ВВЕДЕНИЕ 2
1 Цель и задача 4
2 Анализ гидроэнергетики в России и за рубежом 5
2.1 Текущее состояние гидроэнергетики в России и за рубежом 5
2.2 Тенденции развития гидротурбостроения 9
3 Актуальность темы 14
3.1 Состояние гидротурбины 14
3.2 Анализ гидрологии Воткинской ГЭС 15
3.3 Характеристика и анализ работы действующей турбины ПЛ-661 ВБ-930 на Воткинской ГЭС 19 4 Выбор нового рабочего колеса повортно-лопастного типа и анализ его характеристик с
действующей турбиной 22
4.1 Выбор нового рабочего колеса поворотно-лопастного типа 22
4.2 Описание проточной части турбины 27
4.3 Анализ характеристик рабочего колеса после его замены на ПЛ30/877-В-930 31
4.4 Сравнение удельного расхода на выработку 1 квуч гидроагрегатов до модернизации и после
(будущих гидроагрегатов) Воткинской ГЭС 37
4.5 Используемые датчики для определения уровня верхнего и нижнего бьефа 42
4.6 Погрешность измерения 44
5 Экономический эффект от замены гидроагрегата 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ
В мире уделяется большое внимание возобновляемым источником энергии, к которым относятся водная энергия, ветровая энергия и солнечная энергия. Одним из наиболее эффективным источником энергии является водная энергия. Для преобразования энергии воды в электричество, в мире стали строить гидроэлектростанции.
Основное освоение гидроэнергетики в России пришлось на 30 - 90гг XX века.
На сегодняшний день установленная мощность ГЭС России 45 ГВт, на долю ПАО «РусГидро» приходится 38,6 ГВт, что соответствует 5 месту в мире, уступая таким странам как Китай, Канада, Бразилия, США. Общий объем выработки электроэнергии в России на ГЭС приходится примерно 21%. В России освоено всего 20% гидроэнергоресурсов, в основном это связано из-за не разветвленной инфраструктуры и труднодоступности.
Гидроэлектростанции играю важную роль в энергетики России, из-за своей мобильности и дешевой электроэнергии, почти вся регулируемая мощность находится у гидроэлектростанции, что повышает надежность всей энергосистемы России.
Так как большая часть основного оборудования на ГЭС отработала почти двойную норму времени, появилась необходимость в модернизации и реконструкции гидротурбин и гидрогенераторов. Для модернизации и реконструкции основного оборудования необходимо использовать современные технологии и оборудование, как российских, так и зарубежных производителей.
ГЭС является капитальным гидротехническим сооружением, все новое оборудование должно вписываться в размеры которые были заложены при строительстве. Новое оборудование должно быть с улучшенными характеристиками, экологически безвредным. Должна учитываться гидрология и опыт работы ГЭС прошлых лет, изменилась ли приточность, какой среднемноголетний напор, востребовательность электроэнергии, а так же перспективы развития отраслей в регионе.
Компания ПАО «РусГидро» уделяет большое значение модернизации оборудования ГЭС. В данный момент ведется модернизация оборудования на Жигулёвской ГЭС, Волжской ГЭС, Саратовской ГЭС, так же после аварии произведена модернизация самой мощной гидроэлектростанции России «Саяно-Шушенская ГЭС имени П.С. Непорожнего».
С июля 2016 года на Воткинской ГЭС планируется начало работ по модернизации гидротурбин и гидрогенераторов, весь процесс модернизации рассчитан на 10 лет.
Первые два гидроагрегата ГЭС были введены в работу 1961 году, а последний десятый гидроагрегат был смонтирован и принят в эксплуатацию в 1963 году. Располагаемая мощность Воткинской ГЭС 1020 МВт.
К основным задачам Воткинской ГЭС относится: работа в пиковые часы нагрузки, обеспечение высокооперативного резерва при различных возмущениях сети и отклонениях планового режима, регулирование водотока реки Камы для обеспечения судоходства и бесперебойной работы водозаборных сооружений городов.
Воткинская ГЭС является важным узлом в энергосистеме Урала, она связана с пятью энергосистемами, Пермской, Удмуртской, Кировской, Башкирской, Свердловской, а так же задействена в противоаварийной автоматике ВЛ 500 и 220кВ. В здание ГЭС установлено 10 гидроагрегатов: 8 гидроагрегатов по 100 МВт и 2 гидроагрегата по 110 МВт.
Все технологические системы и оборудование выработали установленные нормативно-технической документацией (НТД) сроки
эксплуатации. За время эксплуатации технологические системы и оборудование проходили в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ» периодические технические освидетельствования. В настоящее время оборудование и системы поддерживаются в работоспособном состоянии.
В магистерской диссертации обоснована замена рабочего колеса при модернизации Воткинской ГЭС, произведен анализ характеристик рабочего колеса после замены на примере изменения удельного расхода воды на выработку одного киловатт часа. Для получения более ясной картины было рассмотрено, как изменился напор с начала эксплуатации станции, произведен сравнительный анализ гидротурбин и выбрана наиболее подходящая, произведено исследование изменения удельного расхода воды на выработку 1 кВт.ч от замены гидроагрегата.
Так как гидроагрегат, который планируется установить, на ГЭС идентичен гидроагрегату, установленному на Волжской ГЭС, для анализа характеристик выбраны данные натурных энергетических испытаний гидроагрегата Волжской ГЭС, полученные НИИЭС, и данные Воткинской ГЭС, полученные с программного комплекса OVATION. Исследование показало, после замены рабочего колеса удельный расход воды уменьшится в среднем на 15%, что повысит эффективность работы гидроагрегата и станции в целом. Экономический эффект также подтверждает эффективность повышения установленной мощности и снижение удельного расхода воды на выработку 1 кВт.ч.
Актуальность данной работы заключается в разработке методики анализа характеристик до и после замены рабочего колеса, для гидроэлектростанций которые сталкиваются с проблемой модернизации гидроагрегата.
В магистерской диссертации подтверждено, что после замены рабочего колеса произойдет снижение удельного расхода воды на выработку одного киловатт часа.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
