Выбор порядка включения в работу агрегатов по визуальным оценкам экономичности их работы.

ФГБОУ ВПО

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

 

Курсовой проект

по курсу
Управление и эксплуатация ГЭУ

«Планирование суточного режима работы ГЭС»

 

Выполнила: Энх-Амгалан Ц.

Группа: Э-15м-16

Преподаватель: Васьков А.Г.

 

Москва 2016

1. Состав проекта

Впроекте рассматривается планирование режима работы агрегатов русловой ГЭС при условии, что потери энергии в основных элементах гидравлической и электрической схем приведены к гидроагрегату и учтены в его характеристиках, включенных всостав исходной информации.

Проект включает в себя решение следующих задач:

1.1 Построение основных энергетических характеристик гидроагре­гата, анализ их достоверности и согласование с теоретическим описанием процесса в агрегате.

1.2 Анализ изменчивости энергетических характеристик ГА на примере рабочих характеристик ГА Воткинской ГЭС по данным заводской характеристики и характеристик, полученных путём натурных испытаний в 1996 и 2013 г.г

1.3 Выбор порядка включения в работу агрегатов по визуальным оценкам экономичности их работы.

1.4 Построение эквивалентной энергетической характеристики ГЭС при условии равномерного распределения активной мощности между агрегатами графо-аналитическим способом.

1.5 Построение оптимальной по критерию минимума потерь активной мощности в агрегатах энергетической характеристики ГЭС.

1.6 Составление суточного плана работы ГЭС на основе заданного почасового графика изменения активной мощности ГЭС с использованием полученных характеристик ГЭС.

1.7 Определение отчетных показателей работы ГЭС за сутки.

1.8 Обоснование и выбор режима работы агрегатов.

 

Исходные данные

Номера гидроагрегатов Воткинской ГЭС
Напор: 20,5 м

 

 

2. Исходная информация

- Рабочие характеристики агрегатов при постоянном напоре в 1996 г. /пр.(табл.2.1)

Таблица 2.1

 

- Эксплуатационные характеристики агрегатов в 2003 г. /пр.(рис 2.1.)

Рис 2.1 Эксплуатационные характеристика агрегата №3 Воткинской ГЭС

- Заводская экплуатационная характеристика ГА (рис 2.2)

Рис 2.2 Заводская эксплуатационная характеристика ГА Воткинской ГЭС с гидротурбиной ПЛ-661

Рис 2.3. Зависимость КПД гидрогенератора Воткинской ГЭС от нагрузки

- Почасовой график активной мощности ГЭС (табл.2.2)

Таблица 2.2. График нагрузки ГЭС
t, час	0-7	7-8	8-10	10-11	11-13	13-15	15-18	18-20	20-22	22-23	23-24
PГЭС, МВт

 

- Данные о состоянии оборудования (табл. 2.3)

Таблица 2.3. Информация о состоянии оборудования

ГА
ГА/по варианту/
Расход ресурса выключателя, %
Расход ресурса подпятника, %

- Плановая величина резерва активной мощности ГЭС Nрез = 80 МВт;

- Ограничения по расходу воды через ГЭС Q=800м3/с;

- Степень износа подпятников ГА (по убыванию износа): 1, 3, 4, 2, 5. /по варианту: 3,4,8,10,5

 

3. Результирующая информация

По результатам выполнения курсового проекта необходимо выполнить анализ следующих полученных результатов:

- суточные планы работы ГЭС при различных критериях оптимальности;

- ожидаемые технико-экономические показатели рассмотренных планов.

1.1 Построение основных энергетических характеристик гидроагре­гата, анализ их достоверности и согласование с теоретическим описанием процесса в агрегате.

1.1.1 Рабочие характеристики гидроагрегатов при данном напоре Н=20,5м. (табл 1.1, граф1.3)

/При этом напоре данных нет, т.к приблизительно расчитаем, используя рабочие характеристики 1996 года при напоре 20м 21м./

 

Таблица.1.1 Рабочие характеристики гидроагрегатов при напоре 20,5м.в1996г.

ГА №3	ГА № 4	ГА №5	ГА №8	ГА №10
КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт
	20,7	73,0	23,0		13,58		13,8		21,40
	23,0	74,0	24,4		15,81		14,8		22,79
	24,9	75,0	25,7		18,14		16,0		24,05
	27,2	76,0	27,0		20,93		17,3		25,33
	29,5	77,0	28,4		23,49		18,8		26,76
	31,9	78,0	29,9		26,28		20,5		28,37
	34,4	79,0	31,9		29,07		22,3		29,83
	37,2	80,0	34,2		31,86		24,5		31,64
	40,0	81,0	37,0		35,12		26,8		33,49
	43,5	82,0	40,7		38,61		29,3		35,81
	47,4	83,0	44,7		43,26		32,0		37,91
	52,3	84,0	49,3		48,84		34,8		40,23
	57,7	85,0	54,9		54,50		37,5		42,56
	66,2	86,0	66,3		62,19		40,8		45,35
	78,3				76,09		44,5		48,60
							48,3		52,56
							52,3		59,54
							57,3		75,96
							62,8
							69,8
							83,0

 

1.1.2 Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 1996 г.

Для построения основных энергетических характеристик гидроагрегата исходные данные необходимо представить в соответствующем виде. Путем линейной интерполяции исходных данных (табл. 2.1) и формулы потери мощности (1) получим значения КПД и потерь мощности для значений мощности от 0 до 100 МВт с шагом 10 МВт для каждого ГА (табл.1.2, граф1.1). Исправляем их теоритические значения, подходявщие на практике.

 

(1)

 

 

Таблица 1.2. Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 1996 г.

N,МВт	∆Nга3,МВт	∆Nга4,МВт	∆Nга5,МВт	∆Nга8,МВт	∆Nга10,МВт
	9,60	9,90	8,65	9,35	10,19
	8,69	9,23	7,86	8,52	9,61
	7,90	8,68	7,07	7,69	9,03
	7,87	8,43	6,88	7,54	8,91
	8,19	8,88	7,44	7,76	8,77
	8,45	9,43	7,92	8,13	8,57
	8,73	10,18	8,38	8,48	8,94
	9,23	10,92	9,00	8,65	9,89
	9,99	12,27	10,29	9,89	11,43
	11,81	14,41	12,27	11,58	13,45
	14,16	16,55	14,94	13,64	15,74

1.2 Анализ изменчивости энергетических характеристик ГА на примере рабочих характеристик ГА Воткинской ГЭС по данным заводской характеристики и характеристик, полученных путём натурных испытаний в 1996 и 2013 г.г

1.2.1 Рабочие характеристики гидроагрегатов. (табл 1.3, граф1.4)

/Получим значения от исходных эксплутационных характеристик в 2013г. пр (рис 2.1)/

Таблица.1.3 Рабочие характеристики гидроагрегатов при напоре 20,5м.в 2013г.

ГА №3	ГА №4	ГА №5	ГА №8	ГА №10
КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт
	20,2		20,8		10,9		14,1		20,1
	22,8				12,5		15,4		21,8
	24,9				14,2		16,4		22,8
	27,4		24,2		16,1		17,7		24,2
	29,2		25,6		18,5		19,3		25,6
	31,8		26,6		20,9		20,9		27,3
	34,2		28,4				22,7		28,6
			30,6						30,5
	39,9		32,4		28,6		27,4		32,1
			34,8		31,6		29,9
	47,5		37,6		34,5		32,8
	51,8		40,9		38,3		35,6		38,2
	57,6				42,5		38,6		40,7
	64,1		48,2		48,3		41,5		43,2
	76,9		54,9		55,2		45,1		45,8
	99,8		62,9		62,4
	108,8		74,9		74,31		53,4		54,2
	114,9		92,1				57,7		59,8
	119,8				100,6		63,7		75,8
			106,3				70,1		82,5
			111,8				97,5		102,3
			115,9				103,8		113,3
							108,4
							112,5
							116,9

Для анализа построем заводскую характеристику и эксплутационные характеристики, получим значения КПД и потерь мощности для значений мощности от 0 до 100 МВт с шагом 10 МВт для каждого ГА.

 

1.2.2 Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 2013 г. (табл 1.4, граф1.2)

/ исправленные значения/

 

Таблица 1.4. Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 2013 г.

N,МВт	∆Nга3,МВт	∆Nга4,МВт	∆Nга5,МВт	∆Nга8,МВт	∆Nга10,МВт
	9,20	10,20	9,50	9,50	10,50
	8,50	9,00	8,20	8,90	9,80
	8,00	8,47	7,50	8,50	9,50
	7,82	8,59	7,10	8,20	9,09
	8,17	8,54	7,38	8,49	8,94
	8,41	9,22	7,97	8,66	8,65
	8,66	10,04	8,42	8,70	8,95
	9,09	10,80	8,94	8,66	9,55
	9,89	11,95	9,89	9,89	10,91
	11,12	13,45	11,71	11,12	12,78
	12,39	16,00	13,64	12,89	14,82

1.2.3 Заводская характеристика гидроагрегата. (табл 1.5), (табл. 1.6)

 

/Получим значения для напора 20,5м с заводской экплуатационной характеристики ГА (рис 2.2)/

Заводская хар. Гидротурбина Табл. 1.5

КПДт,%	Nт,МВт
	38,1
92,5	42,4
	48,8
	84,5
92,5	95,8
	104,7

 

 

 

Заводская характеристикагидроагрегата Табл. 1.6

Na=Nг, МВт	КПДг, %	Nт, МВт	КПДт %	КПДа, %	∆Nга.
0,1		1,00	11,36	1,14	8,7
		13,33	78,33	58,75	7,02
	92,5	21,62	86,62	80,13	4,96
	94,6	31,71	90,96	86,05	4,86
	95,7	41,80	92,43	88,46	5,22
	96,3	52,25	93,00	89,56	5,83
	96,7	62,31	93,00	89,93	6,72
		72,39	93,00	90,21	7,6
	97,2	82,47	93,00	90,40	8,5
	97,3	92,59	92,64	90,14	9,84
	97,4	102,77	92,11	89,71	11,47

 

Построем их графики:

Граф. 1.1 Граф. 1.2

Граф. 1.3 Граф. 1.4

Граф. 1.5 Граф. 1.6

Граф. 1.7 Граф. 1.8

Граф. 1.9

Вывод:

Сравнивая энергетических характеристик ГА на примере рабочих характеристик ГА Воткинской ГЭС по данным заводской характеристики и характеристик, полученных путём натурных испытаний в 1996 и 2013 г.г, потери мощностей почти одиноковые при рабочих мощностей до 70 МВт. А После 70МВт, потери мощности 2013ого года уменьшились с 1966-ого года.Это может быть из-за предсказа экплуатиционных характеристик 1996-ого года чтобы получить их зависимость до 100 МВт рабочей мощности. То они потери 1996-ого года приблизительные. Из этого можно сделать вывод что КПД гидроагрегатов Воткинсковой Станции не ухудшились в течение этих времени.

ФГБОУ ВПО

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

 

Курсовой проект

по курсу
Управление и эксплуатация ГЭУ

«Планирование суточного режима работы ГЭС»

 

Выполнила: Энх-Амгалан Ц.

Группа: Э-15м-16

Преподаватель: Васьков А.Г.

 

Москва 2016

1. Состав проекта

Впроекте рассматривается планирование режима работы агрегатов русловой ГЭС при условии, что потери энергии в основных элементах гидравлической и электрической схем приведены к гидроагрегату и учтены в его характеристиках, включенных всостав исходной информации.

Проект включает в себя решение следующих задач:

1.1 Построение основных энергетических характеристик гидроагре­гата, анализ их достоверности и согласование с теоретическим описанием процесса в агрегате.

1.2 Анализ изменчивости энергетических характеристик ГА на примере рабочих характеристик ГА Воткинской ГЭС по данным заводской характеристики и характеристик, полученных путём натурных испытаний в 1996 и 2013 г.г

1.3 Выбор порядка включения в работу агрегатов по визуальным оценкам экономичности их работы.

1.4 Построение эквивалентной энергетической характеристики ГЭС при условии равномерного распределения активной мощности между агрегатами графо-аналитическим способом.

1.5 Построение оптимальной по критерию минимума потерь активной мощности в агрегатах энергетической характеристики ГЭС.

1.6 Составление суточного плана работы ГЭС на основе заданного почасового графика изменения активной мощности ГЭС с использованием полученных характеристик ГЭС.

1.7 Определение отчетных показателей работы ГЭС за сутки.

1.8 Обоснование и выбор режима работы агрегатов.

 

Исходные данные

Номера гидроагрегатов Воткинской ГЭС
Напор: 20,5 м

 

 

2. Исходная информация

- Рабочие характеристики агрегатов при постоянном напоре в 1996 г. /пр.(табл.2.1)

Таблица 2.1

 

- Эксплуатационные характеристики агрегатов в 2003 г. /пр.(рис 2.1.)

Рис 2.1 Эксплуатационные характеристика агрегата №3 Воткинской ГЭС

- Заводская экплуатационная характеристика ГА (рис 2.2)

Рис 2.2 Заводская эксплуатационная характеристика ГА Воткинской ГЭС с гидротурбиной ПЛ-661

Рис 2.3. Зависимость КПД гидрогенератора Воткинской ГЭС от нагрузки

- Почасовой график активной мощности ГЭС (табл.2.2)

Таблица 2.2. График нагрузки ГЭС
t, час	0-7	7-8	8-10	10-11	11-13	13-15	15-18	18-20	20-22	22-23	23-24
PГЭС, МВт

 

- Данные о состоянии оборудования (табл. 2.3)

Таблица 2.3. Информация о состоянии оборудования

ГА
ГА/по варианту/
Расход ресурса выключателя, %
Расход ресурса подпятника, %

- Плановая величина резерва активной мощности ГЭС Nрез = 80 МВт;

- Ограничения по расходу воды через ГЭС Q=800м3/с;

- Степень износа подпятников ГА (по убыванию износа): 1, 3, 4, 2, 5. /по варианту: 3,4,8,10,5

 

3. Результирующая информация

По результатам выполнения курсового проекта необходимо выполнить анализ следующих полученных результатов:

- суточные планы работы ГЭС при различных критериях оптимальности;

- ожидаемые технико-экономические показатели рассмотренных планов.

1.1 Построение основных энергетических характеристик гидроагре­гата, анализ их достоверности и согласование с теоретическим описанием процесса в агрегате.

1.1.1 Рабочие характеристики гидроагрегатов при данном напоре Н=20,5м. (табл 1.1, граф1.3)

/При этом напоре данных нет, т.к приблизительно расчитаем, используя рабочие характеристики 1996 года при напоре 20м 21м./

 

Таблица.1.1 Рабочие характеристики гидроагрегатов при напоре 20,5м.в1996г.

ГА №3	ГА № 4	ГА №5	ГА №8	ГА №10
КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт
	20,7	73,0	23,0		13,58		13,8		21,40
	23,0	74,0	24,4		15,81		14,8		22,79
	24,9	75,0	25,7		18,14		16,0		24,05
	27,2	76,0	27,0		20,93		17,3		25,33
	29,5	77,0	28,4		23,49		18,8		26,76
	31,9	78,0	29,9		26,28		20,5		28,37
	34,4	79,0	31,9		29,07		22,3		29,83
	37,2	80,0	34,2		31,86		24,5		31,64
	40,0	81,0	37,0		35,12		26,8		33,49
	43,5	82,0	40,7		38,61		29,3		35,81
	47,4	83,0	44,7		43,26		32,0		37,91
	52,3	84,0	49,3		48,84		34,8		40,23
	57,7	85,0	54,9		54,50		37,5		42,56
	66,2	86,0	66,3		62,19		40,8		45,35
	78,3				76,09		44,5		48,60
							48,3		52,56
							52,3		59,54
							57,3		75,96
							62,8
							69,8
							83,0

 

1.1.2 Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 1996 г.

Для построения основных энергетических характеристик гидроагрегата исходные данные необходимо представить в соответствующем виде. Путем линейной интерполяции исходных данных (табл. 2.1) и формулы потери мощности (1) получим значения КПД и потерь мощности для значений мощности от 0 до 100 МВт с шагом 10 МВт для каждого ГА (табл.1.2, граф1.1). Исправляем их теоритические значения, подходявщие на практике.

 

(1)

 

 

Таблица 1.2. Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 1996 г.

N,МВт	∆Nга3,МВт	∆Nга4,МВт	∆Nга5,МВт	∆Nга8,МВт	∆Nга10,МВт
	9,60	9,90	8,65	9,35	10,19
	8,69	9,23	7,86	8,52	9,61
	7,90	8,68	7,07	7,69	9,03
	7,87	8,43	6,88	7,54	8,91
	8,19	8,88	7,44	7,76	8,77
	8,45	9,43	7,92	8,13	8,57
	8,73	10,18	8,38	8,48	8,94
	9,23	10,92	9,00	8,65	9,89
	9,99	12,27	10,29	9,89	11,43
	11,81	14,41	12,27	11,58	13,45
	14,16	16,55	14,94	13,64	15,74

1.2 Анализ изменчивости энергетических характеристик ГА на примере рабочих характеристик ГА Воткинской ГЭС по данным заводской характеристики и характеристик, полученных путём натурных испытаний в 1996 и 2013 г.г

1.2.1 Рабочие характеристики гидроагрегатов. (табл 1.3, граф1.4)

/Получим значения от исходных эксплутационных характеристик в 2013г. пр (рис 2.1)/

Таблица.1.3 Рабочие характеристики гидроагрегатов при напоре 20,5м.в 2013г.

ГА №3	ГА №4	ГА №5	ГА №8	ГА №10
КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт	КПДга,%	N,МВт
	20,2		20,8		10,9		14,1		20,1
	22,8				12,5		15,4		21,8
	24,9				14,2		16,4		22,8
	27,4		24,2		16,1		17,7		24,2
	29,2		25,6		18,5		19,3		25,6
	31,8		26,6		20,9		20,9		27,3
	34,2		28,4				22,7		28,6
			30,6						30,5
	39,9		32,4		28,6		27,4		32,1
			34,8		31,6		29,9
	47,5		37,6		34,5		32,8
	51,8		40,9		38,3		35,6		38,2
	57,6				42,5		38,6		40,7
	64,1		48,2		48,3		41,5		43,2
	76,9		54,9		55,2		45,1		45,8
	99,8		62,9		62,4
	108,8		74,9		74,31		53,4		54,2
	114,9		92,1				57,7		59,8
	119,8				100,6		63,7		75,8
			106,3				70,1		82,5
			111,8				97,5		102,3
			115,9				103,8		113,3
							108,4
							112,5
							116,9

Для анализа построем заводскую характеристику и эксплутационные характеристики, получим значения КПД и потерь мощности для значений мощности от 0 до 100 МВт с шагом 10 МВт для каждого ГА.

 

1.2.2 Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 2013 г. (табл 1.4, граф1.2)

/ исправленные значения/

 

Таблица 1.4. Основные энергетические характеристики агрегатов ГЭС в 2013 г.

N,МВт	∆Nга3,МВт	∆Nга4,МВт	∆Nга5,МВт	∆Nга8,МВт	∆Nга10,МВт
	9,20	10,20	9,50	9,50	10,50
	8,50	9,00	8,20	8,90	9,80
	8,00	8,47	7,50	8,50	9,50
	7,82	8,59	7,10	8,20	9,09
	8,17	8,54	7,38	8,49	8,94
	8,41	9,22	7,97	8,66	8,65
	8,66	10,04	8,42	8,70	8,95
	9,09	10,80	8,94	8,66	9,55
	9,89	11,95	9,89	9,89	10,91
	11,12	13,45	11,71	11,12	12,78
	12,39	16,00	13,64	12,89	14,82

1.2.3 Заводская характеристика гидроагрегата. (табл 1.5), (табл. 1.6)

 

/Получим значения для напора 20,5м с заводской экплуатационной характеристики ГА (рис 2.2)/

Заводская хар. Гидротурбина Табл. 1.5

КПДт,%	Nт,МВт
	38,1
92,5	42,4
	48,8
	84,5
92,5	95,8
	104,7

 

 

 

Заводская характеристикагидроагрегата Табл. 1.6

Na=Nг, МВт	КПДг, %	Nт, МВт	КПДт %	КПДа, %	∆Nга.
0,1		1,00	11,36	1,14	8,7
		13,33	78,33	58,75	7,02
	92,5	21,62	86,62	80,13	4,96
	94,6	31,71	90,96	86,05	4,86
	95,7	41,80	92,43	88,46	5,22
	96,3	52,25	93,00	89,56	5,83
	96,7	62,31	93,00	89,93	6,72
		72,39	93,00	90,21	7,6
	97,2	82,47	93,00	90,40	8,5
	97,3	92,59	92,64	90,14	9,84
	97,4	102,77	92,11	89,71	11,47

 

Построем их графики:

Граф. 1.1 Граф. 1.2

Граф. 1.3 Граф. 1.4

Граф. 1.5 Граф. 1.6

Граф. 1.7 Граф. 1.8

Граф. 1.9

Вывод:

Сравнивая энергетических характеристик ГА на примере рабочих характеристик ГА Воткинской ГЭС по данным заводской характеристики и характеристик, полученных путём натурных испытаний в 1996 и 2013 г.г, потери мощностей почти одиноковые при рабочих мощностей до 70 МВт. А После 70МВт, потери мощности 2013ого года уменьшились с 1966-ого года.Это может быть из-за предсказа экплуатиционных характеристик 1996-ого года чтобы получить их зависимость до 100 МВт рабочей мощности. То они потери 1996-ого года приблизительные. Из этого можно сделать вывод что КПД гидроагрегатов Воткинсковой Станции не ухудшились в течение этих времени.

Выбор порядка включения в работу агрегатов по визуальным оценкам экономичности их работы.

Осуществляется на основании анализа характеристик потерь мощности гидроагрегатов , рассчитанных в предыдущем разделе.

Мощность ГЭС определяет количество работающих агрегатов следующим образом:

0< N_ГЭС <100 МВт ― ;

100< N_ГЭС <200 МВт ― ;

200< N_ГЭС <300 МВт ― ;

300< N_ГЭС <400 МВт ― ;

400< N_ГЭС <500 МВт ― .

Метод построения.

Для каждого значения N_ГЭС по условию равномерного распределения мощности между агрегатами определяется мощность каждого агрегата:

.

По характеристикам потерь мощности агрегатов в соответствии с критерием минимума потерь мощности ГЭС визуально определяется состав работающих агрегатов, а также потери каждого агрегата и ГЭС в целом .