Факультет Энергетический
 Скачать 0.56 Mb.
|
 Министерство сельско хозяйства российской федерации ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» Факультет: Энергетический Кафедра: Электроснабжение и автоматизация технологических процессов Направление: 35.03.06 Агроинженерия Форма обучения: заочная Курс, группа: 4, АИЭ 411 Сарычев Александр Владимирович Расчёт параметров малой гидроэлектростанции на основе поперечно-струйной турбины Расчётно-графическая работа
ЗАДАНИЕ на выполнение контрольной работы по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» Ф.И.О. Сарычев А.В. Группа 1 № зачётной книжки 2269 Определить конструктивные и технологические параметры поперечно-струйной турбины, водоводов и водоприёмника, количество вырабатываемой электроэнергии за год и объём плотины для гидроэлектростанции по заданным параметрам: Расход воды выбирается из условия Qн = 0,Х м3/с, скоростной напор Нс = (33-3·Х) м, длина безнапорного участка Lб = YX м, где Y и X – две последние цифры зачетной книжки отличные от нуля. По условию задания две последние цифры, отличные от нуля – 69, значит Y=6, X=9 Расход воды Qн =0,Х= 0,9 м3/с Скоростной напор Нс = (33-4·Х) =(33-4·9)= 3 м. Длина безнапорного участка Lб = YX =69 м. «____» ___________ 2022 г ____________________ (Подпись преподавателя) Оглавление Введение………….…………………………………………………………….….4 1 Определение конструктивных параметров поперечно-струйной турбины……………………………………………………………...6 2 Определение технологических параметров поперечно-струйной турбины ……………………………………………………………...7 Заключение…………………………………………...……..…….………..….....13 Библиографический список……………...……………………………….14 Приложение А…………………….………………….…………………………..15 Введение При расходах воды до 0,8 м3/с и мощности ГЭС более 3 кВт целесообразно применять активные поперечно-струйные (их еще называют двукратные) турбины (рисунок 1). Работа этих турбин экономична и при больших расходах воды и мощности до 30 кВт. Экономичность их применения обусловлена необходимостью пуска наиболее мощных двигателей, пуск которых не обеспечивается прямоточными турбинами.  Рисунок 1 Схема активной поперечно-струйной турбины: 1 — напорный водовод; 2 — затвор; 3 — рабочее колесо. Поперечно-струйная турбина имеет сравнительно простую конструкцию. У данной турбины вода дважды попадает на лопасти рабочего колеса, отдавая ему энергию. Скорость его вращения составляет 100...1000 мин-1. При необходимости ее можно увеличить, применяя редукторы. Турбину обычно делят на две части: 1/3 и 2/3 ширины рабочего колеса. В зависимости от дебита реки открывают или на 1/3 рабочего колеса, или на 2/3 или полностью. Такое деление и подключение рабочего колеса обеспечивают эффективную работу одного типоразмера поперечно-струйной турбины в широком диапазоне расхода воды. Учитывая простоту конструкции поперечно-струйной турбины, ее производство может быть организовано даже силами самих частных и фермерских хозяйств, колхозов, и других сельскохозяйственных предприятий. В целях эффективного использования энергии водотока деривационные водоводы должны обеспечивать пропуск необходимого количества для работы ГЭС воды с наименьшими потерями. Деривационные водоводы могут быть выполнены по безнапорной или напорной схеме. Для небольших стационарных ГЭС, устанавливаемых в горной местности, целесообразны водоводы, комбинированные из стационарных безнапорных железобетонных лотков и напорных стальных трубопроводов. Безнапорные лотки 2 (рисунок 2) размещают в зависимости от рельефа местности: или на грунте, или на опорных конструкциях. Такие конструкции требуют незначительных грунтовых работ, которые трудно осуществлять в скалистой горной местности. Водоводы изготавливают заблаговременно заводским способом.  Рисунок 2 Схема деривационной ГЭС: 1 – водозаборное устройство; 2 – безнапорный участок водовода (лоток); 3 – опорная конструкция водовода; 4 – напорный бассейн; 5 – напорный участок водовода; 6 – гидроэлектроагрегат; 7 – поперечное сечение безнапорного участка водовода 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНО - СТРУЙНОЙ ТУРБИНЫ 1.1 Наружный диаметр колеса турбины, м  , (1)1.2 Ширина рабочего колеса турбины, м  , (2) 1.3 Ширина направляющего аппарата, м  , (3)1.4 Высота направляющего аппарата, м  , (4)где φ – коэффициент скорости, φ = 0,98. 1.5 Частота вращения рабочего колеса, мин-1  , (5)1.6 Нехватка воды на пятом месяце:  м3/с, (6) м3, (7)1.7 Нехватка воды на шестом месяце:  м3/с, (8) м3, (9)1.8 Полный запас воды, м3  , (10)М 1:10  Рисунок 3 Схема активной поперечно-струйной турбины 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНО - СТРУЙНОЙ ТУРБИНЫ  Рисунок 4 Разрез безнапорного участка водовода. 2.1 Определяем площадь смоченной поверхности Принимаем скорость равной 1,2 из рекомендации методических указаний, что она была больше 1 но меньше 1,5 м/c  (страница 61 /8/) (11)По условию задания принять живое сечение канала – в форме квадрата. 2.2 Находим сторону смоченной поверхности  , (12)2.3 Смоченный периметр  =3 a=3 0,832 =2,496 м , (13)где χ – смоченный периметр представляющий собой длину линии, по которой жидкость в живом сечении соприкасается с твёрдыми поверхностями, ограничивающими поток. 2.4 Гидравлическим радиусом  , (страница 9 /5/) (14)2.5 Коэффициент Шези определяется по формуле Маннинга  , (станица 1 /9/) (15)n — коэффициент шероховатости, который для бетонных лотков можно принять 0,012...0,014. 2.6 Необходимый уклон канала определяют по формуле Шези  (16)2.7 Потери напора на безнапорном участке водовода  (17)2.8 Диаметр напорного трубопровода  , (18)Таблица 1 Диаметры труб для различных значений скорости движения жидкости
2.9 Потери напора (м) на напорном участке водовода Длина напорного участка водовода   , (19)   2.10 Местные потери  (20)Для задвижки:     Для колена 900:  ,   2.11 Суммарные местные потери  (21)    2.12 Суммарный напор  (22) По результатам выполненных расчетов выбираем скорость напорного участка трубопровода равной  =2,0 м/с с учетом потерь и диаметра трубы. Принимаем стандартный диаметр d=720мм Рисунок 5 Разрез безнапорного участка водовода 2.13 Мощность турбины составляет Р=16 кВт (приложение А) для значений H=3 м и Qн=0,9 м3/с 2.14 Выбор генератора  (24)Где  - КПД редуктора ( для цилиндрического редуктора).В качестве генератора принимаем серийный асинхронный двигатель (согласно методическому указанию /5/) Исходя из данных полученных при расчете гидротурбины  , выбрали асинхронный двигатель марки: 4A180М8У3Технические характеристики: Синхронная частота вращения 750 об./мин. P = 15 кВт  ;  n2=730 мин-1 (таблица П.1 /3/)Расшифровка маркировки: 4- номер серии; А - асинхронный; 180- высота оси вращения; М- средняя длина станины; 8- число полюсов. Для перевода двигателя в режим генератора необходимо вращать ротор с частотой большей синхронной скорости на величину скольжения.  n1=n0(s+1)=750(0,0267+1)=770мин-1 (страница 65 /3/) для двигателя 4A180М8У3 Определим мощность вырабатываемую генератором  (24)2.15 Количество вырабатываемой электрической энергии за 6 месяцев использования с учетом, что среднее количество дней в месяце 30.  (25)2.16 Коэффициент редукции  (26)Принимаем равным 0,133. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной контрольной работе был произведён расчёт конструктивных и технологических параметров поперечно-струйной турбины, водоводов и водоприёмника, количество вырабатываемой электроэнергии за год и объём плотины для гидроэлектростанции, работающей при расходе воды Qн и скоростном напоре сопла Нс. Станция эксплуатируется в течение 6 месяцев в летний период. Максимальный начальный дебит реки Qmax = 1,3Qн, а минимальный конечный – Qmin = 0,8Qн. Длина безнапорного участка Lб, угол наклона напорного водовода α = 600. Для рассчитываемой станции подобрал электрогенератор. библиографический список 1. Баскаков А.П. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебник для вузов (для бакалавров) / Баскаков А.П., Мунц В.А. - Москва: ООО "ИД "БАСТЕТ", 2013 г. - 368 с. 2. Земсков, В. И. Возобновляемые источники энергии в АПК: учебное пособие для студентов вузов/ В. И. Земсков. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2014. - 355 с. 4 Лихачёв, В.Л. Асинхронные электродвигатели: - Москва.: СОЛОН-Р, 2002. - 34 с. 5 Методические указания по выполнению расчетно-графической работы:- Уфа.: БГАУ, 2019. - 16 с. 6 Саплин, Л.А. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: учебник / Саплин Л.А., Шерьязов С.К., и др. – Челябинск: ЧГАУ, 2000. – 194 с. 7 СТО 0493582-003-2018 Стандарт организации: / Самостоятельная работа студента. Оформление текста рукописи. - Уфа.: БГАУ, 2018. - 48 с. ПРИЛОЖЕНИЕ А График работы турбин для малых сельских ГЭС  1 – зона прямоточных турбин; 2 – зона поперечно-струйных турбин; 3 – зона наклонно-струйных турбин. |