Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения

Федеральное государственное автономное образовательное

Учреждение высшего образования

«Южно-Уральский муниципальный институт

(государственный исследовательский институт)»

Политехнический институт

Энергетический факультет

Кафедра Электронные станции, сети и системы электроснабжения

Методические указания

для самостоятельной работы магистрантов по направлению

13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»

по программке: «Комплексное внедрение возобновляемых источников энергии»

РАСЧЕТ малых гидроэлектростанций

Челябинск

Методические указания созданы для магистрантов очной и заочной форм обучения по направлению 13.04.02 Электроэнергетика Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения и электротехника», обучающихся по программке: «Комплексное внедрение возобновляемых источников энергии» в согласовании с программкой курса

Составители

Пташкина-Гирина О.С. – канд. техн. наук, доцент

Волкова О.С. - помощник

Рецензенты

Годлевская Е.В. – канд.пед.наук, доцент

Инструкция

Курсовой проект по проектированию малого водохранилища для всеохватывающего использования аква ресурсов имеет целью обучить студента основам проектирования малых Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения водохранилищ. Конкретно на этой стадии определяются главные характеристики водохранилища, режим его эксплуатации, степень воздействия водохранилища на окружающую природную среду.

Курсовой проект, развивая способности самостоятельной работы, позволяет студентам углубить познания по гидроустановкам, ознакомиться с литературой по данной отрасли техники и приготовиться к выполнению дипломного проекта.

Курсовой проект производится на основании Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения личного задания, содержащего начальные данные, и состоит из расчётно–объяснительной записки и графической части.

В записке излагаются обоснование выбора и расчёты основных характеристик главных сооружений и устройств при всеохватывающем использовании аква ресурсов.

Графическая часть проекта должна содержать чертежи главных сооружений. Вся работа производится в изложенных ниже последовательности и объёме.

Начальные Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения данные

Начальными данными для выполнения курсового проекта являются:

1. Топографические и гидрологические свойства района;

2. Данные гидрологических наблюдений за режимом реки: среднесуточные и среднемесячные расходы воды за средний гидрологический год в створе проектируемой плотины, среднегодовые расходы за долголетний период наблюдений в том же створе.

Общая часть объяснительной записки должна включать введение, в Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения каком приводится физико-географическая, климатическая и финансовая черта района. Эти свойства составляются на базе детализированного исследования начальных данных. В объяснительной записке должны быть освещены данные о бассейне реки, его лесистости, заболоченности, рельефе, грунтах, растительном покрове. Нужно привести сведения о наличии промышленных и сельскохозяйственных объектов, населённых пт, дорог, мостов Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения и других объектов, которые должны быть предохранены от разрушения и затопления.

1 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

Гидрологическими расчётами определяются свойства водотока, нужные для выполнения водохозяйственных, водноэнергетических расчётов и для расчетов водопропускных сооружений ГЭС.

1.1. Определение среднемноголетнего расхода. Анализ долголетних колебаний годичного стока

При производстве гидрологических расчетов вероятны несколько случаев:

1. В предполагаемом створе строительства гидроузла Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения имеется маленький ряд наблюдений за гидрометрическими величинами. В данном случае свойства стока определяются косвенными способами, основанными, обычно, на общих закономерностях формирования стока в рассматриваемом регионе, т. е. находят реки - аналоги. Маленький ряд приводится к длинноватому по реке - аналогу с длинноватым рядом наблюдений, используя прямую регрессии в параллельные годы наблюдений Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения (коэффициент корреляции r³0.8)

2. Если в створе отсутствуют наблюдения, то стоковые свойства определяются по картам изолиний годичного модуля стока (М0, л/с×км2) и картам изолиний коэффициента варианты (Cv) помещенных в СНиП 2.01.14-83 «Определение расчетных гидрологических характеристик». Коэффициент асимметрии (Сs) определяется способом подбора по рекам данного района.

3. В этом случае, если имеется Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения довольно длиннющий ряд наблюдений за всеми чертами стока (40–60 лет), обработка их делается известными статистическими приемами, изложенными ниже.

По данным за долголетний период наблюдений строится кривая обеспеченности средних годичных расходов реки.

Для построения кривой обеспеченности нужно:

Найти норму годичного стока по формуле:


(1)

где Qср – средний расход за данный Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения период наблюдений (норма стока); Qi - средний годичный расход i – го члена ряда; п – число членов ряда.

1. Расположить средние годичные расходы воды в убывающем порядке.

2. Установить обеспеченность среднегодовых расходов р% по формуле Чегодаева Н. Н.:


(2)

где т – порядковый номер члена ряда (при расположении среднегодовых расходов в убывающем порядке); п – число членов Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения ряда.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 1.

Таблица 1. Расчет характеристик рассредотачивания среднегодового стока способом моментов

№ п/п год Средние годичные расходы воды (Qi ), м3/с Средние годичные расходы воды (Qi,) в убывающем порядке, м3/с Кi-1 (Кi-1)2 (Кi-1)3 Эмпирическая возможность
n

3. Выстроить кривую обеспеченности, откладывая по оси ординат среднегодовые расходы воды Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения Qi (м3/с), а по оси абсцисс надлежащие им возможность р%, как показано на рис. 1.

Условные обозначения: • – эмпирическая кривая; — – теоретическая кривая.

Рис.1. Кривые обеспеченности среднегодовых расходов воды

Для построения теоретической кривой обеспеченности нужно найти не считая нормы стока характеристики этой кривой – коэффициенты варианты CV и асимметрии Cs. Характеристики рассредотачивания определяем способом моментов Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения.

Коэффициент варианты (нормированное среднеквадратическое отклонение) охарактеризовывает степень отличия членов ряда от среднего арифметического значения и рассчитывается по формуле:


(3)

где Ki – модульный коэффициент i – го члена ряда, вычисляемый по формуле:


(4)

п – число членов ряда.

Коэффициент асимметрии выражает асимметричность ряда и определяется по формуле:


(5)

величина коэффициента асимметрии Cs Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения может быть с достаточной точностью определена по формуле (5) только при наличии огромного ряда наблюдений (превосходящего 70 лет). При сравнимо маленьком ряде наблюдений (порядка 20 лет) расчётный коэффициент асимметрии находится методом подбора. В большинстве случаев принимается равным:

Сs = 2×CV (6)

где CV – величина коэффициента варианты, вычисляемая по зависимости (3).

Для оценки репрезентативности избранного ряда наблюдений нужно высчитать Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения ошибки определения каждого параметра рассредотачивания:

(допустимая ошибка ); (7)

(допустимая ошибка ). (8)

По вычисленным трем характеристикам подбирается теоретическая кривая рассредотачивания, которая сглаживает эмпирическую и позволяет ее экстраполировать в низкие и высочайшие вероятности.

В гидрологических расчета более применима кривая рассредотачивания Пирсона III типа и трехпараметрическое палитра – рассредотачивание. Нормированные координаты этих Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения рассредотачиваний можно отыскать в справочной литературе (приложение 1).

По теоретической кривой обеспеченности находятся среднегодовые расходы 3-х соответствующих лет: 25, 50 и 75 % обеспеченности.

1.2. Определение наибольших расходов

Наибольшим стоком именуется сток паводков и половодий. Особенности его формирования оказывают влияние на размеры водосбросных сооружений на гидроузле ГЭС.

В практике проектирования гидротехнических сооружений принято рассчитывать пропуск через их наибольших Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения расходов при 2-ух режимах: при обычных критериях и при чрезвычайных критериях эксплуатации. Расчетная обеспеченность наибольших расходов находится в зависимости от класса сооружений. Сооружения маленьких гидроузлов в сельской местности имеет капитальность не выше III, а в большинстве случаев считают на IV класс, чему соответствуют расходы 5% и 1% обеспеченности.

В этом случае, если Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения есть наблюдения за срочными наивысшими расходами, обеспеченные расходы определяются способом моментов аналогично расчетам среднегодового расхода.

В этом случае, если нет наблюдений за срочными наивысшими расходами, расчетный расход определяется по эмпирическим формулам.

Наибольшие расходы талых вод с обеспеченностью 1% и 5% для разных площадей водосбора F определяются по формулам Д.Л Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения. Соколовского:

при F>100 км2

Qmax = k×At×F0,75×d×d’, (9)

при 50


(10)

при F<50 км2

Qmax = k×At×F, (11)

В этих формулах Qmax – наибольший расход в м3/с; Аτ – наибольший простый сток, определяемый по карте изолиний; k =0,278 – коэффициент перехода от стока, выраженного в мм/ч к наибольшему расходу Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения, выраженному в м3/с; δ – коэффициент, уменьшающий наибольший расход за счёт воздействия озёрности и заболоченности; δ’ – коэффициент лесистости водосбора.

Значения δ определяются по формуле:

d = 1 - 0,6×lg×(1 + a0 + 0,2×b0), (12)

где α0 – площадь озёр, β0 – площадь болот, % от всей площади водосбора.

Значения δ’ определяются по формуле:

d’ = 1 - g×(f – f1), (13)

где g – коэффициент, зависящий от нрава древесных пород (для Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения лиственных лесов g = 0,3, для таёжных лесов g = 0,6); f – лесистость водосбора (устанавливается по карте) – отношение площади, покрытой лесом, ко всей площади водосбора в толиках от единицы (должна быть больше 0,3); f1 – средняя лесистость района.

Кроме наибольших расходов талых вод следует знать наибольшие расходы дождевых паводков 1% и 5% обеспеченности. Эти расходы определяются Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения по формуле Б. В. Полякова:


(14)

где Qmax – наибольший расход данной обеспеченности в м3/с; Ag – расчётная интенсивность осадков с учётом утрат, определяется по картам изолиний; k = 0,278 – коэффициент перехода от стока, выраженного в мм/ч к наибольшему расходу в м3/с; a – коэффициент озёрности водосбора; b – коэффициент заболоченности водосбора; F Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения – площадь водосбора.

Коэффициенты и определяются по формулам:


(15)
(16)

где α0 – площадь озёр от всей площади водосбора F, км2; β0 – площадь болот от всей площади водосбора F, км2.

В качестве расчётного расхода Qmax в данном курсовом проекте следует принять больший по величине Qmax5% (сравнивается Qmax5% талых вод и Qmax5% дождевых паводков).

1.3. Внутригодовое рассредотачивание стока

Для проведения Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения водохозяйственных и водноэнергетических расчётов в курсовом проекте следует знать рассредотачивание стока (расхода реки) в течение года. Более комфортно выразить обозначенное рассредотачивание графически, построив график конфигурации расходов по месяцам, именуемый гидрографом (рис. 2).


Рис. 2. Гидрограф стока

Построение гидрографов нужно провести в курсовом проекте для среднемноговодного года с обеспеченностью 25%, средневодного года с Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения обеспеченностью 50% и среднемаловодного года с обеспеченностью 75%. Для построения гидрографов находятся модульные коэффициенты среднемесячных расходов. Расход реки в рассматриваемом месяце рассчитывается перемножением среднего расхода за год на модульный коэффициент данного месяца.

Если в задании указаны месячные расходы среднего года, то модульные коэффициенты месячных расходов определяются делением расхода реки данного Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения месяца на средний. При отсутствии в задании месячных расходов модульные коэффициенты могут быть найдены для данной реки по гидрологическому справочнику. Если в справочнике нет данных для рассматриваемой реки, можно воспользоваться модульными коэффициентами реки – аналога, имеющимися в справочнике.

При полном отсутствии данных о месячных расходах гидрограф может быть построен по имеющимся Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения в литературе типовым схемам внутригодового рассредотачивания стока (Приложение 2).

2. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЁТЫ

Водохозяйственные расчёты представляют собой очень важную часть проектирования водохозяйственных мероприятий и поэтому они должны быть выполнены с вероятной тщательностью. Кроме всестороннего исследования режима водотока и учёта воздействия на этот режим имеющегося его использования нужно также верно оценить потребности в воде Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения со стороны всех отраслей народного хозяйства, удовлетворить запросы которых призваны проектируемые мероприятия, выявить требования к регулированию низкого и паводочного стока. Кроме гидрографа реки необходимо знать свойства водохранилища, которое будет образовано плотиной либо было до её постройки.

В неких случаях в качестве водохранилища могут быть применены имеющиеся пруды Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения либо озёра, расположенные у створа плотины.

Выбор створа гидроузла нужно начать с построения продольного профиля реки (дна и берегов). Река условно растягивается в одну линию, которая принимается за ось абсцисс. В избранном масштабе по оси абсцисс откладываются расстояния по длине реки. А по оси ординат – отметки дна и берегов.


Рис. 3. Продольный Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения профиль реки и берегов.

По продольному профилю реки и берегов (рис. 3) зависимо от топографии местности с учётом геологии и ширины русла намечаются варианты расположения створов плотин. Выбор створов и отметки горизонта воды в верхнем бьефе сооружения делается на базе технико – экономического сравнения вариантов с учётом вреда, наносимого затоплением Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения, близости расположения водохранилища к обслуживаемым объектам, способности использования местных строй материалов и т. п.,

2.1. Черта нижнего бьефа

Для избранного варианта составляется поперечный разрез русла в створе плотины и строится кривая расходов воды Q = f(h). Для определения зависимости Q = f(h) нужно, пользуясь поперечным разрезом русла, вычислить для разных Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения глубин, взятых с определённым интервалом (к примеру, 0,5 м) гидравлические элементы потока: площадь поперечного сечения w (м2), ширину реки по урезу В (м), среднюю глубину (м).

Для определения расхода воды при равномерном движении употребляется формула Шези:


(17)

где i – уклон дна потока, определяемый по данным продольного профиля реки; V – средняя скорость, м Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения/с; коэффициент Шези можно найти по формуле Маннинга


(18)

Если принять, что R » hcp,, То для определения скорости получим формулу


(19)

n – коэффициент шероховатости, выбирается по гидравлическим справочникам зависимо от свойства шероховатости русла (в курсовом проекте можно принять п = 0,05 – 0,067).

Расчет сводится в таблицу 2.

Таблица 2

Глубина п, м Площадь живого сечения w, м2 Ширина Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения реки В, м Средняя глубина hср,м h0,67 n i Q = V×w
0,0
0,5
n

Приобретенная зависимость Q = f(h) наносится на поперечный профиль русла, при всем этом расходы воды Q откладываются по оси абсцисс в соответственном масштабе, та глубины – по оси ординат (рис.4).


Рис. 4. Поперечный профиль русла реки в Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения створе плотины

и кривая Q = f(h).

2.2. Черта верхнего бьефа водохранилища

Чертами водохранилища являются зависимости объема водохранилища и площади зеркала водохранилища от отметок горизонта воды в нем.

Для выполнения этих расчётов нужно выстроить кривую зависимости площадей зеркала водохранилища от отметок уровня воды в верхнем бьефе W = f(H); зависимости объёмов Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения водохранилища от отметок уровней воды в верхнем бьефе W = f1(H). Вычисления сводятся в таблицу 4.

Таблица 4

Отметка уровня воды в верхнем бьефе Н, м Высота слоя воды DН, м Площадь зеркала Wi , м2 Объём слоя воды м3 Ёмкость водохранилища на данном уровне ,м3

Для вычисления площадей зеркала водохранилища употребляется карта Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения с нанесёнными на ней горизонталями (рис. 5).


Рис. 5. Схема расчета черт верхнего бьефа водохранилища

На основании данных табл. 4 строится график зависимостей W = f(H) и W = f1(H), при всем этом по оси абсцисс откладываются в определённом масштабе площади зеркала и объёмы водохранилища, а по оси ординат – надлежащие им отметки Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения уровня воды (рис. 6).


Рис. 6. Кривые площади зеркала и объёма водохранилища (батиграфические кривые).

Нужный объём водохранилища Wn устанавливается по разности отметок НПГ и ГМО (горизонт мёртвого объёма). Отметка ГМО определяется допустимой сработкой водохранилища DН. В курсовом проекте принимается DН £ 0,2Н, где Н – напор на плотине в метрах, соответственный нормальному подпёртому горизонту воды Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения в водохранилище (НПГ).

Следует учесть, что не весь объём воды, заключённый в водохранилище, может быть применен для ублажения потребителя. Некий слой воды должен всегда оставаться в водохранилище неиспользованным как для обеспечения забора воды, так и для обеспечения дополнительной нерабочей ёмкости, связанной с отложениями наносов, образованием льда в Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения зимний период и др. этот нерабочий объём носит заглавие мёртвого объёма.

2.3 Расчет утрат из водохранилища

Основными потерями на водохранилища являются утраты на испарение с аква поверхности, льдообразование и на фильтрацию.

Величина утрат на испарение с аква поверхности за год может быть определена по карте изолиний испарения с аква поверхности.

В Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения тех случаях, когда площадь зеркала реки до устройства водохранилища в месте его сооружения, расчётное испарение для всего года может быть принято равным нулю.

Утраты на льдообразование могут быть определены приближённо по последующей формуле:

Qл = 0,92×w×h, (20)

где w – площадь зеркала водохранилища в м2; h – толщина льда в м (берётся по месяцам Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения); 0,92 – плотность льда.

Фильтрация воды из водохранилища имеет место через тело плотины (земельные плотины), под плотиной и в обход плотины.

Расход воды на фильтрацию через тело плотины может быть приближённо определён по формуле:


(21)

где Н – глубина воды у плотины в м; В – длина плотины в м; k – коэффициент Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения фильтрации грунта; L1 = L0 – 0.5×m×H, где L0 – ширина основания плотины; т – коэффициент заложения откосов.

Суммарный фильтрационный расход воды под плотиной и в обход её может быть приближённо определён по формуле:


(22)

где w - площадь зеркала водохранилища в м2; L – расстояние от центра масс зеркала до нижней бровки плотины в Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения м; другие обозначения те же.

Для приблизительных подсчётов можно так же воспользоваться приближёнными нормами вероятных утрат на фильтрацию, оценивающими суммарно все вероятные виды утрат в % от соответственного объёма воды в водохранилище:

1. Отличные гидрогеологические условия (водонепроницаемые грунты в ложе водохранилища, наличие близких грунтовых вод на склоне) – от 5 до 10% от объёма Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения в год;

2. Нехорошие гидрогеологические условия (водопроницаемые неводоносные породы) – от 20 до 40% от объёма;

3. Средние условия – 10–20 % от объёма в год.

Утраты на фильтрацию в 1-ые годы бывают в особенности значительны и могут превосходить расчётные величины. В засушливых районах суммарные утраты на испарение и фильтрацию следует брать более 50 % всего объёма водохранилища.

Подсчитав суммарную величину Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения утрат из водохранилища за отдельные периоды, следует их отнять из объёмов стока за те же периоды, тогда и получим сток нетто за каждый расчётный период.

2.4 Расчет регулирования стока

Расчеты по регулированию стока ведутся, в главном, графически. Эти расчеты имеют целью отыскать зависимость меж зарегулированными расходами и полезными Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения объемами водохранилища.

Для определения вида регулирования стока рассчитывается коэффициент зарегулированности стока a по формуле:


(23)

где W – суммарный сток воды за средний гидрологический год, Wп –нужный объем.

По величине коэффициента a можно установить вид регулирования стока воды водохранилищем (табл. 5).

Таблица 5

Вид регулирования стока воды a
Суточное 0,00012 – 0,0004
Недельное 0,001 – 0,0025
Сезонное (годовое) 0,05 – 0,4
Долголетнее 0,35 – 0,7

Суточное регулирование Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения вызывается непостоянством употребления в разные часы суток. Собирая излишек воды в водохранилище, можно за счёт этих избытков перекрыть недостачу в воде.

Недельное регулирование может иметь значение, если гидростанция обслуживает по преимуществу промышленные предприятия, работающие с общими выходными деньками (к примеру, гидростанция при заводе либо фабрике).

Сезонное либо Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения годичное регулирование, в главном, сводится к выравниванию неравномерного притока за счёт задержания паводочного расхода воды и пополнения им стока в меженный период.

Долголетнее регулирование имеет собственной задачей пополнение стока отдельных маловодных годов и целых маловодных периодов за счёт стока полноводных годов. Долголетнее регулирование просит сотворения водохранилищ очень огромного объёма Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения.

Водохозяйственные расчёты по регулированию очень наглядно и комфортно вести, пользуясь интегральными кривыми стока и употребления.

Интегральная кривая стока строится оковём поочередного суммирования объёмов стока от какого или исходного момента времени. За исходный момент обычно принимают 1-ый месяц года, когда начинается наполнение водохранилища.


Рис.7. Результирующий гидрограф стока реки (а)и Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения интегральная кривая стока (б).

На оси абсцисс откладывается время, а в конце каждого интервала времени по оси ординат откладываются суммарные объёмы воды от начала отсчёта времени до конца рассматриваемого интервала. На рис. 7 представлен годичный график расходов (гидрограф) и соответственная интегральная (суммарная) кривая стока. При всеохватывающем использовании реки и наличии данных о расходах Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения воды на орошение, водоснабжение и т. п., нужно ввести поправку в расчетный гидрограф и только после чего вести расчеты регулирования.

Интегральная кривая может быть построена при наличии данных за хоть какой период (пятидневка, декада, месяц, год и многолетие).

Для построения интегральной кривой обычно пользуются равенством:


(24)

где Dt – просвет времени Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения (денек, декада, месяц и т. д.); Qi – соответственный данному времени расход в реке.

Если начало и конец интегральной кривой, построенной для какого или периода Т, соединить прямой линией ОГ, то такая ровная выражает средний расход за данный период, и величина этого расхода определяется как личное от деления Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения ординаты всего объёма на число секунд во всём периоде, т. е.:


(25)

Имея интегральную кривую стока, построенную за определённый период, можно графически найти нужный объём водохранилища и соответственный этому объему зарегулированный расход для полного регулирования и неполного регулирования. Неполное регулирование рассчитывается более чем для 4 – 5 расходов.

На основании приобретенных данных строится график Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения зависимости зарегулированных расходов от полезного объема водохранилища.

3 ВОДНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ

3.1. Расчет энергетических способностей створа

При выполнении водно – энергетических расчётов в курсовом проекте определяются расчётный напор, расчётная мощность, колебания напоров и мощности.

В одном и том же створе можно получить разные мощности зависимо от высоты плотины. Высота плотины определяет не Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения только лишь напор, да и величину водохранилища, а, как следует, и зарегулированный расход.

Чтоб выявить, какие мощности можно получить в данном створе, нужно выстроить график зависимости мощности водотока от отметки обычного подпёртого горизонта, так именуемую энергетику створа. Для построения этого графика употребляются приобретенные ранее свойства водохранилища и нижнего бьефа и Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения кривая зависимости меж полезным объёмом воды и зарегулированным расходом.

Для какой или отметки НПГ находится нужный объём водохранилища, по нему – зарегулированный расход. По величине расхода и характеристике нижнего бьефа находится отметка нижнего бьефа. Напор при всем этом определяется как разность отметок верхнего и нижнего бьефа, а мощность водотока рассчитывается по Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения формуле:

Qвод = 9,8×Qзар×Н, (26)

Проведя такие расчёты для 4 – 5 отметок верхнего бьефа, можно выстроить требуемую графическую зависимость.

3.2. Расчетный напор ГЭС

Выбор расчётного напора для ГЭС делается на базе учёта имеющихся гидросиловых установок (мельниц, ГЭС) и критерий незатопления и неподтопления населённых пт и ценных сельскохозяйственных угодий, расположенных выше ГЭС.

Неприемлимо Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения по санитарным нормам создание пойменных водохранилищ с глубиной воды в их наименее 0,5 м.

Напор гидростанции меняется вкупе с конфигурацией горизонтов верхнего и нижнего бьефов, потому при подборе турбины вводится так именуемый расчётный напор.

При наличии достаточных материалов по применяемому водотоку (наличию расчётного гидрографа и кривых Q = f(H)) для Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения определения расчётного напора турбин следует воспользоваться формулой:


(27)

В тех случаях, когда нужные данные по водотоку отсутствуют, а есть только сведения о наивысшем и наименьшем напоре, расчётный напор для выбора турбин может быть определён по формуле:


(28)

где Нmахи Нmin – наибольший и малый напор в м.

3.3 Выбор гидросилового оборудования ГЭС

Выбор основного гидросилового оборудования Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения гидротурбин и генераторов на основании приобретенных ранее расчётной мощности и расчётного напора.

Для подбора турбин в курсовом проекте следует воспользоваться номограммой, представляющей свободный график областей внедрения турбин разных типов. Обнаружив по свободному графику для данных Nрасч и Нрасч тип турбины, по личному графику избранного типа находится: число оборотов Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения турбины, поперечник колеса, высота всасывания (Приложение 3).

Для выбора генераторов также можно воспользоваться номограммой, представляющей свободный график областей внедрения гидрогенераторов, построенный в координатах Nрасч и Нрасч. Обозначенные в номограмме гидрогенераторы подобраны так, что достигнуто совпадение числа оборотов турбины и генератора. При несовпадении оборотов турбины и генератора число оборотов агрегата принимается Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения равным числу оборотов генератора.

Сразу нужно проверить по универсальной характеристике сумеет ли турбина удовлетворительно работать на новеньком числе оборотов, отличном от номинального. В зоне ниже 120 кВт число оборотов генератора не всегда увязывается с числом оборотов, развиваемых турбиной, потому при малых значениях напоров предусматривается применение плоскоремённой либо клиноремённой передачи меж Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения валом турбины и валом генератора. При наличии передачи нужно вычислить поперечникы шкивов и размеры ремня.

4. ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ ГЭС

4.1 Плотина

При выполнении курсового проекта нужно произвести выбор гидротехнических сооружений и провести по ним главные расчёты.

Тип плотины выбирается зависимо от местных материалов и от геологических критерий местности. Глухая плотина проектируется в большинстве Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения случаев в виде земельный либо каменнонабросной с глиняным экраном. Профиль земельный плотины определяется шириной по гребню и величиной заложения откосов. Верховой и низовой откосы плотины обязаны иметь крепления.

При определении ширины гребня плотины нужно исходить из условия проезда по её верху и управляться техническими критериями и правилами проектирования автогужевых дорог Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения. При отсутствии автогужевого движения ширину гребня плотины устанавливают: при высоте плотины до 10 м – более 2,5 м, а при высоте от 10 до 20 м – более 3,0 м.

Превышение гребня плотины над наибольшим горизонтом водохранилища должно быть от 1,0 до 2,0 м. Для определения этой величины можно пользоваться формулой:

d0 = 1,2 + 0,1×L – для L – до Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения 5 км (29)

– для L – более 5 км, (30)

где d0 – превышение гребня плотины над уровнем воды в м; L – длины зеркала водохранилища в км.

Зависимо от рода грунта откосам плотины присваивают разные заложения.

Таблица 6

Грунты откосов Заложение откосов Примечание
Верховые Низовые
Песочные 4,5 – 3,5 3,0 – 2,5 Огромные числа соответствуют глубине воды 6 м, наименьшие – наименьшей глубине Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения.
Супесь 3,5 – 3,0 2,5 – 2,0
Суглинок 3,0 – 2,5 2,0 – 1,5

Для плотин с глубиной воды до 10 м верховые откосы делают ломаными, от верха плотины до половины её высоты откосы принимают по таблице 6, а понизу наращивают на 0,5.

При низовых откосах на половине высоты плотины устраивают берму шириной в 1,0 – 1,5 м. Для плотин высотой более 10 м устойчивость принятых откосов должна быть испытана расчетом Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения.

Для защиты верховых откосов от деяния волн и ледяного покрова устраивают крепления. Лучшим креплением следует считать покрытие камнем в плетневых клеточках на слое щебня либо гравия.

Низовые откосы плотин обычно крепятся либо укладкой дёрна в клеточку с засевом клеток травками либо только засевом травок. Гребень плотины следует покрывать Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения одиночной мостовой по слою гравия либо щебня.

Вода находящаяся в водохранилище, проникает через плотину, её основание и берега.

Движение грунтовых вод подчинено закону Дарси и выражается последующим главным уравнением:

V = k×J, (31)

где V – скорость движения воды; k – коэффициент фильтрации, представляющий скорость фильтрации при уклоне J = 1; J Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения – пьезометрический уклон либо гидравлический градиент (уклон депрессионной кривой).

Уклон депрессионной кривой находится в зависимости от водопроницаемости грунта и тщательности работ. Чем лучше уплотнён грунт, тем круче будет проходить кривая депрессии.

Если депрессионная кривая пересечёт низовой откос, то будет иметь место явление фильтрации воды либо просачивания воды на низовом откосе Кафедра Электрические станции, сети и системы электроснабжения по неким напором, что совсем неприемлимо, т. к. фильтрующаяся вода будет вымывать частички грунта, что может привести к разрушению откоса и самой плотины. Потому низовой откос назначается с таким расчётом, чтоб депрессионная линия не пересекала его, либо же снижения её оковём


kadrovaya-sostavlyayushaya-sistemi-socialnogo-upravleniya-4-glava.html
kadrove-dlovodstvo-2-referat.html
kadrovie-i-linejnie-cifrovie-fotograficheskie-sistemi.html