Гідроенергетична установка

Реферат: Гідроенергетична установка складається з вертикального електрогенератора з прямою і (або) оберненою схемами розташування обмотки збудження, корпуса статора, виконаного у вигляді двох нерухомо з'єднаних між собою циліндрів більшого і меншого діаметрів, з турбіною, встановленою на зовнішній поверхні циліндричного корпусу статора меншого діаметра, а вздовж осі внутрішнього отвору статора меншого діаметра розташований вал ротора, в нижній частині якого закріплена турбіна, з можливістю обертання статора і ротора у взаємно протилежних напрямках відносно спільної осі обертання, та трубопроводів, по яких скеровуються водяні потоки на колеса турбін. В немагнітні (текстолітові) клини, якими обмотка статора фіксується в пазах осердя, вмонтовані тривимірні датчики індукції, які забезпечують постійний контроль за кутом навантаження між просторовими складовими магнітного поля обмотки збудження і магнітним полем реакції якоря і фіксують відхилення показів аксіальної, радіальної і (чи) тангенціальної складових магнітного поля від значень цих же складових, одержаних при номінальній потужності, обробляються мікропроцесором і на основі результатів аналізу подаються керівні сигнали на виконавчі механізми про необхідні величини зміни реактивних складових потужності і (або) гідравлічних параметрів двома керованими засувками, одна з яких автоматично регулює водяний напір на турбіну ротора, забезпечуючи необхідну активну потужність електроенергії, а друга - на турбіну, яка забезпечує обертання статора з оптимальною величиною ККД. UA 112630 U (12) UA 112630 U UA 112630 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до електроенергетичної галузі, зокрема гідроенергетичних установок, призначених для отримання електроенергії від водних потоків, і може бути застосована при експлуатації гідроелектростанцій (ГЕС), які працюють в нестабільних умовах водопостачання і енергоспоживання. Енергетична криза, обумовлена швидким скороченням запасів органічного палива і зростаючими проблемами екології, спонукає розробляти більш досконалі методи, засоби і установки для ефективнішого використання відновлювальних джерел енергії, в тому числі водних енергоресурсів. Зростаюча роль комп'ютерів та Інтернету в економіці і зростання комп'ютеризованого виробництва зробили споживачів більш вразливими до навіть миттєвих коливань напруги або перебоїв. Створення ефективніших гідроенергетичних установок досягається за рахунок удосконалення їх конструкції, застосування автоматизованої системи управління режимами роботи, зменшення витрат активних і конструктивних матеріалів на одиницю виробленої потужності, покращення пускових і регулювальних характеристик, підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) та ступеня(інтенсивності) використання їх встановленої потужності. Синхронний гідрогенератор (СГ), основними частинами якого є статор (якір), ротор (індуктор) з явно вираженими полюсами і конструктивно зв'язаною з ним гідротурбіною разом з системою керування, утворюють гідроенергетичну установку (ГЕУ), у якій за рахунок різниці тисків (напору) води між верхнім і нижнім б'єфом відбувається перетворення механічної енергії скерованого на лопаті гідротурбіни потоку води в електричну енергію (ГОСТ Р51238-98 Нетрадиционная энергетика). При роботі ГЕУ відбуваються енергетичні перетворення Г-Μ-Ε де: Γ - гідравлічні складові; Μ - механічні складові; Ε - електричні складові процесу виробництва електроенергії. До якісних показників виробленої СГ електроенергії, у відповідності з ГОСТ 4.171-85, належать параметри: частота вихідної напруги (f), величина вихідної напруги (U), струм навантаження (І). Якісні показники електроенергії СГ можуть змінюватися у певних межах відносно номінальних величин (fн+_2 %, Uн+-5 %). Номінальний режим роботи ГЕУ характеризується величинами, які називаються номінальними (номінальна напруга, номінальний струм ротора, номінальна потужність, номінальний коефіцієнт потужності (Coscp), номінальний коефіцієнт корисної дії (ККД)). Згідно з ГОСТ 27625-88 інтегральним показником технічної ефективності СГ є ККД. Номінальний ККД СГ потужністю до 100 кВт є в межах 80-90 %. Методика визначення ККД і окремих видів втрат викладені в ГОСТ 25492-83. При змінному добовому графіку навантаження ГЕС як середньоінтервального за проміжок часу Τ (наприклад, середньодобового), значення енергетичної ефективності ГЕУ використовується середньоінтервальне значення ККД [РД 153-34.2-09.165-00. "Типовая программа проведения энергетических обследований гидроэлектростанций"] Э  n , 9,81 QiHi t i 1 40 45 де: Э - виробництво електроенергії за період часу T ; Q i , Hi - постійно фіксовані значення витрати води і напору за відрізок часу tt  T n . Обсяг води, що надходить до робочого органу 3 ГЕУ за одиницю часу Q i (витрата, вимірювана в м /с), Hi - висота падіння рідини (напір, 3 2 вимірюваний у метрах),  - щільність води (кг/м ), g - прискорення сили ваги (9,81 м/с ). Потужність водного потоку P  Q    g  H . Середній за розрахунковий період (зміна, доба, тиждень і т.д.) нормативний ККД ГЕУ визначається з виразу: n n   Pi i 1 n P i , (2)  i 1 i 50 де Pi і i - значення потужності і ККД на номінальних енергетичних характеристиках. Значення потужності Pi рекомендується визначати з добового графіка навантаження, розділеного на n рівних проміжків часу. Для кожного проміжку часу як показник енергетичної ефективності порівнюється фактичне значення ККД з його номінальним значенням *    H  100 % (3) H 1 UA 112630 U 5 10 15 20 25 30 [Положение о нормативных энергетических характеристиках гидроагрегатов гидроэлектростанций: РД 153-34.0-09.161-97.- М: СПО ОРГРЭС, 1999]. Нестабільні умови роботи ГЕС утворюються внаслідок, з однієї сторони, змін енергії напору води (1), а з другої - добових і сезонних змін навантаження (потужності) електричної енергії. Добові зміни потужності ГЕУ, які працюють паралельно з магістральними лініями електропередачі (ЛЕП), впливають на ефективність роботи СГ за рахунок зменшення або збільшення реактивної складової потужності в електромережі (при Cosφ>1 - режим перезбудження СГ з видачею реактивної складової енергії у електромережу, при Cosφ