ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЛИНСКОЙ ГЭС НА РЕКЕ БЕЛАЯ. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГЭС. СХЕМЫ, ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ
|
ВВЕДЕНИЕ 6
Сокращенный паспорт Белинского гидроузла 7
1 Общая часть 8
1.1 Природные условия 8
1.1.1 Географические сведения 8
1.1.2Климатические условия 8
1.1.3Гидрологические особенности 9
1.2 Энерго - экономическая характеристика региона 12
1.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 15
2 Водно-энергетический расчёт 17
2.1 Определение типа регулирования ГЭС 17
2.1.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного годов
при заданной обеспеченности стока 17
2.1.2Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) и маловодного года
(Р=90%) 20
2.1.3Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 22
2.1.4Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 23
2.1.5Расчёт резервов и определение установленной мощности, проектируемой ГЭС, расчёт баланса мощностей 29
3 Выбор основного энергетического оборудования и вспомогательного
оборудования 33
3.1 Выбор числа и типа агрегата 33
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее бескавитационной работы 39
3.3 Выбор серийного типа генератора 41
3.4 Выбор МНУ И ЭГР 41
4 Характеристики турбин 42
4.1 Построение рабочих характеристик турбины 42
4.2 Построение эксплуатационной характеристики ГТ 46
4.3 Гидромеханический расчёт и построение плана спиральной камеры .... 48
5 Расчет и построение кинематической схемы НА 53
5.1 Направляющий аппарат 53
5.2 Выбор формы сечения лопатки 53
5.3 Кинематическая схема механизма поворота лопатки НА 55
5.4 Расчет деталей и узлов гидротурбины 57
6 Расчет на прочность лопатки направляющего аппарата 61
6.1 Условная расчетная схема 61
6.2 Исходный данные 61
6.3 Расчет сосредоточенного усилия рычага 62
6.4 Расчет реакций опор 64
6.5 Расчет моментов 65
6.6 Расчет суммарных моментов по сечению 66
6.7 Расчет максимального нормального напряжения при изгибе 66
6.8 Расчет лопатки на кручение 67
6.9 Расчет предельной прочности лопатки НА 70
6.10 Построение симметричной лопатки НА в программе Cosmos/M 71
7 Разработка мероприятий по охране труда, противопожарной безопасности . 80
7.1 Требования охраны труда 80
7.2 Охрана труда при производстве работ в действующих электроустановках 82
7.3 Инструкция по охране труда для машиниста гидроагрегата 3-ого разряда
Белинской ГЭС 82
7.3.1 Общие положения 83
7.3.2 Общие требования безопасности 83
7.3.3 Требования безопасности перед началом работы 86
7.3.4 Требования безопасности во время работы 87
7.3.5Требования безопасности по окончании работы 88
7.4 Противопожарная безопасность 89
7.4.1 Пожаротушение гидрогенераторов 91
7.4.2Пожаротушение силовых трансформаторов 91
7.4.3Пожаротушение кабельных сооружений 92
7.4.4Пожаротушение станционного маслохозяйства 92
8 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Белинского ГУ 93
8.1 Общие сведения о районе строительства 93
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 94
8.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 95
8.4 Отходы, образующиеся при строительстве 97
8.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 98
9 Технико-экономические показатели 100
9.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 100
9.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 100
9.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 100
9.1.3 Налоговые расходы в первые годы эксплуатации 103
9.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .. 103
9.3 Оценка инвестиционного проекта 105
9.3.1 Методология, исходные данные 105
9.3.2 Коммерческая эффективность 106
9.3.3 Бюджетная эффективность 106
10Система технического водоснабжения ГЭС. Схемы, параметры работы 108
10.1 Система технического водоснабжения ГЭС 108
10.2 Схемы ТВС 111
10.3 Выбор системы и схемы исполнения технического водоснабжения
Белинской ГЭС 112
10.4 Расчет потребителей охлаждающей воды 113
10.4.1 Расчет подшипников гидромашины 113
10.4.2 Расчет воздухоохладителя 114
10.4.3 Расчет маслоохладителей подпятника 115
10.4.4 Расчет маслоохладителей трансформаторов 116
10.5 Гидравлические расчеты системы технического водоснабжения 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Эмпирические кривые обеспеченности 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Водно-энергетические расчеты 123
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 145
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Эксплуатационная характеристика 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Проточная часть 150
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Расчетная схема технического водоснабжения Белинской
ГЭС 151
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Коэффициенты местного гидравлического сопротивления 152
Сокращенный паспорт Белинского гидроузла 7
1 Общая часть 8
1.1 Природные условия 8
1.1.1 Географические сведения 8
1.1.2Климатические условия 8
1.1.3Гидрологические особенности 9
1.2 Энерго - экономическая характеристика региона 12
1.3 Построение годовых графиков максимальных и среднемесячных
нагрузок энергосистемы 15
2 Водно-энергетический расчёт 17
2.1 Определение типа регулирования ГЭС 17
2.1.1 Выбор расчётных гидрографов маловодного и средневодного годов
при заданной обеспеченности стока 17
2.1.2Выбор расчетного средневодного года (Р=50%) и маловодного года
(Р=90%) 20
2.1.3Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований водохозяйственной системы 22
2.1.4Водно-энергетические расчеты режима работы ГЭС в маловодном году 23
2.1.5Расчёт резервов и определение установленной мощности, проектируемой ГЭС, расчёт баланса мощностей 29
3 Выбор основного энергетического оборудования и вспомогательного
оборудования 33
3.1 Выбор числа и типа агрегата 33
3.2 Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для
обеспечения ее бескавитационной работы 39
3.3 Выбор серийного типа генератора 41
3.4 Выбор МНУ И ЭГР 41
4 Характеристики турбин 42
4.1 Построение рабочих характеристик турбины 42
4.2 Построение эксплуатационной характеристики ГТ 46
4.3 Гидромеханический расчёт и построение плана спиральной камеры .... 48
5 Расчет и построение кинематической схемы НА 53
5.1 Направляющий аппарат 53
5.2 Выбор формы сечения лопатки 53
5.3 Кинематическая схема механизма поворота лопатки НА 55
5.4 Расчет деталей и узлов гидротурбины 57
6 Расчет на прочность лопатки направляющего аппарата 61
6.1 Условная расчетная схема 61
6.2 Исходный данные 61
6.3 Расчет сосредоточенного усилия рычага 62
6.4 Расчет реакций опор 64
6.5 Расчет моментов 65
6.6 Расчет суммарных моментов по сечению 66
6.7 Расчет максимального нормального напряжения при изгибе 66
6.8 Расчет лопатки на кручение 67
6.9 Расчет предельной прочности лопатки НА 70
6.10 Построение симметричной лопатки НА в программе Cosmos/M 71
7 Разработка мероприятий по охране труда, противопожарной безопасности . 80
7.1 Требования охраны труда 80
7.2 Охрана труда при производстве работ в действующих электроустановках 82
7.3 Инструкция по охране труда для машиниста гидроагрегата 3-ого разряда
Белинской ГЭС 82
7.3.1 Общие положения 83
7.3.2 Общие требования безопасности 83
7.3.3 Требования безопасности перед началом работы 86
7.3.4 Требования безопасности во время работы 87
7.3.5Требования безопасности по окончании работы 88
7.4 Противопожарная безопасность 89
7.4.1 Пожаротушение гидрогенераторов 91
7.4.2Пожаротушение силовых трансформаторов 91
7.4.3Пожаротушение кабельных сооружений 92
7.4.4Пожаротушение станционного маслохозяйства 92
8 Мероприятия по охране окружающей среды в зоне влияния Белинского ГУ 93
8.1 Общие сведения о районе строительства 93
8.2 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
строительства 94
8.3 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 95
8.4 Отходы, образующиеся при строительстве 97
8.5 Мероприятия по обеспечению охраны окружающей среды в период
эксплуатации 98
9 Технико-экономические показатели 100
9.1 Объёмы производства электроэнергии и расходы в период
эксплуатации 100
9.1.1 Оценка объёмов реализации электроэнергии 100
9.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 100
9.1.3 Налоговые расходы в первые годы эксплуатации 103
9.2 Оценка суммы прибыли от реализации электроэнергии и мощности .. 103
9.3 Оценка инвестиционного проекта 105
9.3.1 Методология, исходные данные 105
9.3.2 Коммерческая эффективность 106
9.3.3 Бюджетная эффективность 106
10Система технического водоснабжения ГЭС. Схемы, параметры работы 108
10.1 Система технического водоснабжения ГЭС 108
10.2 Схемы ТВС 111
10.3 Выбор системы и схемы исполнения технического водоснабжения
Белинской ГЭС 112
10.4 Расчет потребителей охлаждающей воды 113
10.4.1 Расчет подшипников гидромашины 113
10.4.2 Расчет воздухоохладителя 114
10.4.3 Расчет маслоохладителей подпятника 115
10.4.4 Расчет маслоохладителей трансформаторов 116
10.5 Гидравлические расчеты системы технического водоснабжения 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Эмпирические кривые обеспеченности 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Водно-энергетические расчеты 123
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Основное и вспомогательное оборудование 145
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Эксплуатационная характеристика 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Проточная часть 150
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Расчетная схема технического водоснабжения Белинской
ГЭС 151
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Коэффициенты местного гидравлического сопротивления 152
Целью бакалаврской работы является проработка основных этапов проектирования гидроэлектростанции, с применением и закреплением теоретических знаний, а также путем инженерной мысли и творческого подхода к решению конкретных задач, найти правильные проектные решения.
В данной работе приведён полный расчёт Белинской ГЭС, включая компоновочные решения и применяемое оборудование, а также рассчитана экономическая эффективность.
В данной работе приведён полный расчёт Белинской ГЭС, включая компоновочные решения и применяемое оборудование, а также рассчитана экономическая эффективность.
В проекте рассчитаны и определены основные элементы и параметры Белинской ГЭС высотой 12 м на реке Белая, являющимся сооружением I класса.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность ГЭС, а также определена зона ее работы в суточном графике нагрузки. Установленная мощность составила Ууст = 28 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 711,94 м. Полезный объем при НПУ 0,00015 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 57,94 млн. кВт-ч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы, на которой определены следующие напоры:
• максимальный 89,4 м;
• расчетный 85,1 м;
• минимальный 82,5 м.
При выборе турбин рассматривалось четыре варианта ПЛД 90-В45°-160, РО115-В-180, РО-115-В-190 и ПЛД-В45°-140 с разными диаметрами. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с двумя гидроагрегатами, диаметром рабочих колес 1,6 м с турбинами типа ПЛД 90- В45°-160.
В ходе расчёта была построена эксплуатационная характеристика ГТ. Выбрана и построена металлическая спиральная камера круглого сечения. Так же рассчитан направляющий аппарат, выбран тип исполнения из справочных данных с внешним кольцом регулирования.
По справочным данным для выбранной ПЛД турбины с синхронной частотой вращения 500 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ- 325/130-12 с номинальной активной мощностью 13,6 МВт.
Для выбранной турбины были определены маслонапорная установка типа МНУ-1,6/1-40-2,5-2 и электрогидравлический регулятор типа ЭГР-100-4.
Далее был проведен расчет нагрузок на лопатку направляющего аппарата, выбрана сталь 09Х16Н4БЛ из которой будет сделаны лопатки. Исходя из расчетов, лопатка выдержит все нагрузки с запасом прочности 10% и более.
Для проектируемой ГЭС были разработаны пожарная безопасность, охрана окружающей среды и охрана труда для машиниста гидроагрегата 3-ого разряда Белинской ГЭС.
Так же была проведена экономическая оценка проекта. Срок окупаемости проекта составил 9,5 лет и удельные капиталовложения составили 78195,0 млн.руб.
Далее в рамках спец.вопроса была рассчитана система технического водоснабжения проектируемой Белинской ГЭС. Выбрана схема и тип исполнения «самотечная система со снижением давления до уровня, допускаемого охладителями ТВС при помощи регулятора давления с поагрегатной схемой исполнения». Был подобраны воздухоохладители гидрогенератора, рассчитан расход к потребителям воды ТВС, т.е. подшипнику генератора, подпятнику и воздухоохладителям. Проведен гидравлический расчет трубопроводов и составлена принципиальная схема ТВС Белинской ГЭС на реке Белая.
В ходе водно-энергетических расчетов на основе исходных данных по энергосистеме и гидрологии была выбрана установленная мощность ГЭС, а также определена зона ее работы в суточном графике нагрузки. Установленная мощность составила Ууст = 28 МВт. Определен уровень мертвого объема, отметка которого равна 711,94 м. Полезный объем при НПУ 0,00015 км3. Произведена оценка среднемноголетней выработки электроэнергии, которая составила 57,94 млн. кВт-ч.
На третьем этапе было определено оптимальное число и тип гидроагрегатов электростанции. Для этого была построена область допустимых режимов работы, на которой определены следующие напоры:
• максимальный 89,4 м;
• расчетный 85,1 м;
• минимальный 82,5 м.
При выборе турбин рассматривалось четыре варианта ПЛД 90-В45°-160, РО115-В-180, РО-115-В-190 и ПЛД-В45°-140 с разными диаметрами. По результатам расчетов был определен оптимальный вариант с двумя гидроагрегатами, диаметром рабочих колес 1,6 м с турбинами типа ПЛД 90- В45°-160.
В ходе расчёта была построена эксплуатационная характеристика ГТ. Выбрана и построена металлическая спиральная камера круглого сечения. Так же рассчитан направляющий аппарат, выбран тип исполнения из справочных данных с внешним кольцом регулирования.
По справочным данным для выбранной ПЛД турбины с синхронной частотой вращения 500 об/мин был подобран серийный гидрогенератор СВ- 325/130-12 с номинальной активной мощностью 13,6 МВт.
Для выбранной турбины были определены маслонапорная установка типа МНУ-1,6/1-40-2,5-2 и электрогидравлический регулятор типа ЭГР-100-4.
Далее был проведен расчет нагрузок на лопатку направляющего аппарата, выбрана сталь 09Х16Н4БЛ из которой будет сделаны лопатки. Исходя из расчетов, лопатка выдержит все нагрузки с запасом прочности 10% и более.
Для проектируемой ГЭС были разработаны пожарная безопасность, охрана окружающей среды и охрана труда для машиниста гидроагрегата 3-ого разряда Белинской ГЭС.
Так же была проведена экономическая оценка проекта. Срок окупаемости проекта составил 9,5 лет и удельные капиталовложения составили 78195,0 млн.руб.
Далее в рамках спец.вопроса была рассчитана система технического водоснабжения проектируемой Белинской ГЭС. Выбрана схема и тип исполнения «самотечная система со снижением давления до уровня, допускаемого охладителями ТВС при помощи регулятора давления с поагрегатной схемой исполнения». Был подобраны воздухоохладители гидрогенератора, рассчитан расход к потребителям воды ТВС, т.е. подшипнику генератора, подпятнику и воздухоохладителям. Проведен гидравлический расчет трубопроводов и составлена принципиальная схема ТВС Белинской ГЭС на реке Белая.
