Обоснование параметров проточной части гидроагрегатов малых низконапорных гидроэлектростанций

9. Результаты работы внедрены в практику проектной и исследовательской деятельности НПО «РАНД», а также используются в учебно-методической работе кафедры гидромашиностроения СПбГПУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

г.

Анализ проектов низконапорных малых ГЭС показал, что из-за, высокой стоимости гидротурбинного оборудования эти станции имеют низкую экономическую эффективность. Поэтому перспективность возведение малых низконапорных ГЭС в значительной степени связана с уменьшением стоимости их гидроэнергетического оборудования.

В данной диссертационной работе, направленной на повышение экономичности малых низконапорных ГЭС, получены следующие основные результаты:

1. Предложены следующие научно-обоснованные пути снижения стоимости гидроагрегатов малых низконапорных ГЭС:

• выбор оптимального диаметра, рабочего колеса гидротурбины, при котором удельные затраты на изготовление гидроагрегатабудут минимальными;

• применение простых по форме лопастных систем гидротурбины и обоснование их параметров с целью обеспечения достаточно хороших энергетических показателей гидротурбины.

2. Разработана методика определения оптимального диаметра рабочего колеса гидротурбины малой ГЭС, исходя из условия получения минимальных удельных затрат на изготовление гидроагрегата.

3. Впервые предложены универсальные зависимости для стоимости и удельных капитальных затрат на изготовления гидроагрегатов малой ГЭС от величины диаметра рабочего колеса гидротурбины.

4. Выполнены аналитические исследования влияния различных составляющих стоимости гидроагрегата на величину удельных капитальных затрат и значение оптимального диаметра рабочего колеса гидротурбины.

5. С помощью программного комплекса АПК «ГРаНиТ» выполнены тестовые расчеты гидравлических показателей номенклатурной капсульной гидротурбины ПЛГ-548 и проведено сопоставление результатов расчета с экспериментом. Показано, что АПК «ГРаНиТ» может быть эффективно использован для прогнозирования энергетических и кавитационных характеристик капсульных гидротурбин. Это позволяет заменить трудоемкие и дорогостоящие экспериментальные исследования гидравлических показателей низконапорных капсульных гидроагрегатов расчетными исследованиями их характеристик с помощью АПК «ГРаНиТ». Ранее такие исследования для капсульных гидроагрегатов практически не проводились.

6. Проведены аналитические исследования влияния геометрии упрощенных по форме лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса капсульной гидротурбины на ее энергетические и кавитационные показатели. На основе указанных исследований дается обоснование параметров эффективных лопастных систем упрощенной конструкции для низконапорных гидротурбин.

7. Разработан и изготовлен экономичный капсульный гидроагрегат «РАНД-1» для малых низконапорных ГЭС, имеющий лопастные системы упрощенной конструкции и обладающий хорошими энергетическими показателями.

8. Дается технико—экономического анализ возможности применения лопастных систем гидротурбин упрощенной конструкции. На основе указанного анализа показана экономическая целесообразность применения гидроагрегата «РАНД-1» на малых низконапорных ГЭС, работающих при напорах Н<3.5м.

1. Беляков Ю. П. Экономические предпосылки восстановления малых ГЭС в Киркизии./ Ю. П. Беляков, А.Г. Зырянов- // Гидротехническое строительство, 1991, № 1.

2. Бинарис. Расчет квазитрехмерного потока в осевой газовой турбине. / Бинарис //Энергетические машины и установки. Мир. 1975, № 3.

3. Бляшко Я. И. Опыт МНТО ИНСЭТ по созданию и эксплуатации оборудования для микрои малых ГЭС./ ЯМ. Бляшко // Теплоэнергетика, 1999.

4. Вальтер П. А. Расчет пропеллерного насоса по теории Жуковского и его экспериментальная проверка./ П. А. Вальтер, С. С. Руднев // Труды ВИГМ, Москва, 1938, вып 8.

5. Васильев Ю. С, Хрисанов Н. И. Экологические аспекты гидроэнергетики. Л., 1984.

6. Васильев Ю. С Экология использования возобновляющихся энергоисточников/ Ю. С. Васильев, Н.И. Хрисанов// ЛГТУ. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991.

7. Ветчинкин В. П. Теория и расчет воздушного гребного винта./ В. П. Ветчинкин, И.Н. Поляхов// Труды ЦАГИ, 1939, № 36.

8. Викторов Г. В. Гидродинамическая теория решеток. М.: Высшая школа, 1969,368с.

9. Викторов Г. В. Третья двумерная задача для лопастных систем турбомашин.// Труды МЭИ, 1975, вып. 259.

10. Ю. Викторов Г. В. Решение осесимметричной задачи для произвольного вихревого течения методом интегральных уравнений./ Г. В. Викторов, А. Р. Маковецкий // Труды МЭИ, 1972, вып. 132.

11. П. Вознесенский И. Н. Жизнь, деятельность и избранные труды в области гидромашиностроения и автоматического регулирования. М.: Машгиз, 1952, 354с.

12. Войташевский Д. А. Расчеты и исследования гидродинамических решеток.// Труды ВИГМ, 1953, вып. 16.

13. Войташевский Д. А. Основы общей теории гидродинамических решеток применительно к турбомашинам.// Труды ВНИИГидромаш, 1968, вып. 37.

14. Волков A.B. Разработка метода проектирования эффективных рабочих колес гидромашин на основе комбинации одномерной обратной и трехмерной прямой гидродимамических задач. Автореф. Работы на соиск. к.т.н., Москва, 1991, 20с.

15. Воронин В. П. Перспективы развития электроэнергетики и техническая политика РАО «ЕЭС России» // Гидротехническое строительство. 2001. № 3.

16. Гидроэлектрические станции / Н. Н. АРШЕВСКИЙ, М. Ф. ГУБИН, В .Я.КАРЕЛИНМ., Изд-во Энергоатомиздат, 1987.

17. Гидроэнергетика / Под ред. В. И. Обрезкова. 2-е изд., пер. и доп. М., 1988.

18. Гидроэнергетические установки малой и средней мощности (справочное руководство под редакцией Ф.Т. Марковского). Машгиз, 1952.

19. Гиневский A.C., Иоселевич В. А., Колесников A.B. и др. Методы расчета турбулентного пограничного слоя.// В кн. Итоги науки и техники, МЖГ, М.: ВИНИТИ, 1978, т.2.

20. Горбунов Г. Г. Опыт эксплуатации низконапорных гидростанций. М., 1 1957.

21. Губин Ф. Ф. Гидроэлектрические станции. 1972, с. 30−35.

22. Гук Ю. Б. Проектирование электрической части станций и подстанций. Л., Энергоатомиздат, 1985.

23. Денисенко Г. И. Возобновляемые источники энергии. Киев. 1984.

24. Дорфман Л. А. Численные методы в газодинамике турбомашин. Л.: Энергия, 1974, 270с.

25. Жуковский М. И. Аэродинамический расчет потока в осевых турбомашинах. Л.: Машиностроение, 1967, 288с.

26. Жуковский М. И. Расчет обтекания решеток профилей турбомашин. М. -Л.: Машгиз, 1960, 260с.

27. Жуковский М. И., Головачев Ю. П. Гидродинамическое профилирование лопастной системы РО и ГГЛ гидротурбин^ в вихревом потоке с учетом конечного числа лопастей.// Энергомашиностроение, 1978, № 6.

28. Захаров A.B., Топаж Г. И. Автоматизированный программный комплекс «Гидродинамический расчет насосов и турбин».// Энергомашиностроение, Труды СПбГПУ, № 491, 2004.

29. Иванов И. И., Иванова Г. А., Кондратьев В. Н., Полинковский И. А. Повышение эффективности малых ГЭС.// Гидротехническое строительство, 1991, № 1.

30. Историк E. JIi, Шполянский Ю. Б. Перспективы использования ортогональной турбины на низконапорных гидроузлах // Гидротехническое строительство, 1993, № 11.

31. Использование водной энергии / Под редакцией Ю. С. ВАСИЛЬЕВАМ., Изд-во Энергия, 1995.

32. Кажинский Б. Б. Свободнопоточные установки малой мощности / Под ред. А. И. Берга. М., 1950.

33. Карелин В. Я., Волшанник В. В. Сооружения и оборудование малых ГЭС.// М., 1986.

34. Кимасов Ю. И., Панков C.B. Численное решение обратной задачи определения средней поверхности лопаток венцов осевого компрессора.// Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт. 1990, № 4.

35. Климович В. И. Квазитрехмерная и осесимметричная задачи теории гидромашин и некоторые их предложения для исследования в проточных частях гидроагрегатов. С-Петербург, дисс. на соиск. .д.т.н., 1993, 288с.

36. Климович В. И. Расчет течений жидкости в проточной части гидромашин на основе последовательного решения осесимметричной задачи и задачи обтекания решеток профилей.// Известия ВНИИГ им. Веденеева Б. Е., 1990, вып.220.

37. Климович В. И. Численное решение прямых осесимметричных и квазитрехмерных? задач теории гидромашин.// Труды междун. конф. по гидравлическим машинам’в< энергетике. HYDROTURBO 89j Брно, 1989; ч.1.

38. КовалевН.Н. Гидротурбины.// Л., Машиностроение, 1971, 573с.4Г.Ковалев H.H., Квятковский B.C. Гидротурбиностроение.// Госэнергоиздат, 1955, 125с.

39. Колтон А. Ю., Этинберг И. Э. Основы теории и гидродинамического расчета водяных турбин. М. Л.: Машгиз, 1958, 358с.

40. Косолапов Ю. С., Проценко Е. Ю. Решение задачи об осесимметричном течении газа в венце турбомашин.// Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт. 1990, № 4.

41. Кочин Н. Е. Гидродинамическая теория решеток. М. — Л., Гостехиздат, 1949, 103с.

42. Кузнецов В. А., Зотов В. М., Новоженин В. Д., Файн И. И. Гидроэнергетика России: проблемы и решения.// Гидротехническое строительство, 2000, № 1.

43. Лапин Г. Г. О перспективах развития электроэнергетики России до 2010 г.// Гидротехническое строительство, 2009, №.

44. Лесохин А. Ф. Расчет лопастей рабочих колес осевых турбин.// Энергомашиностроение, М. — Л.: Машгиз. 1953.

45. Лукутин Б. В., Сипайлов Г. А. Использование механической энергии возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. 1987. Фрунзе.

46. Малая гидроэнергетика. Под ред. Л. П. Михайлова. М.: Энергоатомиздат, 1989.

47. Михайлов Л. П. Малая гидроэнергетика. М., Энергоатомиздат. 1999.

48. Николаенко Ю. И., Макаров В. В., Тарасов A.B. Разработка низконапорниых гидроагрегатов для малых ГЭС.// Труды МНТК «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития». СПб, СПбГПУ, 2008.

49. Новая энергетическая политика России. Под ред. Ю. К. Шафраника. М.: Наука, 1995.

50. Новоженин В. Д. Развитие гидроэнергетики страны, проблемы и перспективы.// Гидротехническое строительство, 2000, № 8, 9.

51. Новые и возобновляемые источники энергии. М.: Импакт. № 4. 1988.

52. Оранский М. И. Режимы работы сельских низконапорных ГЭС.// М., 1957.

53. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнергетике России на период до 2030 г. ОАО РАО «ЕЭС России» 2008 г.

54. Проскура Г. Ю. Гидродинамика турбомашин., Киев, Машгиз, 1954, 423с.

55. Раухман Б. С. Прямая задача обтекания двумерной решетки профилей.// Труды ЦКТИ, вып. 61, 1965.

56. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источниковj энергии в России / под общей редакцией П. П. Безруких / Наука. 2002.1. Санкт-Петербург.

57. Сальников B.C. К расчету осесимметричного потока газа в турбомашинах.// В кн: Лопаточные машины и струйные аппараты. М., 1972, вып.6.

58. Самойлович Г. С. Расчет гидродинамических решеток.// ПММ, 1950, т. 14, вып. 2.

59. Седов Л. И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. М., Гостехиздат, 1950, 448с.

60. Сироткин Я. А. Аэродинамический расчет лопаток осевых турбомашин. М.: Машиностроение, 1972, 447с.

61. Совершенствование инвестиционной политики по развитию гидроэнергетики / Файн И. И. // Гидротехническое строительство. 2000. -№ 8−9.

62. Д. Я. Соколов. Гидравлические турбины для малых гидроэлектростанций.

63. Государственное энергетическое издательство. М-Л, 1951.

64. Справочник по гидротурбинам: — Справочник. / Под ред. H.H. Ковалева. JL: Машиностроение, 1984. 496 с.

65. Степанов Г. Ю: Гидродинамика решеток" турбомашин. Ml: Физматгиз, 1962 г., 512с.

66. Тарасов A.B., Топаж. Г. И. Обоснование оптимальных параметров-гидроагрегатов малых ГЭС.// Гидротехническое строительство, 2010, № 1.

67. Топаж Г. И. Расчет интегральных гидравлических показателей гидромашин: Л-Издательство ЛГУ, 1989, 208с.

68. Федоров М. П., Масликов В. И. Экология и комплексные энергетические технологии // Рациональное использование природных ресурсов? и охрана1 окружающей среды. Л., 1989. № 2.

69. Фельдман б. Н. современное состояние и перспективы развития малой гидроэнергетики в России//Гидротехническое строительство. 2000: № 8/9.

70. Хрисанов Н. И. Экологическая сопоставимость ГЭС и альтернативных объектов // Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. Л, 1985. № 8.

71. Хузмиев И. Роль гидроэнергетики в энергоснабжении отдаленных территорий на примере районов РСОА.// Владикавказ: Ремарко, 2001.

72. Черных С. Г., Чирков Д. В., Лапин В. Н. и др. Численное моделирование течений в турбомашинах.// Новосибирск, Наука, 2006, 202с.

73. Энергетические ресурсы мира / Под ред. П. С. Непорожнего, В. И. Попкова. М.: Энергоатомиздат, 1995,232 с.

74. Этинберг И. Э. Теория и расчет проточной части поворотнолопастных гидротурбин. М. Л: Машиностроение, 1965, 350с.

75. Этинберг И. Э., Раухман Б. С. Гидродинамика гидравлических турбин. Л.: Машиностроение, 1978, 277с.

76. Bauersfeld W. Die Konstruktion der Francis-Schaufel nach der Lorenzchen Turbinentheorie und ihre Eigenschaften.// Zeifschaften des VDI, 1912, B.56, № 51.

77. Dunham J. A new Approach to Predicting Annulus Wall Boundary Layers in Axial Compressors.// Proc. Inst. Mech. Engrs., London, 1993, vol.207.

78. Dunham J. A new Endwall Model for Axial Compressor Throughflow Calculations.// Journal of Turbomashinary. 1995, vol.117.

79. Howard M.A. and Gallimore S.I. Viscous Throughflow Modelling for Multistage compressor design.// ASME, Journal of Turbomashinary. 1993, vol.115.

80. Lewis K.L. Spanwise Trausport in Axial Flow Turbines. Part 1 The Multistage Enviroment. Part 2 Throughflow Calculations including Spanwise transport.// ASME, Journal of Turbomashinary. 1994, vol.116.

81. Lorenz H. Neue Theorie und Berechnung der Kreiselrader. Berlin, 1906.

82. Marathy B.V., Lakshminarayana B., Dong Y. Experimental and Numerical • investigation of Stator Exit Flow Field of an Automotive Torque Convertor.//.

83. ASME, Journal of Turbomashinary. 1996, vol.118.

84. Mises R. Theorie von Wassrradern. Leipzig, 1908.

85. Weining F. Die Stromung um die Schaufein von Turbomaschinen, Leipzig, 1935, 141s.