Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ 8
1.1 Гидроресурсы России 8
1.2 Гидроресурсы Челябинской области 10
1.1.1 Значение и определение проблемы 11
1.1.2 Изучение малых гидроэнергетических установок 12
1.3 Энергозатратность систем водоснабжения и водоотведения 16
1.4 Обзор существующих устройств для утилизации гидравлической
энергии 18
1.4.1 Опыт использования гидравлической энергии систем
водоснабжения и водоотведения 18
1.4.2 Устройство генерирующее электроэнергию в водопроводе 22
1.4.3 Установка миниГЭС на сбросных каналах очистных
сооружений Ульяновской и Томской областей 24
2 ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАЗРАБОТКИ СТЕНДА 28
2.1 Анализ свободнопоточных турбин , выпускаемых серийно 28
2.2 Анализ лабораторных и исследовательских стендов для испытания
свободнопоточных турбин 31
2.3 Разработка стенда по испытанию гидравлических турбин 35
2.3.1 Описание установки 37
2.3.2 Расчет свободнопоточной турбины 41
2.3.3 Расчет генератора для лабораторного стенда 44
2.3.3.1 Принцип работы электрического генератора 44
2.3.3.2 Расчет генератора электрического тока на постоянных
магнитах 47
2.3.4 Выбор насосного оборудования 49
3 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 54
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСИ 65
4.1 Краткое описание рассматриваемого объекта 65
4.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 65
4.3 Выбор нормативных значений факторов рабочей среды и трудового
процесса 66
4.4 Охрана труда 67
4.5 Производственная санитария 69
4.6 Эргономика и производственная эстетика 73
4.7 Противопожарная и взрывобезопасность 75
4.8 Экологическая безопасность 77
4.9 Обеспечение безопасности при угрозе чрезвычайных ситуаций 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 83
ПРИЛОЖЕНИЕ А 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 89
ПРИЛОЖЕНИЕ В 90
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 91
На сегодняшний день энергетика занимает ключевое место в развитии и жизнедеятельности современного общества. Поэтому основная задача человечества заключается в обеспечении энергетической безопасности страны. Энергетика - это отрасль промышленности, охватывающая получение, переработку, передачу, различных видов энергии, а также источников энергии . В настоящее время существует проблема исчерпаемости недр Земли, а так как большая часть электростанций работает на органическом топливе, остро стоит вопрос разработки новых источников энергии. Выходом из данной ситуации может служить использование альтернативных источников энергии, которые на сегодняшний день набирают популярность за рубежом и в России. Одним из нетрадиционных способов получения электроэнергии может служить гидравлическая энергия малых рек, водохранилищ неэнергетического назначения и систем водоснабжения и водоотведения. Гидроэнергетика использовалась на протяжении веков, использовалась для вращения мельничных колес или для раннего запуска промышленного оборудования, но в современном использовании она обычно относится к производству электроэнергии.
За 2016 год 17,4% (206 млрд. кВтЭч) электрической энергии страны было выработано гидроэлектростанциями, на основании общей установленной мощности гидроэлектростанций России 47,7 ГВт.
Одним из эффективных направлений использования энергоресурсов возобновляемых источников энергии в мире и в России является использование энергии вод в системе водоснабжения и водоотведения, обладающих значительным потенциалом при сравнительной простоте их использования, с помощью малых ГЭС.
Помимо этого, затраты на содержание систем водоснабжения и водоотведения и постоянную поставку гражданам этих коммунальных услуг находятся на втором месте (26,5%) после систем отопления (28%). К60 тому же большинство систем водоснабжения и водоотведения находятся в плачевном состоянии, что приводит к еще большим затратам. Поэтому остро стоит вопрос увеличения энергоэффективности данных систем .
Малые ГЭС привлекательны тем, что не требуют больших начальных капиталовложений и имеют маленький срок окупаемости, что более реально в современных экономических условиях. Помимо этого, у малых гидроэлектростанций расходы при производстве электроэнергии намного ниже, чем у остальных электростанций .
Целью выпускной квалификационной работы является разработка стенда для испытания активных микротурбин, работающих в свободном потоке.
Для достижения цели решены следующие задачи:
1. Анализ свободнопоточных турбин, выпускаемых серийно;
2. Анализ лабораторных и исследовательских стендов для испытания свободнопоточных турбин;
3. Опыт утилизации гидравлической энергии;
4. Разработка стенда для испытания и получение рабочих характеристик;
5. Расчет технико-экономических показателей;
6. Анализ вопросов организации рабочего места при проведении работ.
Объект исследования: сбросная гидравлическая энергия.
Предмет исследования: свободнопоточные турбины
В дипломном проекте произведена разработка стенда для испытания активной гидротурбины в потоке напорных водоводов. Анализ систем водоснабжения и
водоотведения показал, что системы обладают потенциальной гидравлической
энергией, что позволяет использовать малые гидроэлектростанции в этих системах.
В экономической части расчет сметной стоимости разработки стенда составил 99506,3 рублей и годовой эксплуатации лабораторного комплекса составил
24286,5 рублей.
Рассмотрены вопросы по охране труда, в которые вошли: условия труда,
техника безопасности, метод проведения работ, расчет искусственного освещения,
противопожарная охрана и взрывобезопасность; экологической безопасности –
факторы окружающей среды, воздействия электромагнитного излучения; и гражданской обороны – меры ликвидации аварийных ситуаций, противопожарная
профилактика.
