Часть 2: Основные энергетические характеристики гидроагрегатов ГЭС в целом

Цель расчета:

1. Изучение методов обработки и корректировки результатов натурных экспериментов на агрегате ГЭС с использованием системного подхода.

2. Изучение особенностей основных характеристик агрегатов ГЭС с целью их корректного использования для различных водноэнергетических задач в условиях эксплуатации и проектирования.

3. Изучение методов расчета энергетических характеристик ГЭС в целом и их особенностей.

Состав задания:

1. Для 3-х заданных значений агрегатного напора, рассчитать и построить следующие основные энергетические характеристики гидроагрегатов: рабочую характеристику, характеристику потерь, расходную характеристику, характеристику удельных расходов.

2. Исследование и корректировка полученных энергетических характеристик с использованием системного анализа и экстраполирование полученной характеристики в зону малых нагрузок.

3. Расчет и построение линий ограничений по турбине и генератору.

4. Построение основных энергетических характеристик гидроагрегата для заданных диапазонов напора и нанесения на них линий ограничения по турбине и генератору.

5. Расчет и построение основных энергетических характеристик для 3-х агрегатной ГЭС.

Исходные данные:

1. Эксплуатационная характеристика гидроагрегата №7 Воткинской ГЭС

2. Н_р=17,3 м

3. Н_min=16 м

4. Н_мах=18,5 м

Допущения:

1. Считается, что все 3 гидроагрегата одинаковые (модель, параметры, износ).

2. Используются только ПЛ и ПЛД агрегаты.

3. Использование экстраполяции для характеристик в зоне малых нагрузок.

Основные расчетные формулы:

Расчетная часть:

Таблица 1. Координаты линий ограничения для 1 агрегата

	h_а, %	N_а, МВт	DNа, кВт	Q_а, м³/с	q_а^уд	DQ_а, м³/с
H_min=16 м	85,63	74,35	12,48	553,5	7,445	79,5
H_р^N=17,3 м	84,65	100,00	18,13	696,5	6,965	106,9
H_max=18,5 м	85,36	100,00	17,15	645,9	6,459	94,6

Таблица 2. Координаты линий ограничения для 2 агрегатов

	h_а, %	N_а, МВт	DNа, кВт	Q_а, м³/с	q_а^уд	DQ_а, м³/с
H_min=16 м	85,63	148,7	24,95	1107,0	7,445	159,1
H_р^N=17,3 м	84,65	200,00	36,27	1393,0	6,965	213,8
H_max=18,5 м	85,36	200,00	34,30	1291,8	6,459	189,1

Таблица 3. Координаты линий ограничения для 3 агрегатов

	h_а, %	N_а, МВт	DNа, кВт	Q_а, м³/с	q_а^уд	DQ_а, м³/с
H_min=16 м	85,63	223,05	37,43	1660,6	7,445	238,6
H_р^N=17,3 м	84,65	300,00	54,40	2089,5	6,965	320,7
H_max=18,5 м	85,36	300,00	51,45	1937,7	6,459	283,7

Таблица 4. Расчёт энергетических характеристик гидроагрегата для H_min

h_а, %

N_а, МВт

DNа, МВт

Q_а, м³/с

q_а^уд

DQ_а, м³/с

dNа, кВт

N^ср, кВт

dDQ_а, м³/с

Dq_а

q_а

21,74

5,78

175,43

8,070

36,84

1,74

22,61

0,58

0,33345155

6,708

23,48

5,87

187,11

7,969

37,42

2,61

24,785

1,59

0,61033064

6,985

26,09

6,12

205,34

7,870

39,01

3,04

27,61

1,75

0,57566607

6,951

29,13

6,39

226,47

7,774

40,76

3,91

31,085

2,38

0,60788914

6,983

33,04

6,77

253,77

7,681

43,14

4,79

35,435

2,80

0,58357917

6,959

37,83

7,21

287,10

7,589

45,94

2,6

39,13

-0,45

-0,1741071

6,201

40,43

7,13

303,23

7,500

45,48

4,57

42,715

1,22

0,26626508

6,641

45,00

7,33

333,58

7,413

46,70

22,83

56,415

23,69

1,0377907

7,413

67,83

11,04

502,81

7,413

70,39

6,52

71,09

9,15

1,40304126

7,778

85,63

74,35

12,48

553,52

7,445

79,54

Таблица 5. Расчёт энергетических характеристик гидроагрегата для H_р^N

h_а, %	N_а, МВт	DNа, МВт	Q_а, м³/с	q_а^уд	DQ_а, м³/с	dNа, кВт	N^ср, кВт	dDQ_а, м³/с	Dq_а	q_а
80	21,52	5,38	158,60	7,370	31,72
						2,83	22,935	1,96	0,69111494	6,587
81	24,35	5,71	177,24	7,279	33,68
						2,82	25,76	1,49	0,52774629	6,424
82	27,17	5,96	195,36	7,190	35,16
						3,05	28,695	1,33	0,4358989	6,332
83	30,22	6,19	214,67	7,104	36,49
						3,26	31,85	1,11	0,33911555	6,235
84	33,48	6,38	235,00	7,019	37,60
						3,69	35,325	1,07	0,2912328	6,187
85	37,17	6,56	257,83	6,936	38,67
						4,57	39,455	1,39	0,30379251	6,200
86	41,74	6,79	286,16	6,856	40,06
						6,96	45,22	2,84	0,40841998	6,304
87	48,70	7,28	330,04	6,777	42,90
						23,26	60,33	20,49	0,88100458	6,777
87	71,96	10,75	487,67	6,777	63,40
						11,52	77,72	16,73	1,45204432	7,348
86	83,48	13,59	572,32	6,856	80,12
						11,52	89,24	18,72	1,62493839	7,521
85	95,00	16,76	658,96	6,936	98,84
						5	97,5	8,07	1,61405857	7,510
84,65	100,00	18,13	696,51	6,965	106,91

Таблица 6. Расчёт энергетических характеристик гидроагрегата для H_max

h_а, %	N_а, МВт	DNа, МВт	Q_а, м³/с	q_а^уд	DQ_а, м³/с	dNа, кВт	N^ср, кВт	dDQ_а, м³/с	Dq_а	q_а
80	21,30	5,33	146,80	6,892	29,36
						2,61	22,605	1,56	0,59892076	6,112
81	23,91	5,61	162,75	6,807	30,92
						2,83	25,325	1,44	0,50895298	6,022
82	26,74	5,87	179,79	6,724	32,36
						3,26	28,37	1,52	0,46479632	5,978
83	30,00	6,14	199,28	6,643	33,88
						3,48	31,74	1,28	0,368462	5,882
84	33,48	6,38	219,75	6,564	35,16
						3,69	35,325	1,00	0,27234203	5,786
85	37,17	6,56	241,10	6,486	36,17
						4,35	39,345	1,10	0,2530614	5,767
86	41,52	6,76	266,19	6,411	37,27
						5,44	44,24	1,42	0,26142743	5,775
87	46,96	7,02	297,60	6,337	38,69
						8,47	51,195	2,99	0,3525686	5,866
88	55,43	7,56	347,29	6,265	41,67
						21,96	66,41	16,51	0,75184275	6,265
88	77,39	10,55	484,88	6,265	58,19
						9,57	82,175	13,46	1,40622892	6,920
87	86,96	12,99	551,10	6,337	71,64
						6,95	90,435	12,65	1,81957959	7,333
86	93,91	15,29	602,06	6,411	84,29
						6,09	96,955	10,27	1,68684174	7,200
85,36	100,00	17,15	645,91	6,459	94,56

Таблица 7. Расчёт энергетических характеристик 3 агрегатной ГЭС для 1-го агрегата

H_min=16 м					H_ср^N=17,3 м					H_max=18,5 м
h_а, %	N_ГЭС, МВт	DN_ГЭС, МВт	Q_ГЭС, м³/с	q_ГЭС^уд	h_а, %	N_ГЭС, МВт	DN_ГЭС, МВт	Q_ГЭС, м³/с	q_ГЭС^уд	h_а, %	N_ГЭС, МВт	DN_ГЭС, МВт	Q_ГЭС, м³/с	q_ГЭС^уд
79	21,74	5,78	175,43	8,070	80	21,52	5,38	158,60	7,370	80	21,30	5,33	146,80	6,892
80	23,48	5,87	187,11	7,969	81	24,35	5,71	177,24	7,279	81	23,91	5,61	162,75	6,807
81	26,09	6,12	205,34	7,870	82	27,17	5,96	195,36	7,190	82	26,74	5,87	179,79	6,724
82	29,13	6,39	226,47	7,774	83	30,22	6,19	214,67	7,104	83	30,00	6,14	199,28	6,643
83	33,04	6,77	253,77	7,681	84	33,48	6,38	235,00	7,019	84	33,48	6,38	219,75	6,564
84	37,83	7,21	287,10	7,589	85	37,17	6,56	257,83	6,936	85	37,17	6,56	241,10	6,486
85	40,43	7,13	303,23	7,500	86	41,74	6,79	286,16	6,856	86	41,52	6,76	266,19	6,411
86	45,00	7,33	333,58	7,413	87	48,70	7,28	330,04	6,777	87	46,96	7,02	297,60	6,337
86	67,83	11,04	502,81	7,413	87	71,96	10,75	487,67	6,777	88	55,43	7,56	347,29	6,265
85,63	74,35	12,48	553,52	7,445	86	83,48	13,59	572,32	6,856	88	77,39	10,55	484,88	6,265
					85	95,00	16,76	658,96	6,936	87	86,96	12,99	551,10	6,337
					84,65	100,00	18,13	696,51	6,965	86	93,91	15,29	602,06	6,411
										85,36	100,00	17,15	645,91	6,459

Таблица 8. Расчёт энергетических характеристик 3 агрегатной ГЭС для 2-х агрегатов

H_min=16 м

H_ср^N=17,3 м

H_max=18,5 м

h_а, %

N_ГЭС, МВт

DN_ГЭС, МВт

Q_ГЭС, м³/с

q_ГЭС^уд

h_а, %

N_ГЭС, МВт

DN_ГЭС, МВт

Q_ГЭС, м³/с

q_ГЭС^уд

h_а, %

N_ГЭС, МВт

DN_ГЭС, МВт

Q_ГЭС, м³/с

q_ГЭС^уд

43,48

11,56

350,87

8,070

43,04

10,76

317,20

7,370

42,60

10,65

293,59

6,892

46,96

11,74

374,21

7,969

48,70

11,42

354,49

7,279

47,82

11,22

325,50

6,807

52,18

12,24

410,68

7,870

54,34

11,93

390,71

7,190

53,48

11,74

359,59

6,724

58,26

12,79

452,94

7,774

60,44

12,38

429,34

7,104

60,00

12,29

398,57

6,643

66,08

13,53

507,54

7,681

66,96

12,75

469,99

7,019

66,96

12,75

439,51

6,564

75,66

14,41

574,21

7,589

74,34

13,12

515,65

6,936

74,34

13,12

482,21

6,486

80,86

14,27

606,45

7,500

83,48

13,59

572,32

6,856

83,04

13,52

532,37

6,411

90,00

14,65

667,15

7,413

97,40

14,55

660,08

6,777

93,92

14,03

595,21

6,337

135,66

22,08

1005,62

7,413

143,92

21,51

975,34

6,777

110,86

15,12

694,58

6,265

85,63

148,70

24,95

1107,04

7,445

166,96

27,18

1144,64

6,856

154,78

21,11

969,75

6,265

190,00

33,53

1317,92

6,936

173,92

25,99

1102,20

6,337

84,65

200,00

36,27

1393,02

6,965

187,82

30,58

1204,13

6,411

85,36

200,00

34,30

1291,83

6,459

Таблица 9. Расчёт энергетических характеристик 3 агрегатной ГЭС для 3-х агрегатов

H_min=16 м					H_ср^N=17,3 м					H_max=18,5 м
h_а, %	N_ГЭС, МВт	DN_ГЭС, МВт	Q_ГЭС, м³/с	q_ГЭС^уд	h_а, %	N_ГЭС, МВт	DN_ГЭС, МВт	Q_ГЭС, м³/с	q_ГЭС^уд	h_а, %	N_ГЭС, МВт	DN_ГЭС, МВт	Q_ГЭС, м³/с	q_ГЭС^уд
79	65,22	17,34	526,30	8,070	80	64,56	16,14	475,80	7,370	80	63,90	15,98	440,39	6,892
80	70,44	17,61	561,32	7,969	81	73,05	17,14	531,73	7,279	81	71,73	16,83	488,25	6,807
81	78,27	18,36	616,01	7,870	82	81,51	17,89	586,07	7,190	82	80,22	17,61	539,38	6,724
82	87,39	19,18	679,40	7,774	83	90,66	18,57	644,01	7,104	83	90,00	18,43	597,85	6,643
83	99,12	20,30	761,31	7,681	84	100,44	19,13	704,99	7,019	84	100,44	19,13	659,26	6,564
84	113,49	21,62	861,31	7,589	85	111,51	19,68	773,48	6,936	85	111,51	19,68	723,31	6,486
85	121,29	21,40	909,68	7,500	86	125,22	20,38	858,48	6,856	86	124,56	20,28	798,56	6,411
86	135,00	21,98	1000,73	7,413	87	146,10	21,83	990,11	6,777	87	140,88	21,05	892,81	6,337
86	203,49	33,13	1508,43	7,413	87	215,88	32,26	1463,01	6,777	88	166,29	22,68	1041,87	6,265
85,63	223,05	37,43	1660,57	7,445	86	250,44	40,77	1716,96	6,856	88	232,17	31,66	1454,63	6,265
					85	285,00	50,29	1976,88	6,936	87	260,88	38,98	1653,29	6,337
					84,65	300,00	54,40	2089,53	6,965	86	281,73	45,86	1806,19	6,411
										85,36	300,00	51,45	1937,74	6,459