Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

ЭНЕРГОЭКОИОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ДЕРИВАЦИОННОГО КАНАЛА

ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В КАНАЛЕ

Потеря энергии Эп определяется как средняя годовая за многолетний период:


Для вычисления Эи применяются различные способы в зависимости от типа канала и характера работы ГЭС.


Рис. 13-12. Графики: а—продолжительности расхода воды, потерь напора и мощности; б — зависимость глубины в конце канала от расхода воды

По нескольким точкам, полученным указанным способом, строим кривую продолжительности потерь напора Ah и кривую продолжительности потерь мощности Nn. Площадь, ограниченная кривой Nn, в соответствующем масштабе дает годовую потерю выработки энергии Эи (в рассматриваемом примере 3п = 3,53-106 кВт-ч).

Если в период избытка воды в реке напор ГЭС оказывается больше расчетного напора турбин Нр, то потери напора в канале могут быть компенсированы путем увеличения расхода воды, пропускаемой через турбины ГЭС. При этом потери энергии в указанный период не учитываются. Если же в этот период напор ниже Нр, то вследствие потерь напора в канале происходит уменьшение пропускной способности турбин. Тогда потери мощности необходимо определять с учетом снижения максимального расхода (пропускной способности) турбин з-за уменьшения напора. В предварительных расчетах потери мощности в период избытка воды в реке при Н<.Нр можно определять по формуле


Если ГЭС ведет суточное регулирование, то построение графика усложняется, так как приходится учитывать неравномерное потребление воды в течение суток.


Канал не саморегулирующийся. Водосбросное соружение расположено в конце деривации с отметкой гребня тшмного выше уровня воды в канале при пропуске максимального расхода. В этом случае обычно принимаются постоянные потери напора Л1гтах (пренебрегают толщиной переливающегося слоя), а расход берется среднегодовой Qcp.


Потерю энергии за год при работе ГЭС в течение Г часов определяют по формуле:

Необходимо учитывать потерю энергии при бесполезном сбросе воды.

ВЫБОР НАИВЫГОДНЕЙШИХ ПАРАМЕТРОВ КАНАЛА

Наивыгоднейшие параметры деривационного канала (размеры поперечного сечения, расчетный расход и уклон дна) определяются по минимуму суммарных затрат 3v:

Зависимость (13-4) часто заменяют уравнением

Как известно, расчетные затраты 3 = ЕНК + И, где К — капиталовложения в руб; И — ежегодные издержки в руб/год; Ен — нормативный коэффициент сравнительной эффективности.

Ежегодные издержки по каналу Ия и сопредельным сооружениям И с обычно выражают в долях р от их капиталовложений, принимая р~0,05. При этом получаем

В общем случае определяют расчетные затраты по замене выработки и мощности ГЭС, теряемой при определенном значении параметров канала. Обычно с достаточной точностью можно пользоваться удельными расчетными затратами sp заменяющей энергии.

Удельные затраты заменяющей энергии sp равны себестоимости s плюс удельные капиталовложения по заменяемой мощности.

С увеличением размеров живого сечения канала расчетные затраты по эксплуатации деривации возрастают. Зависимость изображена кривой на рис. 13-13, а. При увеличении живого сечения канала со скорость воды, потеря напора, а следовательно, и потери энергии (мощности) будут уменьшаться. Зависимость, показана на том же рисунке. В рассматриваемом примере изменение оз практически не влияет на затраты по сооружениям на канале и по сопредельным сооружениям. Величина 3s = 3 + 7 имеет минимум при экономически наивыгоднейшем сечении.

В конкретных условиях проектирования встречается один из трех случаев размеров канала позволяет получить экономию капиталовложений практически не изменяя 32. Следует также учитывать, что при уменьшении размеров канала уменьшаются габариты и стоимость смежных сооружений — водоприемника, напорного бассейна н т. д. Кроме того, надо проверить скорости воды в канале. Если они получаются размывающими, то сечение канала должно быть увеличено или необходимо перейти к варианту канала с облицовкой. При опасности заиления канала или для предотвращения образования в нем ледяного покрова может потребоваться уменьшение сечения канала.


Одновременно с обоснованием размеров канала указанная методика расчетов позволяет обосновать наивыгоднейший гидравлический режим в деривации при пропуске минимального расхода ГЭС.

Если технико-экономическим расчетом будет обоснован режим спада при пропуске полного расхода ГЭС Qr, то нужно проверить глубину в конце канала. Требуется соблюсти условие, чтобы предельная пропускная способность канала QI была больше максимального расхода станции Qr. Коэффициент запаса k = QKV/Qr назначается в зависимости от длины какала, надежности коэффициента шероховатости и т. п.


В настоящее время происходит переход к автоматизированным методам составления проектов ГЭС. В этих условиях водопроводящие сооружения деривационных ГЭС целесообразно рассматривать как единую систему — гидроэнергетическую «цепочку» сооружений, состоящую из водоприемника, деривации, напорного бассейна, искусственных сооружений на канале.

Для поиска оптимальных параметров сооружений деривационных ГЭС нужно использовать электронновычислительны.е машины.

Укрупненная схема программы для расчета параметров канала на ЭВМ показана на рис. 13-14.

Применение ЭВМ позволяет углубить анализ. Известно, что исходные данные по расценкам на работы и затратам на заменяемую энергию могут быть заданы на перспективу лишь в некотором диапазоне. ЭВМ позволяет при разных значениях исходных величин получить ряд значений, т. е. определить зону практически равноэкономичных сечений канала. Эту зону часто называют зоной «неопределенности». Выбор окончательного значения со в этой зоне производится на основе всестороннего анализа многих факторов — капиталовложений, охраны природы, социальных условий и т. д. Принимаемый вариант проверяется на «устойчивость» путем сопоставления с затратами по другим вариантам зоны неопределенности.

УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ КАНАЛОВ

Обильное количество шуги способно забить решетки ГЭС и даже полностью закупорить сечение канала. Рациональным средством предотвращения шугообразования в самом канале является создание ледяного покрова толщиной в 10—15 см. Наличие толстого льда в канале нежелательно по тем соображениям, что он может причинить серьезные повреждения облицовке откосов канала.

Снег, попавший в незамерзший канал при метелях и буранах, превращается в снежуру, которая также создает затруднения, аналогичные шуге. Чтобы воспрепятствовать наносу снега в канал, на его берегах устанавливают снегозадерживающие щиты или производят лесонасаждения. Но на каналах, окруженных лесом и кустарником, осенью могут возникать осложнения, связанные с обильным листопадом. Если возможно поступление в канал шуги из головного узла или образование шуги в самом канале, то должно быть предусмотрено устройство шугосбросов на напорном бассейне или на канале и обеспечено беспрепятственное движение шуги по каналу к шугосбросному сооружению, для чего скорость воды в канале должна быть не меньше 1,0 м/с, а радиус закругления не меньше 10 м, и не должно быть резких изменений’сечения канала.

На реках с большим количеством наносов необходимо предусматривать мероприятия по предотвращению заиления каналов. В период больших расходов вода особенно сильно насыщена взвешенными наносами. Если возможна работа ГЭС в паводок с пониженной нагрузкой, то каналы рекомендуется проектировать с водосливом в его конце, что позволит пропускать по каналу большие расходы воды при малых нагрузках ГЭС и устранить опасность быстрого заиления канала. В период межени, когда количество наносов резко сокращается, ГЭС может проводить суточное регулирование, не опасаясь заиления канала.

Д.С.Щавелев, Гидроэнергетические установки (гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции), Л., 1981

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики