Search

На конкретном примере показаны особенности протекания переходных процессов на ГЭС с турбинами двойного регулирования. Приводятся рекомендации по выбору режимов движения регулирующих органов для снижения отрицательных осевых усилий, действующих на рабочее колесо турбины, что может приводить к подбросу агрегата и другим опасным явлениям в агрегатных блоках ГЭС., A concrete example shows the features of the transient processes at a hydroelectric power station with dual-control turbines. Recommendations are given on the choice of modes of movement of regulatory bodies to reduce the negative axial forces acting on the turbine impeller, which can lead to the tossing of the unit and other dangerous phenomena in the aggregate blocks of hydroelectric power plants., Гидротехническое строительство, Выпуск 2 2023, Pages 15-18

Целью дипломного проекта является проектирование проточной части гидротурбины на основе Ð¸ÑÑ Ð¾Ð´Ð½Ñ‹Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ . Сначала выберите размер и модель гидротурбины через Ð¸ÑÑ Ð¾Ð´Ð½Ñ‹Ðµ данные. По максимальному и минимальному напору, мы выбрали радиально-осевую гидротурбину PO230.Тогда пройдите универсальная Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸ÐºÐ° гидротурбины РО 230/833-в-63, мы выбрали расчетную точку для определения диаметра рабочего колеса гидротурбины и частоты вращения гидротурбины. По средством расчета выбора и соответствующего анализа условий эксплуатации строится исчерпывающая Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ°Ñ кривая работы гидравлической гидротурбины. При условии удовлетворения выбранной конструкции была, выполнена гидравлическая конструкция спиральной камеры гидротурбины, выбран профиль лопатки направляющего аппарата и определены его силовые Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸ÐºÐ¸, конструкция отсасывающей трубы и очертания проточной части в области рабочего колеса. гидротурбина была нарисована, включая ÑÑ ÐµÐ¼Ñƒ разреза гидротурбины. Затем путем расчетов и анализа делается вывод, что модель гидравлической гидротурбины PO230 возможна. В Ð¿Ñ€ÐµÐ´ÐµÐ»Ð°Ñ Ð´Ð¾Ð¿ÑƒÑÑ‚Ð¸Ð¼Ð¾Ð³Ð¾ диапазона погрешности по Ð¸ÑÑ Ð¾Ð´Ð½Ñ‹Ð¼ данным，строится исчерпывающая Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ°Ñ кривая работы гидравлической гидротурбины. По Ñ Ð°Ñ€Ð°ÐºÑ‚ÐµÑ€Ð¸ÑÑ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¾Ð¹ кривойможно построить теоретическую модель гидротурбины PO 230. Этот проект в основном выполнил проектную задачу и достиг ожидаемой цели проектирования, The purpose of the thesis project is to design the flow part of a water turbine based on the input data. First select the size and model of the water turbine through the input data. According to the maximum and minimum head, we chose the radial-axial hydraulic turbine PO230.Then pass the universal characteristic of the hydraulic turbine RO 230/833-v-63, we chose the design point to determine the diameter of the impeller of the hydraulic turbine and the speed of the hydraulic turbine. By means of the calculation of the choice and the corresponding analysis of operating conditions, an exhaustive characteristic curve of the hydraulic turbine operation is built. The hydraulic design of the spiral chamber of the turbine has been made, the profile of the guide vane has been selected and its power characteristics, the design of the suction pipe and the outline of the flow part in the area of the impeller have been determined. the hydraulic turbine has been drawn, including the sectional diagram of the turbine. It is then concluded by calculation and analysis that the PO230 hydraulic hydraulic turbine model is feasible. An exhaustive characteristic curve of the operation of the hydraulic turbine is constructed within the allowable error range of the input data. It is possible to build a theoretical model of the hydraulic turbine PO 230 on the basis of the characteristic curve. This project has basically fulfilled the design task and achieved the expected design goal.

Для распознавания состояния гидроагрегата в условиях ограниченной информации, полученной в процессе его эксплуатации, используются различные подходы. При обнаружении или прогнозировании неисправного состояния необходимо провести корректировку настроек в системе управления агрегатом. Традиционно для регулирования гидротурбин используются системы автоматического управления, включающие в себя ПИД-регуляторы. Регулятор сообщает рабочим органам гидротурбины управляющее воздействие, получаемое из сигнала рассогласования. В настоящей работе при разработке адаптивного регулятора гидротурбины использовались нейросетевые методы. В статье приводятся результаты разработки и модельных испытаний адаптивного регулятора гидроагрегатас нейросетевым блоком. Полученные результаты демонстрируют эффективность настройки коэффициентов ПИД-регулятора с помощью нейронной сети. Недостатком разработанной системы регулирования является необходимость многократного изменения уставки при настройке коэффициентов. Предложены направления дальнейшей работы по совершенствованию регулятора., Various approaches are used to recognize the condition of a hydraulic turbine with limited information obtained during its operation. If a faulty condition is detected or predicted, it is necessary to adjust the settings in the control system of the hydraulic turbine. Traditionally, automatic control systems that include PID controllers are used to regulate hydraulic turbines. The controller transmits the control action derived from the error value to the operating assemblies of the hydraulic turbine. In this article, neural network methods were used to develop an adaptive hydraulic turbine controller.The article presents the results of development and model tests of adaptive controller, which includes a neural network unit.The obtained results demonstrate the efficiency of PID controller coefficients adjustment using a neural network.The disadvantage of the developed control system is the multiple setpoint changes during coefficient tuning. The directions of further work to improve the controller are suggested., Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, Выпуск 5 2021

Тема выпускной работы «Установка гидротурбин на трубопроводы с избыточным давлением». В настоящее время мегаполисы, крупные и малые города, деревни и села, промышленные и сельскохозяйственные предприятия в разных географических точках света нуждаются в стабильной, доступной по цене и экологичной энергии. Гидравлические турбины, устанавливаемые в напорные трубопроводы, могут обеспечить потребителей как в частных домашних хозяйствах, так и в промышленной сфере, транспорте и снабжении малых населенных пунктов. В связи с этим, расчет, конструирование и эксплуатация подобного рода гидравлических турбин, обеспечивающих повышение технического и экономического потенциалов гидроэнергетики малых каналов, напорных трубопроводов и гидротехнических сооружений, снижающих капитальные затраты на возведение плотин и восстановление ранее существовавших малых ГЭС, ускоряющих решение проблемы электроснабжения отдаленных локальных потребителей, а также снижающих нагрузку на объединенные электросети – это перспективное направление развития малой энергетики. В работе рассмотрены современные решения, связанные с применением турбин для напорных трубопроводов, учитывающие современный мировой опыт конструирования и эксплуатации гидравлических машин данного типа. Приведены характеристики и описания конструкций агрегатов, рассмотрена экономическая составляющая изготовления агрегата., The theme of the master's thesis is “Installing hydraulic turbines on pipelines with overpressure”. Currently, megacities, large and small cities, villages and villages, industrial and agricultural enterprises in different geographic points of the world need stable, affordable and ecological energy. Hydraulic turbines installed in pressure pipelines can provide consumers both in private households and in the industrial sphere, transport and supply of small settlements. In this regard, the calculation, design and operation of such kind of hydraulic turbines, providing increased technical and economic potentials of hydropower of small channels, pressure pipelines and hydraulic structures, reducing capital costs for the construction of dams and restoration of existing small hydropower plants, accelerating the solution of the problem of power supply to remote local consumers, as well as reducing the load on the united power grids - this is a promising direction for the development of small energy. The paper discusses modern solutions related to the use of turbines for pressure pipelines, taking into account modern world experience in the design and operation of hydraulic machines of this type. The characteristics and descriptions of the design of the units are given, the economic component of the manufacture of the unit is considered.

Данная работа посвящена исследованию двух вариантов технической части проекта по реконструкции ГЭС Нива-2, предусматривающего строительство нового станционного узла для дополнительного агрегата. На основе практических и методических рекомендаций в работе был проведён выбор основных параметров двух типов гидротурбин по их номенклатурным универсальным характеристикам. Сделано сравнение полученных данных и выбран оптимальный вариант оборудования по энергетическим параметрам, кавитационным качествам и объёмам работ на модернизацию. Построены эксплуатационные характеристики выбранных гидротурбин, проведены расчёты основных элементов проточной части и построены эскизы спиральных камер со статором, рабочих колёс, лопаток направляющего аппарата с его кинематической схемой и отсасывающих труб. На основе этих эскизов построены общие эскизы проточных частей, а также построены параметрические 3D-модели выбранных ГТ в программном комплексе SolidWorks. На основании полученных результатов можно проводить дальнейшее уточнение характеристик и выбор вспомогательного оборудования, можно оценить прочностные характеристики агрегата, разработать технические решения по компоновке гидрогенерирующего оборудования в составе ГУ., The given work is devoted to the research of two options for the technical part of the project for the reconstruction of the Niva-2 hydroelectric power station, which provides for the construction of a new station for an additional hydraulic unit. Based on practical and methodological recommendations, a selection was made of the main parameters of two types of hydraulic turbines according to their nomenclature universal characteristics. A comparison of the data obtained is made and the optimal equipment option is selected according to energy parameters, cavitation qualities and the amount of modernization work. The operational characteristics of the selected hydraulic turbines were built, the main elements of the flow part were calculated, and sketches of the spiral chamber with a stator, vanes of the guide apparatus with a kinematic scheme, an impeller, and a suction pipe were constructed. Based on these sketches, a general sketch of the flow passage was built, as well as its parametric 3D model in the SolidWorks software package. Based on the results obtained, it is possible to further refine the characteristics and the choice of auxiliary equipment, you can evaluate the strength characteristics of the unit, develop technical solutions for the layout of the hydro-generating equipment as part of the hydroelectric complex.

На гидроэлектростанциях с высоким напором, использующих энергию горных рек широко применяются гидротурбины радиально-осевого типа. Как правило, из-за высокой концентрации взвешенных наносов в горных реках, ресурс гидротурбин данного типа определяется в основном фактором эрозионного износа. Как при новом строительстве, так и при проведении реконструкций и модернизаций таких ГЭС с установкой нового оборудования, важно учесть опыт предыдущей эксплуатации подобных энергообъектов. В работе применяется метод численного моделирования двухфазного течения в высоконапорной радиально-осевой гидротурбине малой быстроходности для оценки плотности эрозионного износа лопастей рабочего колеса по модели Табакова-Гранта на разных режимах работы с разным расходом наносов в потоке. Показано, что величина эрозионного износа в основном связана с величинами местных скоростей потока, наиболее повреждаемыми областями является входная и выходная кромки лопасти, а также сторона давления лопасти. Подтверждено, что величина плотности эрозионного износа имеет прямую линейную зависимость от величины расхода наносов, поступающих в проточную часть гидротурбины. Определено, что в данных условиях применение нержавеющей стали вместо обычной углеродистой может не сказаться гарантированно в лучшую сторону на времени между капитальными ремонтами и, как следствие, объеме выработки электроэнергии ГЭС., Francis turbines are a common solution for high head hydraulic power plants using mountain rivers energy. Due to a high concentration of sediments in such rivers, a lifetime of hydraulic turbines of this type is determined mainly by erosion wear factor. Considering previous operation experience of power plants of this type is important in new construction or reconstruction, modernization of hydraulic power plants and installation of new equipment. The article presents the numerical simulation analysis of a two-phase flow in a high head Francis turbine operating at a low specific speed to evaluate erosion wear of runner blades using Tabakoff-Grant model at various operating modes and sediment mass flow rates. We show that the value of erosion wear is mainly associated with the values of local flow rates, the most damaged areas are the leading and trailing edges of the blade, as well as the pressure side of the blade. The results confirm the linear dependence of Francis turbine runner blade erosion on the amount of sediments. We determined that the new hydraulic equipment made of stainless steel instead of regular carbon cast steel may not sufficiently increase intervals between overhauls.

The paper contains analysis the possibility of using hydraulic turbines in water supply systems and shows the design of a research stand for the study of hydraulic turbines for use in water supply systems В работе проанализирована возможность применения гидравлических турбин в водопроводных системах и приведена конструкция исследовательского стенда по исследования гидравлических турбин для работы в водопроводных системах.

The problem of optimization of hydropower plant performance is considered in this paper. A new method of calculation of optimal load-sharing is proposed. The method is based on application of incremental water flow curves representing relationship between the per unit increase of water flow and active power. The optimal load-sharing is obtained by solving the nonlinear equation governing the balance of total active power and the station power set point with the same specific increase of water flow for all turbines. Unlike traditional optimization techniques, the solution of the equation is obtained without taking into account unit safe operating zones. Instead, if calculated active power of a unit violates the permissible power range, load-sharing is recalculated for the remaining generating units. Thus, optimal load-sharing algorithm suitable for digital control systems is developed. The proposed algorithm is implemented in group active power controller in Novosibirsk hydropower plant. An analysis of operation of group active power controller proves that the application of the proposed method allows obtaining optimal load-sharing at each control step with sufficient precision.

This article discusses the ways of generating electricity in the water supply and water disposal system with the help of the annex of small hydroelectric power stations, the experience of the world use of these systems is given, and our own example of the utilization of hydraulic energy at the spillway of the Uralelement enterprise in the city of Verkhny Ufaley, Chelyabinsk region. В статье рассмотрены способы выработки электроэнергии в системе водоснабжения и водоотведения при помощи пристроя малых ГЭС, приведен опыт мирового использования данных систем, а также рассмотрен собственный пример утилизации гидравлической энергии на водосбросе предприятия ОАО «Уралэлемент» в г. Верхний Уфалей Челябинской области.

В данной работе выполнены водноэнергетические расчеты, подбор типа и параметров гидротурбины и оценка экономической эффективности проекта Верхнекамской ГЭС. Для проведения водноэнергетических расчетов были смоделированы данные по расходам для Верхнекамского гидроузла, построены интегральная кривая стока и кривая обеспеченности зарегулированной мощности. На основании водноэнергетических расчетов были определены гарантированная мощность, установленная мощность, среднегодовая выработка электроэнергии, число часов использования установленной мощности, затем был подобран тип гидротурбины и диаметр рабочего колеса. Проведена оценка показателей эффективности инвестиционного проекта., In this project was completed water-powered calculation, selection of type and parameters of hydraulic turbine and evaluation of the economic efficiency of the project Verkhnekamskaya HPS. To conduct water-powered calculations were simulated expenditure data for the Verkhnekamskaya hydro-power station, built integral curve of the flow and frequency curve regulated capacity. Based on the water-powered calculations assured capacity, installed capacity, average annual power generation, hours of use installed capacity, then was picked up by type of hydraulic turbine and diameter of the hydraulic turbine runner. The assessment of efficiency factors of the investment project is carried out.

В роботі розглянуті питання розробки і впровадження нової ефективної системи автоматичного регулювання гідротурбіни, яка суттєво зменшує всі види статичних та динамічних похибок і, тим самим, підвищує точність регулювання і якість виробленої електроенергії. Реальна система заснована на методі структурно-параметричного синтезу регулятора частоти та потужності гідротурбіни на основі обернених задач динаміки., В работе рассмотрены вопросы разработки и внедрения новой эффективной системы автоматического регулирования гидротурбины, которая существенно уменьшает все виды статических и динамических погрешностей и, тем самым, повышает точность регулирования и качество производимой электроэнергии. Реальная система основана на методе структурно-параметрического синтеза регулятора частоты и мощности гидротурбины на основе обратных задач динамики., This paper gives consideration to the issues of the development and implementation of a new effective system for the automatic control of the hydraulic turbine, which considerably reduces all types of statistical and dynamic errors and thus increases the accuracy of control and the quality of produced electric power. The real system is based on the method of structural-&-parametric synthesis of the power and frequency regulator of the hydraulic turbine on the basis of the inverse problems of the dynamics. The use of the electronic regulator synthesized on the principles of the inverse problems of the dynamics provides the compensation of all types of statistical and dynamic errors of the electric and hydraulic servo drive and allows for their maximum operation speed that corresponds to the maximum level of the energy potential of the system. To compensate the statistical and dynamic errors of the control system we recommended using the structure of astatic quick-speed regulator designed on the principles of the inverse problems of the dynamics of the control object.

В работе рассмотрены вопросы разработки и внедрения новой эффективной системы автоматического регулирования гидротурбины, которая существенно уменьшает все виды статических и динамических погрешностей и, тем самым, повышает точность регулирования и качество производимой электроэнергии. Реальная система основана на методе структурно-параметрического синтеза регулятора частоты и мощности гидротурбины на основе обратных задач динамики. This paper gives consideration to the issues of the development and implementation of a new effective system for the automatic control of the hydraulic turbine, which considerably reduces all types of statistical and dynamic errors and thus increases the accuracy of control and the quality of produced electric power. The real system is based on the method of structural-&-parametric synthesis of the power and frequency regulator of the hydraulic turbine on the basis of the inverse problems of the dynamics. The use of the electronic regulator synthesized on the principles of the inverse problems of the dynamics provides the compensation of all types of statistical and dynamic errors of the electric and hydraulic servo drive and allows for their maximum operation speed that corresponds to the maximum level of the energy potential of the system. To compensate the statistical and dynamic errors of the control system we recommended using the structure of astatic quick-speed regulator designed on the principles of the inverse problems of the dynamics of the control object.

Специалистами ПАО "Турбоатом" разработана программа натурного обследования закладных частей гидротурбин, которые отработали нормативный ресурс, проработав 45-ть и более лет. Программа регламентирует объём обследования и порядок контроля элементов проточного тракта, оценку их технического состояния и назначение необходимых ремонтно-восстановительных работ. Программа натурного обследования закладных частей гидротурбины реализована при модернизации гидротурбин Новосибирской ГЭС. Over the past few years the quantity of HPP’s equipment operating beyond the end of its statutory service life has grown, therefore its piecemeal replacement and reconstruction are performed. The scope of work on hydraulic turbine reconstruction includes, in addition to replacement, the use of the existing turbine assembly units, particularly embedded parts. PJSC Turboatom’s technicians developed the field inspection program of embedded parts of the hydraulic turbines which had been in operation for 45 years or more and the service life of which has expired.

Приведено описание основного и вспомогательного оборудования энергокавитационного стенда ЭКС-100 гидротурбинной лаборатории ОАО «Турбоатом». Показано, что гидравлические характеристики стенда и применяемых средств измерения, а также используемые процедуры градуировок первичных датчиков обеспечивают точность измерений, отвечающих требованиям кода модельных приемо-сдаточных испытаний гидротурбин и обратимых гидромашин IEC 60193., Наведено опис основного та допоміжного обладнання енергокавітаційного стенду ЭКС-100 гідротурбінної лабораторії ВАТ «Турбоатом». Показано, що гідравлічні стенди і засоби вимірювання, що застосовуються, а також застосовані процедури градуювання первинних датчиків забезпечують точність вимірювань, які відповідають вимогам коду модельних прийомо-здавальних випробувань гідротурбін та оборотних гідромашин IEC 60193., The description of the main and auxiliary equipment of the ЭКС-100 Power-cavitation test rig of OJSC Turboatom’s hydraulic turbine laboratory is given. The test rig is an installation with a closed circuit of water circulation. The selective tests as well as acceptance tests of hydraulic turbines, pumps and reversible hydraulic machines are performed at the test rig. During the testing the energy, cavitation, pulsation, power, erosion characteristics of water passages of model hydraulic machines are registered as well as the whole work package in the scope specified by the IEC 60193 Code of the model acceptance test of hydraulic turbines and reversible hydraulic machines. The broad operational capabilities of the test rig, steady operation, equipment with miscellaneous devices and means of their calibration, automated measuring system and mathematical treatment of results allow to obtain the hydraulic machine models’ characteristics with a high degree of reliability, provide adherence to the modeling criteria stipulated by the international IEC60193 Code and other requirements applicable to acceptance tests. It is demonstrated that the hydraulic characteristics of the test rig and applicable measuring equipment as well as used graduation procedures of primary detectors provide a precision of measurements corresponding to the requirements of IEC 60193 Code of the model acceptance test of hydraulic turbines and reversible hydraulic machines. The test rig has a calibration certificate and is officially accepted by means of comparison tests of the same hydraulic model turbines at the laboratories of NEL (Great Britain) and СКD Blansko (Czech Republic), during those tests a fine precision is obtained.

The results of using the methods for mathematical modeling of computational investigation of viscous incompressible flows in vertical-axial Kaplan turbine and radial-axial pump turbines settings are presented.The flow modeling has been made based on numerical integration of the Reynolds equations with an additional term containing the artificial compressibility. The SST Menter differential twoparameter model was used to take into account turbulent effects. The mathematical model has been implemented in the FlowER-U software complex.The analysis of calculations results allowed obtaining new data on the spatial flow structure and power losses, determining the flow features in each element. A satisfactory agreement of calculations and experimental data has been obtained, based on which the possibility of applying the FlowER-U software complex for developing and improving turbine settings of hydraulic turbines has been defined, Представлены результаты использования методов математического моделирования для расчетных исследований пространственных вязких течений жидкости в проточных частях гидромашин. Математическая модель основа на численном интегрировании уравнений Рейнольдса с замыкающей двухпараметрической моделью турбулентности SST Ментера. Приведен анализ и сравнение расчетных и экспериментальных данных., Наведено результати використання методів математичного моделювання для розрахункових досліджень просторових в'язких течій рідини в проточних частинах гідромашин. Математична модель базується на чисельному інтегруванні рівнянь Рейнольда, які замикаються двопараметричною моделлю турбулентності SST Ментера. Надано аналіз та порівняння розрахункових та експериментальних даних.

Выполнен анализ процесса пульсаций давления в гидротурбинах, составлена классификация отдельных компонентов. Рассмотрена физическая модель возникновения и движения вихревого жгута в отсасывающей трубе гидротурбины. Приведены результаты экспериментальных исследований полей давления за рабочим колесом модельной гидротурбины и зависимости частоты жгутовых пульсаций давления от приведенного расхода. The analysis of pressure pulsations process in hydraulic turbines and classification of their some components is made. The physical model of vortex rope formation and movement in a hydraulic turbine draft tube is considered. The experimental studies results of pressure pulsations fields behind the model water wheel and dependence of vortex pressure pulsations frequency are given

У представленій роботі розглядаються питання утилізації надлишкової гідравлічної енергії завдяки використанню приводних і рекуперативних гідротурбін. Проводиться аналіз можливих схем використання турбінного приводу з використанням методики макромоделювання для оцінки енергетичної ефективності мережі. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/17356 В представленной работе рассматриваются вопросы утилизации избыточной гидравлической энергии благодаря использованию приводных и рекуперативных гидротурбин. Проводится анализ возможных схем использования турбинного привода с использованием методики макромоделирования для оценки энергетической эффективности сети. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/17356 In this paper discusses utilization excess energy through the use of hydraulic drive and regenerative turbines. The analysis of the possible schemes of the turbine drive using the technique to assess macromodelling energy efficiency of the network. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/17356