ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОМСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ ТОМЬ. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОКОНТРОЛЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТОРМОЗОВ-ДОМКРАТОВ В СИСТЕМЕ ТОРМОЖЕНИЯ ГА, С ВНЕДРЕНИЕМ В АСУ ТП
|
1 Анализ исходных данных и определение внешних условий функционирования
ГЭС 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно -геологические условия 12
1.1.4 Сейсмические условия 12
1.2 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водноэнергетические расчёты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Исходные данные 13
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 13
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 14
2.1.4 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 15
2.2 Определение установленной мощности на основе водноэнергетических расчётов 17
2.2.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 17
2.2.2 Водно -энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году . 19
2.2.3 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС 20
2.2.4 Баланс мощности 21
2.2.5 Водно -энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном
году 22
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 24
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 24
3.1.1 Построение режимного поля 24
3.1.2 Выбор системы и количество гидроагрегатов 26
3.2 Гидромеханический расчёт спиральной камеры 31
3.3 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 33
3.3.1 Расчёт вала на прочность 33
3.3.2 Расчёт подшипника 33
3.4 Выбор типа серийного генератора 35
3.5 Основные параметры гидрогенератора 35
3.6.1 Выбор типа маслонапорной установки 36
3.6.2 Выбор электрогидравлического регулятора 36
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурных схем электрических соединений ГЭС 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 37
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 37
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схем с одиночным блоком ... 38
4.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схем с укрупненным блоком 39
4.2.4 Выбор трансформатора собственных нужд 41
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий, распределительного
устройства и марки проводов воздушных линий 41
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике -экономического
расчета 42
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 43
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 44
4.6.1 Расчет исходных данных 44
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 45
4.7 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 47
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 10,5
кВ 47
4.9 Выбор трансформаторов тока и напряжения 49
4.10 Выбор параметров КРУЭ 49
5 Релейная защита и автоматика 51
5.1 Расчет номинальных токов 51
5.2 Перечень защит основного оборудования 52
5.3 Описание защит и расчёт их уставок 53
5.3.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 53
5.3.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 56
5.3.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 58
5.3.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 58
5.3.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 62
5.3.6 Дистанционная защита генератора 64
5.3.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 67
5.4 Выбор комплекса защит блока генератор-транс форматор 69
5.5 Таблица уставок и матрица отключений защит 69
6 Компоновка сооружения гидроузла. 70
6.1 Проектирование водосливной плотины 70
6.1.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 70
6.1.2 Расчет параметров волнового воздействия 70
6.2 Гидравлические расчеты 73
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 73
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 74
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 75
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 76
6.2.5 Пропуск расходов через донный аварийный водосброс 77
6.2.6 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 78
6.2.7 Расчет водобойной стенки 79
6.2.8 Расчет водобойного колодца 80
6.2.9 Водобой 81
6.3 Конструирование плотины 81
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 81
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 83
6.3.3 Быки 83
6.3.4 Устои 83
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 84
6.3.6 Галереи в теле плотины 84
6.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины 84
6.4.1 Противофильтрационная завеса 84
6.4.2 Дренажные устройства в основании 85
6.5 Определение основных нагрузок на плотину 86
6.5.1 Вес сооружения 86
6.5.2 Расчет гидростатического давления воды 86
6.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 87
6.5.4 Сила фильтрационного давления 87
6.5.5 Давление грунта 88
6.5.6 Расчет волнового давления 89
6.6 Расчет прочности плотины 90
6.6.1 Определение напряжений 90
6.6.2 Критерии прочности плотины 92
6.6.3 Расчет устойчивости плотины 93
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 95
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 95
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников Т омской
ГЭС 95
7.2.1 Общие положения 95
7.2.2 Охрана труда Томской ГЭС 97
7.3 Пожарная безопасность 100
7.3.1 Общие требования к пожарной безопасности 100
7.3.2 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 101
7.3.3 Противопожарная безопасность в аккумуляторных установках 102
7.4 Охрана окружающей среды 103
7.4.1 Охрана природы 103
7.4.2 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на состояние
водных ресурсов 104
7.4.3 Водоохранная зона 105
7.4.4 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 106
7.5 Отходы, образующиеся при строительстве Урукхайской ГЭС 108
8 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации ... 109
8.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 109
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 109
8.3 Налоговые расходы 112
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 113
8.5 Оценка инвестиционного проекта 114
8.6 Коммерческая эффективность 115
8.7 Бюджетная эффективность 116
8.8 Анализ чувствительности 116
9 Возможность применения термоконтроля для защиты тормозов-домкратов в
системе торможения ГА, с внедрением в АСУ ТП 119
9.1 Необходимость контроля за положением систем торможения ГА 119
9.2 Инфракрасное измерение температуры 119
9.3 Принцип инфракрасного измерение температуры 119
9.4 Коэффициент излучения 120
9.5 Принцип работы пирометров 121
9.6 Виды пирометров 121
9.7 Схема подключения MLX90614 к Ардуино 125
9.8 Программа опроса инфракрасного термометра на Arduino Uno 126
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Анализ исходных данных 129
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Водно-энергетические расчеты 131
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Таблица уставок и матрица отключений 139
ГЭС 10
1.1 Природные условия 10
1.1.1 Климат 10
1.1.2 Гидрологические данные 10
1.1.3 Инженерно -геологические условия 12
1.1.4 Сейсмические условия 12
1.2 Аналоги проектируемого гидроузла 12
2 Водноэнергетические расчёты 13
2.1 Регулирование стока воды 13
2.1.1 Исходные данные 13
2.1.2 Определение максимальных расчётных расходов 13
2.1.3 Кривые обеспеченности расходов 14
2.1.4 Выбор расчётного маловодного и средневодного года 15
2.2 Определение установленной мощности на основе водноэнергетических расчётов 17
2.2.1 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
водохозяйственной системы 17
2.2.2 Водно -энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году . 19
2.2.3 Определение установленной мощности проектируемой ГЭС 20
2.2.4 Баланс мощности 21
2.2.5 Водно -энергетические расчёты режима работы ГЭС в средневодном
году 22
3 Основное и вспомогательное оборудование ГЭС 24
3.1 Выбор числа и типа агрегатов 24
3.1.1 Построение режимного поля 24
3.1.2 Выбор системы и количество гидроагрегатов 26
3.2 Гидромеханический расчёт спиральной камеры 31
3.3 Расчёт деталей и узлов гидротурбины 33
3.3.1 Расчёт вала на прочность 33
3.3.2 Расчёт подшипника 33
3.4 Выбор типа серийного генератора 35
3.5 Основные параметры гидрогенератора 35
3.6.1 Выбор типа маслонапорной установки 36
3.6.2 Выбор электрогидравлического регулятора 36
4 Электрическая часть 37
4.1 Выбор структурных схем электрических соединений ГЭС 37
4.2 Выбор основного оборудования главной схемы ГЭС 37
4.2.1 Выбор синхронных генераторов 37
4.2.2 Выбор повышающих трансформаторов для схем с одиночным блоком ... 38
4.2.3 Выбор повышающих трансформаторов для схем с укрупненным блоком 39
4.2.4 Выбор трансформатора собственных нужд 41
4.3 Выбор количества отходящих воздушных линий, распределительного
устройства и марки проводов воздушных линий 41
4.4 Выбор главной схемы ГЭС на основании технике -экономического
расчета 42
4.5 Выбор главной схемы распределительного устройства высшего
напряжения 43
4.6 Расчёт токов трехфазного и однофазного короткого замыкания в главной
схеме с помощью программного обеспечения RastrWin 44
4.6.1 Расчет исходных данных 44
4.6.2 Внесение исходных данных в программный комплекс и расчет токов
короткого замыкания на СШ и генераторном напряжении в программном комплексе «RastrWin» 45
4.7 Определение расчётных токов рабочего и утяжелённого режима 47
4.8 Выбор электротехнического оборудования на генераторном напряжении 10,5
кВ 47
4.9 Выбор трансформаторов тока и напряжения 49
4.10 Выбор параметров КРУЭ 49
5 Релейная защита и автоматика 51
5.1 Расчет номинальных токов 51
5.2 Перечень защит основного оборудования 52
5.3 Описание защит и расчёт их уставок 53
5.3.1 Продольная дифференциальная защита генератора (IAG) 53
5.3.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора генератора 56
5.3.3 Защита от повышения напряжения (U1>), (U2>) 58
5.3.4 Защита обратной последовательности от несимметричных перегрузок и
внешних несимметричных коротких замыканий (I2) 58
5.3.5 Защита от симметричных перегрузок (I1) 62
5.3.6 Дистанционная защита генератора 64
5.3.7 Защита от перегрузки обмотки ротора 67
5.4 Выбор комплекса защит блока генератор-транс форматор 69
5.5 Таблица уставок и матрица отключений защит 69
6 Компоновка сооружения гидроузла. 70
6.1 Проектирование водосливной плотины 70
6.1.1 Определение отметки гребня грунтовой плотины 70
6.1.2 Расчет параметров волнового воздействия 70
6.2 Гидравлические расчеты 73
6.2.1 Определение ширины водосливного фронта 73
6.2.2 Определение отметки гребня водослива 74
6.2.3 Проверка на пропуск расчетного расхода при поверочном расчетном
случае 75
6.2.4 Построение профиля водосливной грани 76
6.2.5 Пропуск расходов через донный аварийный водосброс 77
6.2.6 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 78
6.2.7 Расчет водобойной стенки 79
6.2.8 Расчет водобойного колодца 80
6.2.9 Водобой 81
6.3 Конструирование плотины 81
6.3.1 Определение ширины подошвы плотины 81
6.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 83
6.3.3 Быки 83
6.3.4 Устои 83
6.3.5 Дренаж тела бетонных плотин 84
6.3.6 Галереи в теле плотины 84
6.4 Конструирование отдельных элементов подземного контура плотины 84
6.4.1 Противофильтрационная завеса 84
6.4.2 Дренажные устройства в основании 85
6.5 Определение основных нагрузок на плотину 86
6.5.1 Вес сооружения 86
6.5.2 Расчет гидростатического давления воды 86
6.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 87
6.5.4 Сила фильтрационного давления 87
6.5.5 Давление грунта 88
6.5.6 Расчет волнового давления 89
6.6 Расчет прочности плотины 90
6.6.1 Определение напряжений 90
6.6.2 Критерии прочности плотины 92
6.6.3 Расчет устойчивости плотины 93
7 Охрана труда. Пожарная безопасность. Охрана окружающей среды 95
7.1 Безопасность гидротехнических сооружений 95
7.2 Требования по охране труда и техники безопасности для работников Т омской
ГЭС 95
7.2.1 Общие положения 95
7.2.2 Охрана труда Томской ГЭС 97
7.3 Пожарная безопасность 100
7.3.1 Общие требования к пожарной безопасности 100
7.3.2 Объекты водяного пожаротушения на ГЭС 101
7.3.3 Противопожарная безопасность в аккумуляторных установках 102
7.4 Охрана окружающей среды 103
7.4.1 Охрана природы 103
7.4.2 Мероприятия по подготовке зоны водохранилища, влияющие на состояние
водных ресурсов 104
7.4.3 Водоохранная зона 105
7.4.4 Водоохранные мероприятия на гидроэлектростанции 106
7.5 Отходы, образующиеся при строительстве Урукхайской ГЭС 108
8 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации ... 109
8.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 109
8.2 Текущие расходы по гидроузлу 109
8.3 Налоговые расходы 112
8.4 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности 113
8.5 Оценка инвестиционного проекта 114
8.6 Коммерческая эффективность 115
8.7 Бюджетная эффективность 116
8.8 Анализ чувствительности 116
9 Возможность применения термоконтроля для защиты тормозов-домкратов в
системе торможения ГА, с внедрением в АСУ ТП 119
9.1 Необходимость контроля за положением систем торможения ГА 119
9.2 Инфракрасное измерение температуры 119
9.3 Принцип инфракрасного измерение температуры 119
9.4 Коэффициент излучения 120
9.5 Принцип работы пирометров 121
9.6 Виды пирометров 121
9.7 Схема подключения MLX90614 к Ардуино 125
9.8 Программа опроса инфракрасного термометра на Arduino Uno 126
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Анализ исходных данных 129
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Водно-энергетические расчеты 131
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Таблица уставок и матрица отключений 139
Самая большая и полноводная река Кемеровской области - Томь, правый приток Оби. Река берет свое начало на западном склоне Абаканского хребта и впадает в реку Обь. Длина реки - 827 км, протяженность участка реки в пределах Кемеровской области - 596 км. Бассейн реки вытянут в северо-западном направлении на 485 км. Он занимает западные склоны Кузнецкого Алатау, Горную Шорню и межгорную Кузнецкую котловину.
Цель — измерить температуру, обработать ее и передать на PC. Для того чтобы мы могли легко общаться с температурным датчиком MLX90614, мы используем библиотеку температурного датчика.
Начинаем с подключения всех библиотеки, которые нам понадобятся в работе:
#include
#include /* загружаем библиотеки для работы с датчиком */
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614(); /* обращение к библиотеки */
Далее идет написание основной программы:
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("Adafruit MLX90614 test");
mlx.begin();
}
void loop() {
Serial.print("TeMneparypa объекта = ");
Serial.print(mlx.readObjectTempC()); Serial.println("*C");
Serial.println();/* вывести на экран температуру объекта в градусах цельсия */
delay(500); // задержка 500мс
}
Данная система контроля не позволит пуск агрегата с не отжатыми тормозными колодками, позволит оперативно найти неисправный тормозной домкрат и уменьшить время простоя агрегата.
Начинаем с подключения всех библиотеки, которые нам понадобятся в работе:
#include
#include
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614(); /* обращение к библиотеки */
Далее идет написание основной программы:
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("Adafruit MLX90614 test");
mlx.begin();
}
void loop() {
Serial.print("TeMneparypa объекта = ");
Serial.print(mlx.readObjectTempC()); Serial.println("*C");
Serial.println();/* вывести на экран температуру объекта в градусах цельсия */
delay(500); // задержка 500мс
}
Данная система контроля не позволит пуск агрегата с не отжатыми тормозными колодками, позволит оперативно найти неисправный тормозной домкрат и уменьшить время простоя агрегата.
