H) или n_S=3,65 n’_I √( Q’_Iη).

5. Напор деривац-е водоводы: типы; условия применения; конструкции; задачи ТЭР. Напорн водоводы располаг-ся на отм более низких, чем УВБ, что позвол. значит. увелич. глубину сработки и плз объем вдхр-ща. Типы: 1) Туннели – при больш колеб ур-ня, в сложн топогр и геолог усл-х, не подверж атмосф воздейств. Сеч туннелей: форма попер сеч завис от реж раб тун, инж-геол усл, статич раб несущ обделки, способа проходки и примен проход-го оборуд: 1) круглая – позвол применять механиз проходку с min объемом выломки, имеют наилучш гидравл покоз-ли и хор стат усл-я работы, т.к. внутр давл восприн несущ кольцевой обделкой; 2) овальное с гориз прямолин вставками – когда на обделку одноврем действ-ют напор и гор давление. Облицовка: опр-ся хар-м окруж породы. В проч породах примен т.н. выравнивающие обделки, уменьш к-т шерохов-ти; при наличии трещин – обделки, обеспеч водонепрон-ть. Несущие обделки восприним нагр-ки. Расч схему назнач в завис от хар-к породы (к-т крепости f_КР, к-т удел упр отпора k₀ ^[МН/м^3]). Монолит ж/б обделки имеют min толщ 0,2 м; сбор ж/б обделки – 0,1 м; выравнивающие бет – 0,05 м. Наличие различ геолог усл-й на трассе приводит к необход-ти примен-я неск видов обделки. Цементация: нагнетание цемент р-ра за обделку производ-ся независ от инж-геол усл-й для обеспеч упругого взаимодейств между обделкой и породой, уменьш деформации породы, равномер распред гор давл на обделку и защиты от гунт вод (икл обд-ки из набрызг-бетона или торкета). Трещ заполн р-ром и образ-ся зона замонолич-ой породы, плотно прилег-й к обделке, что способ-ет их совмест работе и облегч напряжён сост-е облицовки. Заполнительная – р-р заполняет и уплот-ет зазоры и пустоты, образ-ся при бет-нии. Укрепительная – для придания породе вокруг туннеля монолит-ти и водонепрон-ти. При знач давл грунтовых вод на обделку устраивается дренаж2) Трубопроводы - в сложн топогр и геолог усл-х, когда сооруж-е туннеля обходится дорого, при небольшом диаметре и длине. Типы: 1) стальные – выс ст-ть и слож монтаж, могут состав часть деривац с особо выс напорами (пересеч глуб долин и ущелий); 2) ж/б – сборные при d≤4 м и выс напорах (выполн из отдел звеньев в виде колец или кольц сегмент), монолит армир-е при d=5÷7 м и небольш внутр давл. Недостатки: больш масса, знач продольн t-ные деформ; для уменьш массы примен предвар-но напряж эл-ты. Для уменьш воздейств внеш t-ры трубопр-ды вып-ся засыпными. Трубопр-ды под грунт плотинами (примен при налич недеформ грунтов в основании) м/б ж/б в виде отдел труб или многоочковыми (иногда в них свободно уклад стальные трубы). Задачи ТЭР: опр-е наивыгоднейшего диамера водовода, при кот min затраты и min потери энергии.

6. Турбины одного типа и подобие режимов; приведенные параметры. См. бил. 7.

7. Напор дер водоводы: типы; усл-я прим-я; конструкции; задачи ТЭР. См. бил. 8.

5. Потери энерг. в гидротурбинах, хар-ки турбин, построение эксплуатац. хар-ки по универсальной. Потери энерг. в турб. происх. за сч. кавитации. Хар-ки турбин содержат все необходимые показатели и режимы работы турбин. Работа турбин определяется: 1) геометрическими показат-ми (D₁, а, φ); 2) кинематич. показат-ми (Q, п). Из усл-я подобия режимов: Q/(n∙D₁³)=const; nD₁/√(H^η)=const (эта формула условий подобия режимов удобнее, т.к. Н – задаётся, а Q – опред-ся) → для данн. D₁ и ^η определяющими режима будут n и H. Все показатели турбин можно предст. в общем виде через некотор. соотношения: Q=^ƒ_Q(D₁, а₀, Н, n), N=^ƒ_N(D₁, а₀, Н, n), ^η=^ƒ_η(D₁, а₀, Н, n) (для РО) и Q=^ƒ_Q(D₁, а₀, Н, n, φ), N=^ƒ_N(D₁, а₀, Н, n, φ), ^η=^ƒ_η(D₁, а₀, Н, n, φ) (для ПЛ). Конкретн. завис-ти назыв. хар-ми. Раздел-е на независимые переменные условно, их всегда можно поменять местами. У РО и Пр число независ. переменных всегда 4, у ПЛ, ДПЛ и Ковшовых – 5. Хар-ки бывают: общими (z=^ƒ(x,y), 2 конст.) и линейными (z=^ƒ(x), 3 конст.). Напорно-мощностная (эксплуатацион.) хар-ка (первый рис.): D₁=const, n=const, η=^ƒ(Н, N), H_S=^ƒ(Н, N). Напорно-расх. (эксплуатац.) хар-ка (2-й рис.): D₁=const, n=const, η=^ƒ(Q, H), N=^ƒ(Q, H). Оборотно-расходная (универс-ая) хар-ка (3-й рис.): D₁=const, Н=const; строится в приведён. парам-х по результ. модельных испытаний, и все величины указаны для модели. По ней можно опред-ть все показ-ли и построить все хар-ки для люб. турбины дан. типа. Линейные хар-ки (нижний рис.) – это какое-то сечение универсальной характеристики.

6. Напорн. бассейны дер. ГЭС: назначение, размещ-е, состав, задачи гидравлич. проектир-я. НБ входит с состав станцион. узлов дер. ГЭС. Назначение – сопряжение безнапорн. части деривации с напорной её частью или со станцион. напорн. водоводами. При этом д/б обеспеч. независ. включ-е и отключ-е люб. из напорн. водоводов в обычных эксплуатацион. усл-х и в авар-х случаях, а также равномерн. распред-е расхода между ними. В НБ предусматривается возможность сброса избытков поступающей воды при изменении мощности ГЭС и в авар. случаях, а так же подачи расходов воды, необходимых для нижележащ. водопользователей при остановке ГЭС. Кроме того, в НБ д/б предусмотр. защита водоводов от проникн-я в них сора, льда, наносов и т.д. Состав НБ: 1) водоприёмн. устр-ва; 2) аванкамера (плавный подвод воды к водоприёмным устройствам); 3) головные устройства водосбр. соор-й (сифонов, водосливов и др.); 4) ледосбросные и шугосбросные устройства (если из НБ предусматр-ся сброс льда); 5) промывн. устр-ва для удал. наносов; 6) донн. водоспуски для опорожн-я НБ и дер. водовода (промывн. устр-ва и донн. водовыпуски м/б объед-ы); 7) соединительн. соор-я между НБ и БСР (если 2 бассейна располож. рядом). Если из НБ осущ-тся забор воды для орошения или водоснабжения, в нём устраив-ся соответств. водозаборн. сооружения. Задачи гидравл. проектир-я. Водоприёмные устройства в значит. степени определяют размеры НБ и являются самой дорогой его частью. К забральным стенкам, решёткам, пазовым конструкциям и др. предъявл-ся треб-я обеспеч-я min потерь напора потока. Отм. порога водопр. устройств определяется Ø напорных водоводов и необходимым заглублением их под уровень воды в НБ при установившемся либо неустановившемся режимах работы ГЭС. При установившемся режиме min уровень воды в НБ обычно соответствует условиям транзита шуги по дер. водоводу и пропуска её через турбины. Если колеб-я ур. воды в БСР значительны и не передаются в деривацию, то min уровень в НБ равен отм. сработки БСР. Min уровень при неустановивш. режиме опред-ся волной понижения уровня в НБ при увеличении Q и нагрузки ГЭС. Отметка верха ограждающих стенок и водоприёмных устройств назначается с запасом 0,5÷1м над max уровнем воды. Аванкамера: ширина и глубина в начальном сечении определяется размерами поперечн. сеч-я дер-и, затем они постеп. увеличиваются до размеров водоприёмных устройств. Для уменьшения потерь напора и равномерного распред-я расхода воды изменение площади аванкамеры д/б плавным – угол расшир. до 12°. Аванкамеры могут распол-ся в выемке, полунасыпи-полувыемке, м/б образованы ограждающ. дамбами или напорн. стенками. Водосбр. соор-я – обязательно предусматр-тся в несаморегулирующейся деривации и с саморегулирующейся деривацией если необходимо обеспечить непрерывн. подачу в ниж. бьеф больших расходов воды. Расч. расход водосброса принимают равным Q_MAX^ДЕР. Водосливы просты по устройству и безотказны в экспл-и. Их минус – малая удельная проп. способ-ть → значит. длина. Для уменьш. длины водослива приним-ся сравнит. большая высота переливающ-ся слоя (h=0,5÷0,75м), что приводит к увеличению высоты подпорн. соор-й НБ и повыш-ю берм дер. канала. Водослив м/б выполнен в виде стенки, однолотковым подковообразным или многолотковым. Применение последнего позволяет сущ-но сократ. высоту переливающ. слоя воды. Водосбросы с затворами явл-ся дорогими соор-ми, но с небольшой шириной, удобн. компоновкой в НБ; позвол. обеспеч. незначит. кол-я ур. воды в нём, а также быструю подачу необходимого расхода. Водосбросы с поверхностн. затворами могут использ-ся также для сброса шуги и льда, а с глубинными – для промывки НБ от наносов. Выбор тип головной части водосброса производится на основании ТЭР. Наиболее целесообразно применение смешанной системы водосбросных сооружения. Отводящая часть водосбросов выполняется в виде открытого быстротока, заканчивающегося водобойным колодцем или консольным сбросом.

7. Номенклатура и маркировка гидротурбин, алгоритм подбора гидротурбин при проектир-и ГЭС. Маркировка: 1) вид турбины (Пр, ПЛ, ПЛД, РО, К); 2) тип турб. (max напор); 3) компоновка (В – верт., Г – гориз., м/б дополнит. сведения, М – метал. СК, К, θ, число струй); 4) диам. D₁ (в см). Пример: ПЛ 15-ГК-550. Номенклатура (рис.) – это области применения турбин в поле N-Н. Алгоритм подбора турбины: исх. данные: Н_Р, Н_MIN, Н_MAX, N_Р, ^НБ; 1) по Н_MAX выбир-ся тип турбины; 2) опред-ся расч. расход турб. Q_P=N_P/(9,81∙ ∙H_P∙^η_T) (^η≈0,91 – для РО, ^η≈0,89 – для ПЛ); 3) по формуле Q`<sub>I</sub>=Q/(D<sub>1</sub><sup>2</sup>∙√H опред-ся Ø: D<sub>1</sub>=√(Q<sub>P</sub>/(Q`_I∙√H_P)). Q`<sub>I</sub> для РО берётся на линии 5% запаса для n`₁, проходящей через оптимум ^η. Q`<sub>I</sub> для ПЛ берётся из условий, определяемых допустимой выс. отсас-я, т.е. по max σ (чем больше Q`_IР, тем меньше D₁ → больше σ → глубже колесо). Предпочитают наибольший Q`<sub>IР</sub>, это позвол. уменьш. D<sub>1</sub> и повыс. част. вращ-я. 4) по формуле n`_I=n∙D₁/√H опред-ся n=n`<sub>IP</sub>∙√H<sub>P</sub>/D<sub>1</sub>. Для РО: n`_IP≈n`<sub>I ОПТ</sub>. Для ПЛ: n`_IP>n`<sub>I ОПТ</sub> (т.к. ПЛ бóльшую часть времени работ. при Н>Н<sub>Р</sub>). Определив n, принимаем ближайш. синхронную n<sub>C</sub>=6000/P. 5) вычисляются n`_{I MAX}, n`<sub>I P</sub>, n`_{I MIN}, (Q`<sub>I</sub>)<sub>H MAX</sub>: Q<sub>H MAX</sub>=N<sub>P</sub>/(9,81∙H<sub>MAX</sub>∙<sup>η</sup><sub>T</sub>) → (Q`_I)_{H MAX}=Q_{H MAX}/(D₁² ∙√H_MAX). 6) опред-ся Н_S: H_S=10-/900-σ∙H-1,5. У ПЛ H_S – это расст-е от НБ до оси повор. лопастей РК, у РО – расст-е от НБ до нижней точки НА, у Гориз.Капс. – расстояние от НБ до верхней точки РК. 7) вычисляются все размеры в долях от D₁ и масса.

8. УР: назнач-е, размещ-е, типы, конструкции осн. узлов, задачи гидравл. расчёта. Назнач-е УР – защита подводящ. и отводящ. дерев. водоводов от ГУ. Кроме того УР снижает гидродинамич. давл-е в станц водоводах и улучшает условия регул-ия турбин. УР делятся на верховые и низовые. Приближ крит-м необх-ти уст-ки верх УР явл пост инерции напорн. водовода: Т_W=Q_MAX/gH₀∑(l/F). При Т_w<3÷8 можно не уст-ть. Если ГЭС раб в крупн энергосист, то можно значительно увеличить Т_s НА (до 30 с), снизить ГУ и отказаться от устан-ки УР даже при больш Т_w. Если ГЭС предназнач для поддержания частоты в энергосист => должна быстро реагировать на изм N, то уст-ка УР необх. На отводящих напорн. водоводах во избежан. разрыва сплошности потока при быстром изм Q устан-ка низового УР необходима даже при относ небольш их длине (>70-100 м). Типы УР: 1) цилиндрич.: «-» при движении воды по напорн. водоводу через УР в установивш. режиме почти полностью теряется скоростной напор в водоводе; 2) с доп сопр-ем: «+» уменьш высоту УР, «+» отсутствие потерь в узле сопряж-я при установивш режиме ГЭС, «-» повыш-е давл-я в деривации. Для увелич гидр сопр в патрубке м/б устан диафрагма; 3) камерный: «+» быстрое пониж-е или повыш-е ур. в стояке, что позволяет интенсивнее тормозить / разгонять V воды в деривации; «+» Ø НК можно сделать равным диаметру деревации; НК может не быть; 4) дифференциальный; 5) пневматический и полупневматический. Задачи гидравл расчета: опред-е площади УР F_КР, расчет колеб уровней (z_MIN, z_MAX). При расчете жестк ГУ допуск: 1) вода не сжим; 2) облицовка не деформ; 3) пренебрег скоростным напором; 4) изм расхода мгнов. Динамич ур-е: dQ_Д/dt=-gF_Д/L_Д(z+h_Д+h_P). Ур-е неразрыв-ти:dz/dt=(Q_Д-Q_ГЭС)/F_Р (вывод из ур-я уд. энергий). Для опред max отм ур-ня (z_MAX=(Q_КОН-Q_НАЧ)/F_Д(√(L_ДF_Р/(gF_Д)))) – сброс номин нагр всех агр, связ с дан дерив (при Нрасч и при max отм ВБ); для опр min отм ур-ня – набор нагр в завис от роли ГЭС (1агр от Q_ХОЛ.Х до Q_MAX; если ГЭС рег, то от 50% до 100% N_НОМ), при этом жел-но выполнить расч в диап от ГМО (N<N_НОМ) до НПУ (N_MAX). Fкр подбир из усл-ия обеспеч затух колеб в системе деревация – УР при изм нагр-ки ГЭС => изм Q: F_КР=F_ДL_Д/(2gkH_T); F_P=(1,1÷1,2)F_КР, где k=H_WД/V²_Д – к-т потерь в дерив-ии.

15. Турбин. камеры реактивн. турбин: назнач-е, типы, основы гидравлич. расчёта, компоновка в турбинном блоке. ТК служит для подвода воды к НА реакт. турбин. Треб-я: 1) обеспеч-е равномерн. питания НА по всему периметру; 2) min гидравл. потерь в ТК и НА; 3) соответствие формы ТК условиям компоновки блока зд. ГЭС. Виды: 1) спиральные (бет. и металлич.); 2) прямоточные; 3) открытые безнапорные (рис., D₁<1,6, Н<6); 4) кожуховые (рис., D₁<1, Н<25). ССК: входное сечение перпендик-но оси водовода, концев. сеч-е – по входн. кромке зуба спирали, угол охвата ^φ_ОХВ=340÷350°, сечение круглое (на послед. 90° - эллиптическое). При D₁<2,5 СК – литые или цельно сварные. Большие СК варят на ГЭС из стальн. вальцованных листов. Типы ССК: 1) с восприятием внутр. дав-я воды металлич. облицовкой (если Р_MAX∙ D_ВХ <1200); 2) с передачей части нагрузки на окружающий бетон (Р_MAX∙D_ВХ>1200). Р=^ρ∙^g∙(H_CT+ΔH-H_S)/ 10^{6 [}МПа^], ΔН=(0,2÷0,3)∙Н_СТ^MAX. ССК типа 1 бывают (рис.) целиком в бет. массиве (тогда кладут битумн. маты) или открытыми сверху (D₁<3). БСК – имеют трапециид. форму сеч-я, ^φ_ОХВ= 180÷270°. Сечение БСК м/б: развитым вниз с пост. отметкой потолка, развитой вверх с пост. отметкой пола, развитой в обе стороны. При Н>50 БСК облиц-ют внутри ст. листами. Гидрав. расчёт: скорость V_CР= ƒ(Н_MAX)=const (см. график), площадь входн. сеч-я F_ВХ=Q_P∙ ∙^φ_ОХВ/(360∙V_СР) (^φ_ОХВ и V_CР известны), произвольная площадь F_φ=Q_P∙^φ/(360∙V_СР). Компоновка в блоке: прав. рис.

16. Станционные водоводы: назнач-е, размещ-е, схемы подвода воды к турбинам, типы, конструкции. СВ – напорные трубопроводы различ. констр-и, расположенные на поверх-ти земли, в траншеях, в галереях, непоср-но в бет. массиве станцион. плотин, на низовой их грани, в шахтах и туннелях. В кач-ве станцион. водоводов наибол. часто использ-ся стальн. трубоп-ды. Они прим-ся при 20÷30<H<1 800÷2000. При Н<200÷300 также прим-тся ж/б и стале ж/б трубоп-ды. Иногда при низк. напорах ставятся деревян. трубоп-ды. В завис. от типа ГЭС и комп-ки, топогр. и геол. усл-й прим-ся различ. констр-и и схемы располож-я турбин. водоводов (рис.). СВ приплотинных ГЭС с массивн. бет. плотинами обычно распол-ся в теле плотины или на её низ. грани. На ГЭС с контрфорсными и арочными плотинами СВ в завис. от полож-я водопр-ка располагают на низ. части ароч. плотины или в одном из береговых массивов в обход плотины. На ГЭС с землян. плотинами СВ располагают на поверхности земли или под землёй. По способу прокладки на местности СВ делятся на: 1) заделанные: стальные напорные облицовки, встроенные в бет. массив плотин, стальн. трубоп-ды с ж/б обделкой, расположенные на низ. гранях плотин; стальные облицовки шахт и туннелей; 2) незаделанные (свободно лежащие) – прим-ся в основном на деривац. ГЭС и ГАЭС, прокладываются на опорах по поверх-ти земли, а для предохр-я от селевых потоков и камнепада они размещ-ся в траншеях, штольнях и галереях, но не засыпаются; 3) засыпанные – прокладыв-ся в траншеях и засып-ся мягк. грунтом или укладыв-ся в насыпи; внеш. поверх-ть стальн. оболочки покрыв-ся гидро-изоляц. матер-ми; иногда примен-ся ж/б и стале ж/б засыпанные трубопр-ды; укладываются на спец. подготовл. сплошную песчаную, щебён. или бет. подушку; 4) подземные. СВ стремятся располож. на устойч. грунтах, в местах, где в процессе экспл-ии не предполаг-ся образ-е камнепадов, лавин и т.п. При необх-ти прокладки трассы водоводов на опасн. уч-ках проводятся спец. инж. мероприятия по повыш. устойч-ти грунтов и по защите водоводов от повреждений. При прокладке СВ в горн. массиве учит-ся кач-во породы отдельн. участков, фильтрац. давл-е грунт. вод, высотн. полож-е водовода → статич. давл-е в нем и др. Трассу СВ выбирают как можно короче для того, чтобы затраты матер-в и потери напора были min. Однако при выборе положения трассы учит-ся также, что в водоводе в процес. экспл-ии не следует допускать значит. вакуума, что может привести к его разруш-ю. Поэтому трассу желат. располагать несколько ниже min пьезом. линии. Оценка варианта трассы водовода должна производ-ся на основании сопоставл-я затрат на соор-е водовода и затрат, связ. с компенсацией теряемой энергии.

17. Отсасыв. трубы реактивч. турбин: назнач-е, принцып действия, компоновка, в турбин. блоке. ОТ – это диффузор для плавн. сниж-я скорости потока от турбины до НБ, служащий для уменьш-я теряемой кин. энергии. ОТ: 1) отводит воду от РК в НБ; 2) влияет на энерг. показатели турбин (особ. низконапорн.); 3) опред-ет размеры нижн. части блока зд. ГЭС и отметку основания. Гидравл. показатели ОТ: Р_а2/(^ρ∙^g)+z₂+α₂∙V₂²/(2∙^g)=Р_а5/(^ρ∙^g) +z₅+α₅∙V₅²/(2∙^g)+h_ОТС, Р_а5/(^ρ∙^g)=Р_а2/(^ρ∙^g)+h₅, z₅=-h₅, z₂=H_S, Р_а2/(^ρ∙^g)=Р_АТМ/(^ρ∙^g)-(H_S-(α₂∙V₂²-α₅∙V₅²)/(2∙g)-h_ОТС). Т.о. ОТ создаёт пониж-е давл-я (вакуум) под РК, котор. слагается из 2 частей: статич. понижения давления H_S (не завис. от Q) и динами. понижения давл-я (α₂∙V₂²-α₅∙V₅²)/(2∙g)- h_ОТС, определяемого в основном диффузорным действием ОТ и возрастающего с увелич-ем расхода. Энерг. показатели. Средняя уд. эн-я ж-ти в сеч-и 2-2: e₂=P₂/(^ρ∙^g)+z₂+α₂∙V₂²/ /(2∙^g), P₂/(^ρ∙^g)=Р_а2/(^ρ∙^g)-Р_АТМ/(^ρ∙^g). Энергия е₂, с которой вода покидает РК, не м/б использ. турбиной и предст-ет собой потерю. Её стремятся сниз. и за сч. этого увелич. КПД турбины. Это достигается ОТ, предст. собой расширяющийся диффузор. e₂=P_а2/(^ρ∙^g)-P_АТМ/(^ρ∙^g)+z₂+α₂∙V₂²/(2∙^g), e₂=-(H_S+α₂∙V₂²/(2∙^g)-α₅∙V₅² /(2∙^g)-h_ОТС)+H_S+α₂∙V₂²/(2∙^g), e₂=-H_S-α₂∙V₂²/(2∙^g)+α₅∙V₅²/(2∙^g)+ h_ОТС+H_S+α₂∙V₂²/(2∙^g), e₂=h_ОТС+α₅∙V₅²/(2∙^g). Т.о. при наличии ОТ теряемая энергия е₂ состоит из выходных потерь α₅∙V₅²/(2∙^g) и внутр. потерь h_ОТС. Эффективность ОТ. Найдём значение е`<sub>2</sub> в предположении, что ОТ отсутствует: e`₂=α₂∙V₂²/(2∙^g)+Н_S, e₂= h_ОТС+α₅∙V₅²/(2∙^g), Δe=α₂∙V₂²/(2∙^g)+Н_S-h_ОТС-α₅∙V₅²/(2∙^g)=ΔН_ОТС. Т.о. ОТ позвол. полностью использ-ть эн-ю, соответствующую высоте установки турбины H_S под НБ (важно при H_S>0), использовать значит. часть кин. энергии, которой обладает вода при выходе из РК. Типы ОТ: 1) изогнутые (рис.: для наземн. и подз. ГЭС): все размеры – в долях от Ø горловины; если B>12 – устанавл. промежут. бычок; для надземных – размеры по номенклатуре, для подземных номенклатуры нет; 2) прямоосные: с гориз. осью – на малых ГЭС, с вертик. осью – для капсульн. агрегатов; форма сечения – круглая с плавным переходом на прямоугольную; 3) раструбные – характер-ся малой выс. и больш. размерами в плане.

18. Гидромех. переходн. процессы в напорн. водоводах и агрегатах гидроэнергетич. установок; гарантии регулир-я. Неустановившимся режимом наз режим работы ГЭС, когда характеризующие его показатели – открытие и частота, расход и скорость воды, давл-е, напор и др изм во времени. Неустанов режимы работы ГЭС, возникающ. при переходн процессах (ПП), сопровожд-ся повышен. динамич. нагрузками на эл-ты соор-ий и оборуд, поэтому их надо учитывать при проектир-ии и эксплуат-и ГЭС и ГАЭС. Классиф-я ПП: 1) Плановые: 1) пуск агрегата (рис. слева). НА открывается до а_ПУСК. Момент на валу турбины возрастает, и когда он превысил момент трения подпятника, агрегат начинает вращатся, быстро увеличивая частоту. При подходе к номин. частоте САРТ прикрывает НА до а_ХОЛ.Х, частота подгоняется к частоте сети, генер-р синхронизир-ся и включается. Динамич. изм-ие давл-я в проточном тракте, проявляющ-ся в форме ГУ, при пусках невелико; во время открытия возник. отрицат. ГУ. 2) остановка агрег. (рис. справа). НА закрывается, уменьшение расхода созд. полож. ГУ, повышающ. напор, что замедляет сниж-е момента. n=n_С, пока не будет достигнуто а_ХОЛ.Х, тогда момент на валу уменьшится до 0 и генератор отключится от сети. В процессе дальнейш. закрытия агрегат тормозится водой (момент турбины отриц.), а после того, как n снизится до 35÷40%, включаются тормоза генер-ра и агрегат быстро останавл-ся. 3) регулирование мощности (рис. слева) – производится в соответ-и с изменением нагрузки потребителей обычно в пределах нормальн. регулировочного диапазона, который по мощности для РО составляет от 100% до 25%. Процесс при снижении нагрузки аналогичен остановке, только открытие не достигает а_ХОЛ.Х и не происходит отключ-е генератора. При увелич мощ-ти открытие возрастает от а₀ до а_КОН, увелич Q и вызывает отриц. ГУ, котор. приводит к времен. падению напора турбины. Это задерж-ет увелич момента турбины => и мощ-ти. Только через t_РЕГ момент будет равен М_КОН, а мощ-ть требуемой. Чем меньше t_РЕГ, тем выше быстро-действие изм мощ-ти, тем лучше усл-я регулир-я агрегата. 4) перевод агр в реж синхр компенсатора; 2) Не плановые: 1) сброс нагрузки (рис. справа) – отключение нагруженного генер-ра из-за короткого замыкания – процесс аварийный. После отключения частота быстро увелич, САР закрывает турбину, Q уменьш => положит ГУ, кот. увелич напор турбины, что замедляет сниж-е момента. Наиб. важным показателями процесса при сбросах нагрузки являются Н_MAX и n_MAX; 3) Особые: 1) выход агрегата в разгон и вывод его из разгона золотником авар-го закрытия или затвором. Если после сброса нагрузки частота вращ. превыш. n_MAX (см рис выше), то реле частоты включает аварийный золотник и НА закрывается. Чтобы уменьшить время работы агрегата на разгонной частоте, устанавливают спец реле, котор. включает авар. золотник, если сервомотор не работает. Когда имеется предтурб затвор, то может подаваться импульс на его закрытие => Q_КОН=0 и турбина останавл-ся. Нужно также разделить ПП, происходящие при n=const, и при n=var. Гарантии регулир-я. В состав документации, кот завод предоставляет заказчику, входят гарантии регул-ния: 1) наибольшее возможное давл-е в СК и по длине водовода при сбросах нагрузки; 2) макс. повыш-е частоты вращ-я; 3) наиб вакуум в ОТ. Эти параметры опред-ся режимом закрытия НА при сбросах. Все гарантии рег-ия получ на основе расчетов ПП. Сложность в том, что указан. экстремальн. знач-я не достиг-ся в одном ПП, нужно провести несколько серий расчетов,в каждой серии варьировать T_S. 1-я серия – для нач условий, привод к наиб возможным значениям Н_CП=f(T_S) рассм в т-ках А и В, чаще в т-ке А, реже в т-ке В. 2-я серия – для нач условий, привод к наиб возможному вакууму под РК Н_ВАК= f(T_S), НБ д/б min, рассм в т-ке В. 3-я серия – для нач условий, привод к наиб возможному повышению частоты вращения _MAX= f(T_S), рассм в т-ке В.

19. Лопастные насосы: типы и области прим-я, хар-ки, хар-ка сети и фактическая подача насоса. Лопастные насосы осущ-ют преобраз-е эн-ий за счёт динамич. взаимод-я между потоком ж-ти и лопастями вращающ. РК. Типы: 1) центробежные; 2) осевые; 3) диагональные. Лопастные насосы также бывают общего прим-я (перекачка чистой воды, выпускаются серийно) и специальные (различ-ся по роду перекач. ж-ти, по способу установки, по параметрам). Хар-ки насосов – конкретные завис-ти парам-ов насоса от режима работы, представляемые обычно графиками (с пост. n и D). Хар-ка центроб. насоса – рис. Область использ-я выбир-ся так, чтобы η снижался не более 5÷8% от max. Хар-ка осевого и диагон-го насосов – рис. Угол устан. лопастей ^φ=0 соответствует расчётн. режиму, т.е. max КПД. При Q=0 – H=max, с увеличением Q H уменьшается, затем резк. скачок вверх и снова уменьш-е. Чем больше ^φ, тем скачок больше. Хар-ка сети: Н_С=Н_СТ+K_C∙Q² (рис.). K_C=16/(π²∙2∙^g)∙(^∑λ_i∙l_i/d_i⁵+^∑ζ_i/d_i⁵) (l_i и d_i – длина и Ø участков трубоп-да, λ_i и ζ_i – к-нты потерь на трение по длине и местные). Для дан. водовода к-т трубопр-да K_C постоянен. Хар-ка сети м/б параболой, выходящей почти из начала координат, когда напор Н_СТ мал, а основной напор затрач-ся на преодол-е потерь. Она м/б пологой, когда длина трубоп-да мала или сеч-е велико и потери в нём малы, а основной напор затрач-ся на подъём воды. Т.к. напор существ. зависит от подачи, фактическая подача м/б установлена только совмещ-ем двух хар-к: насоса Н-Q и сети Н_С-Q, причём рабочий режим опред-ся точкой их пересеч-я. Этот режим позволит найти Н_ФАКТ, КПД, Н_В^ДОП и N. → изменение хар-ки сети, например, за счёт изменения длины трубопровода или Н_СТ будет приводить к изменению Q_Ф, а при очень большом увеличении Н_СТ подача может упасть до 0 (если Н_СТ>H_Q-0).

20. Назначение и основные типы зд. ГЭС. Зд. ГЭС – это гидрот. соор-е, в котором размещ-ся осн. и вспомог. оборуд-е, системы и хоз-ва ГЭС, проточная часть турбины. Типы: 1) русловые: а) совмещён. (бил. 30); б) несовмещ.: с напорн. водосбр-ми и с безнапорн. (с верт. и с гориз. агрегатами); 2) приплотин. (за бет. плотиной): а) с однорядн. располож-м агрегатов; б) с 2-х рядным; 3) обособленные (за грунт. плотиной или деривац. ГЭС (бил. 41)): а) с реактивными турбинами (гориз. или верт. располож-е агрегатов); б) с активн. турбинами (-∙-). Обособлен. ГЭС м/б также наземными, подземн. и полуподз. Русловые – ГЭС входит в состав напорн. фронта. При Н<25 прим-ся верт. и гориз. прямоточные осевые турбины. При 25<H<60 прим-ся верт. ПЛ, Д, РО. Критерий установки русловой ГЭС: Н/D₁<7÷9 (иначе – приплотин.). Приплотинные (Саяно-Шушенская, Ингури) – ГЭС за бет. плотиной; 30<H<300. Турбины: вертик. ПЛ, Д, РО. Обособлен. – приплотин. ГЭС с плотиной из местн. матер-в или дер. ГЭС; 30<H<1500. Турбины: ПЛ (Н<70), Д (40<Н<200), РО (40<Н<700), К (400<Н<1700). См. также бил. 22, 28.