МЕРКЕ ГЭС ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТТЕР

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 43 бет
Таңдаулыға:

Қaзaқстaн Рeспyбликaсы Білім жәнe ғылым министрлігі Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық yнивeрситeті Физикa-тeхникaлық фaкyльтeт
Жылyфизикa жәнe тeхникaлық физикa кaфeдрaсы

ДИПЛOМДЫҚ ЖҰМЫС

Тaқырыбы: Мерке ГЭО-2 агрегаттарын жаңғырту 5В071700 - Жылуэнергетика мaмaндығы бойынша

Oрындaғaн: Шашубай Б.У.

Ғылымижeтeкші: Байжуманов К.Д. Т.ғ.к., аға оқытушы

Қoрғayғa жібeрілді:

Хaттaмa № , 2020 ж.

Кaфeдрa мeңгeрyшісі Бөлeгeнoвa С.Ә.

Нoрмoбaқылay Асембаева М.К.

Aлмaты, 2020 ж

ТҮЙІНДЕМЕ

Дипломдық жұмыстың көлемі 42 бет, 24 сурет, 13 кесте, 41 формула, 26 дереккөзден тұрады.
ГИДРОЭЛЕКТР СТАНЦИЯ, ЖАҢҒЫРТУ, ГИДРОЦИКЛОН, ТУРБИНА, ГИДРОТУРБИНА, ҚҰБЫР, ШЫҒЫН, ҚҰМ.
Мақсаты: Жамбыл облысы Мерке ауданында шағын өзендердің гидроэнергетикалық ресурстарын пайдалана отырып, ГЭС агрегатын өңдеу, жаңғырту болып табылады.
Зерттеу нысаны − Мерке гидроэлектр станциясы.
Пән − айналмалы әсердің көмегімен гидроэлектр станцияның тазарту схемасына гидроциклонды енгізу
Бұл дипломдық жұмыста Мерке гидроэлектр станциясын дамыту мен жаңғыртудың негізгі бағыттары және ескірген жабдықтарды айналымнан шығару және ауыстыру жолымен жұмыстың тиімділігін арттыру мәселелері қарастырылады. Айналмалы әсердің көмегімен Мерке ГЭС-2 құрылымын оңайлату болып табылады және тазарту схемасына гидроциклонды енгізу арқылы жүйені жетілдіру болып табылады.
Нәтижелері:
− Осындай энергияны үнемдейтін технологияларды дамыту, конструктивтік шешімдер қоршаған ортаның энергетикалық және экологиялық жағдайын жақсартады
− Электр энергиясының жоғалуын 15-20 пайызға дейін азайтуға мүмкіндік береді.
− гидроагрегаттың жұмысқа қабілеттілігін арттырады.
− қысымды режимде жұмыс істеген кезде гидроциклондардағы суды тазарту дәрежесі 95-97 пайызға жетеді.

РЕФЕРАТ

Объем дипломной работы составляет 42 страницы, 24 рисунка, 13 таблиц, 41 формулы, 26 источников.
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, МОДЕРНИЗАЦИЯ, ГИДРОЦИКЛОН, ТУРБИНА, ГИДРОТУРБИНА, ТРУБОПРОВОД, РАСХОД, ПЕСОК.
Цель: разработка, модернизация агрегата ГЭС с использованием гидроэнергетических ресурсов малых рек в Меркенском районе Жамбылской области.
Объект исследования - гидроэлектростанция Мерке.
Предмет - введение гидроциклона в схему очистки гидроэлектростанции с помощью вращательного воздействия.
В данной дипломной работе рассматриваются основные направления развития и модернизации гидроэлектростанции Мерке и вопросы повышения эффективности работы путем вывода из оборота и замены устаревшего оборудования. С помощью вращательного эффекта заключается упрощение структуры Мерке ГЭС-2 и совершенствование системы путем внедрения гидроциклона в схему очистки.
Результаты:
Развитие таких энергосберегающих технологий, конструктивные решения улучшат энергетическое и экологическое состояние окружающей среды
Позволит снизить потери электроэнергии до 15-20%.
повышает работоспособность гидроагрегата.
при работе в напорном режиме степень очистки воды в гидроциклонах достигает 95-97%.

ABSTRACT

The volume of the thesis is 42 pages, 24 figures, 13 tables, 41 formulas, 26 sources.
HYDROELECTRIC POWER STATION, MODERNIZATION, TURBINE, HYDROCYCLONE, HYDRO TURBINE, PIPELINE, FLOW RATE, SAND.
Goal: development and modernization of a hydroelectric power plant unit using the hydroelectric resources of small rivers in the merken district of Zhambyl region.
The object of research is the Merke hydroelectric power station.
Subject - introduction of a hydrocyclone to the scheme of hydroelectric power station cleaning by means of rotational action.
This thesis examines the main directions of development and modernization of the Merke hydroelectric power station and issues of improving efficiency by decommissioning and replacing outdated equipment. The rotational effect is used to simplify the structure of the Merke HPP-2 and improve the system by introducing a hydrocyclone into the cleaning scheme.
Results:
Development of such energy-saving technologies and design solutions will improve the energy and environmental condition of the environment
It will reduce power losses by up to 15-20%.
increases the efficiency of the hydraulic unit.
when working in pressure mode, the degree of water purification in hydrocyclones reaches 95-97%.

МАЗМҰНЫ

Кіріспе
3
1 МЕРКЕ ГЭС ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТТЕР
4
1.1 Жаңғырту, қайта құру және энергия үнемдеу жолымен маневрлік
қуаттарды өсіру перспективалары

4
1.2 Модернизацияға дейін электр жаб дықтары мен гидроэлектр
станцияның жұмыс жағдайларын талдау

5
1.3 Нысанның жұмыс істеу принципі
7
2 МЕРКЕ ГИДРОЭЛЕКТР СТАНЦИЯСЫНА ГИДРОЦИКЛОНДЫ ЕНГІЗУ АРҚЫЛЫ ЖҮЙЕНІ ЖЕТІЛДІРУ МӘСЕЛЕСІ ЖӘНЕ ГИДРОЦИКЛОНДЫ ТИПТІ СТАНЦИЯНЫҢ НЕГІЗГІ
ПАРАМЕТРЛЕРІН ЕСЕПТЕУ

9
2.1 Шағын ГЭС бойынша отандық әзірлемелерді патенттік-ақпараттық
іздеу

9
2.2 Қарастырылатын конструкцияның с ипаттамасы және оның
техникалық шешімінің ерекшеліктері

10
2.3 Гидроциклонды корпуста гидротурбинаны компьютерлік модельдеу
арқылы жинақтауды негіздеу

13
2.4 Зертханалық стендті пысықтау және қабылдау сынақтарының
нәтижелері

16
2.5 Шағын су электр станциясының гидроциклондық бөлігін есептеу
бойынша ұсынымдар

21
2.6 Мерке су электр станциясының турбиналық-генераторлық бөлігін
есептеу бойынша ұсынымдар

25
2.7 Генераторы бар гидротурбинаның жұмыс сипаттамасын зерттеу нәтижелері

28
3 МЕРКЕ ГЭС-2-НІҢ ЭКОНОМИКАЛЫҚ ТИІМ ДІЛІГІ ЖӘНЕ
ҚОРШАҒАН ОРТАҒА ӘСЕРІ

33
3.1 Мерке ГЭС-2-нің экономикалық тиімділігі
33
3.2 Еңбек және қоршаған ортаны қорғау
37
Қорытынды
40
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
41

КІРІСПЕ

Қазіргі заманғы гидроэнергетика электр энергетикасының басқа дәстүрлі түрлерімен салыстырғанда электр энергиясын алудың неғұрлым үнемді және экологиялық қауіпсіз тәсілі болып табылады. Шағын гидроэнергетика бұл бағытта одан әрі жүріп жатыр. Шағын электр станциялары табиғи ландшафты, қоршаған ортаны пайдалану кезеңінде ғана емес, құрылыс процесінде де сақтауға мүмкіндік береді. Кейіннен пайдалану кезінде судың сапасына теріс әсер етпейді: ол бастапқы табиғи қасиеттерін толық сақтайды. Өзендерде балық сақталады, су халықты сумен қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін. Шағын энергетиканың тағы бір артықшылығы-үнемділік. Табиғи энергия көздері таусылған, үнемі қымбаттаған жағдайда, өзендердің, әсіресе шағын өзендердің қол жетімді, жаңартылатын энергиясын пайдалану арзан электр энергиясын өндіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, шағын гидроэнергетика объектілерінің құрылысы төмен шығынмен сипатталады және тез ақталады, ірі гидроэнергетика үшін тән проблемалар жоқ (күрделі және қымбат тұратын гидроқұрылыстардың құрылысы, жерді су басу және т.б.). Тақырыптың өзектілігі энергетиканы дамытудың қазіргі жай-күйімен, бұрын салынған энергия қондырғыларын қайта құру және жаңғырту, электр энергиясын өндіру және су ресурстарын пайдалану процесінде табиғи ортаға антропогендік әсерді төмендететін және энергия қондырғыларының энергетикалық және экологиялық тиімділігін арттыруды қамтамасыз ететін гидроциклон сияқты энергия үнемдейтін технологияларды әзірлеу жолымен қуаттарды арттыру қажеттілігімен анықталады.
Диплом жобасының негізгі мақсаты- Қазақстан Республикасы Жамбыл облысы Мерке ауданында шағын өзендердің гидроэнергетикалық ресурстарын пайдалана отырып,ГЭС агрегатын өңдеу,жаңғырту болып табылады.
Осы жоспармен компания жаңартылатын электр энергиясы көзінен электр энергиясын өндірумен және оны сатумен айналысатын болады деп болжануда. Өндірілген электр энергиясы өз қызметінде электр энергиясын пайдаланатын немесе қаржы-есеп айырысу орталығына бекітілген тариф бойынша сататын Жамбыл облысының кәсіпорындарына тікелей шарттар бойынша жеткізілетін болады.
Дипломдық жұмыстың мақсаты - гидроциклонды типті шағын-ГЭС жұмысын, оның ерекшеліктерін егжей-тегжейлі қарастыру. Ол үшін жұмыстың басында бірнеше міндеттер қойылған:
қарастырылатын конструкцияның сипаттамасын беру, гидротурбинаның жинақталуын негіздеу;
гидроциклон типті шағын - гидроэлектростанцияның негізгі технологиялық параметрлерінің есебін жүргізу;
гидроциклон типті шағын - гидроэлектрстанцияны қолдану тиімділігін қарастыру

МЕРКЕ ГЭС ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТТЕР

Жаңғырту, қайта құру және энергия үнемдеу жолымен маневрлік қуаттарды өсіру перспективалары
Өнеркәсіптік кәсіпорындар үшін жаңа электр станцияларын салу өте қымбат іс-шара болып табылады. Ұзақ уақыт бойы елеулі заттарды алаңдату қажет. Ескірген технологиялық жабдықты ауыстыру үшін инвестицияны өзі қажет ететін өнеркәсіп үшін энергетиканы дамыту қиын шешілген проблема болып табылады. Енгізудің және өтелімділігінің қысқа мерзімі бар салыстырмалы шағын, кезеңдік жобаларға салынатын ең аз шығындарды қамтамасыз ету үшін қаржы қаражатын пайдаланудың неғұрлым тиімді тәсілі жекелеген қазандықтарды, турбиналарды және басқа да негізгі энергия жабдықтарын ауыстыра отырып, қолданыстағы энергетикалық объектілерді қайта жаңарту болуы мүмкін. Бұл жалпы қайта құру мерзімдерінің ұзартылуына алып келеді,бірақ сонымен бірге икемді қаржылық схема, қысқа мерзімді іс- шаралардан салынған қаражатты жедел қайтару қамтамасыз етіледі. Мұндай тәсілді жүзеге асыру кезінде ірі жобаларды іске асыру кезінде әдетте орын алатын инвестициялық қаражатты арттыруға жол берілмейді. Бұл сондай-ақ кәдеге жарату мәселелерін кезең-кезеңмен шешуге, энергия тиімділігін жедел бағалауға мүмкіндік береді.
Гидроэлектр станциялары электр энергетикалық жүйелерде маңызды рөл атқарады, әрқашан жаңартылып отыратын энергетикалық ресурстармен қамтамасыз етілген қуатты және сенімді резервті жедел реттеу функцияларын орындайды. Қазақстан Республикасының қолданыстағы гидроэлектр станцияларының жабдықтары мен құрылыстарының қазіргі жай-күйі құрылыстардың едәуір тозуына қол жеткізумен және белгіленген қызмет ету мерзімін өндірумен сипатталады.
Қазақстан Президенті қойған негізгі міндет-ескірген жабдықтарды айналымнан шығару және ауыстыру жолымен жұмыстың тиімділігін арттыру; ресурс үнемдейтін, экологиялық технологияларды енгізу; сенімділік пен қайтарымның неғұрлым жоғары сипаттамалары бар қазіргі заманғы қондырғылар негізінде қуаттарды дамыту; отандық энергетиканың технологиялық артта қалуын жою.
Гидроэнергетиканы жаңғырту отандық энергетиканың дамуы мен жаңғыруына, Қазақстанға гидроэнергетикалық турбиналардың пайда болуы мен дамуына, отандық сервистік қызмет көрсету жүйесін дамытуға, соның салдарынан - негізгі өндірістік технологиялардың бірі бойынша импортқа тәуелділіктің төмендеуіне түрткі болуы тиіс.
Қазіргі уақытта, энергияны өндіру мен сақтаудың жаңа технологияларын қарқынды дамыту жағдайында энергетикалық саланың технологиялық артта қалуын консервациялайтын қате шешімдердің бағасы тым жоғары болуы мүмкін.
Негізгі дәлел ретінде жаңғырту жаңа құрылысқа қарағанда әлдеқайда арзан болады деген тезис келтіріледі.Соңғы жылдары елдегі экономикалық

тұрақсыздық кезеңі аяқталғаннан кейін гидроэнергетика объектілерін техникалық қайта жарақтандыру жөніндегі жұмыстарды қарқынды қаржыландыру басталды.
Гидроэлектр станциясын техникалық қайта жарақтандыру және қайта жаңарту жобасы жоғарыда аталған бағдарламаны іске асыру нәтижесінде іріктелген жекелеген конструкциялар мен тораптарды қайта жаңарту жөніндегі инженерлік шешімдер мен технологияларды таңдаумен аяқталады. Қазіргі заманғы гидроэлектр станцияларында қолданылатын конструкциялардың, тораптар мен материалдардың аса әртүрлілігіне қарамастан, соңғы жылдардың әлемдік тәжірибесі қайта жаңарту жұмыстарында жиі кездесетін конструкциялар мен жабдықтар үшін қолданылатын техникалық шешімдердің шектеулі таңдауының бар екенін көрсетеді.Осы жұмыста гидроэлектр станцияларында қолдану үшін әлемдік тәжірибемен іріктелген бірқатар конструкциялар мен жабдықтардың сипаттамасы берілген; гидроэлектростанциялардың жоспарланатын органдары мен пайдалану персоналына арналған кейбір "стандартты" шешімдерді таңдау бойынша арнайы ұсынымдар әзірлеу орынды.
Отандық гидроэнергетиканың дағдарыстан тез арада шығу перспективалары және гидроэлектр станцияларын техникалық қайта жарақтандыру және қайта жаңарту бағдарламаларын ауқымды әзірлеу қажеттілігі компьютерлік технологияларды пайдалану негізінде осы бағдарламаларды жетілдіру проблемасын өте өзекті етеді.
Қазақстанда өндіруші қуаттардың тапшылығы қазіргі таңдағы әлеуетті ғана емес, шын мәніндегі қауіп болып табылады. Сала қажетті резервтерсіз жұмыс істеп келеді. Қолданыстағы қуаттар тиісінше перспективалық энергетикалық жүктемелерді жабуды қамтамасыз ете алмайды - жаңа электр станцияларын салу және қолданыстағыларын жаңғырту қажет.
Ұсынылған өзгерістерді есепке алу жоғары технологиялық энергетикалық жабдықтар өндірісін оқшаулау дәрежесін одан әрі тереңдетіп, алдыңғы қатарлы әлемдік инновациялық технологияларды енгізу және игеру есебінен электр энергетикасы саласы кәсіпорындарының ғылыми-техникалық әлеуетін дамытуды қамтамасыз ете алатын қазіргі заманғы технологияларды қолдана отырып, ірі инвестициялық жобаларды іске асыруға мүмкіндік береді, бұл нәтижесінде түпкілікті тұтынушылар үшін электр энергиясын өндіру құнының төмендеуіне алып келеді.

Модернизацияға дейін электр жабдықтары мен гидроэлектр станцияның жұмыс жағдайларын талдау
Мерке ГЭС-2-нің орналасу орнын таңдаудағы негізгі өлшемдер келесі алғышарттар болды:
су ағынының жұмыс режимін өзгертпей, арзан электр энергиясын өндіру мақсатында ирригация қажеттілігі үшін Мерке өзені бойынша берілетін суды және басқа да төмен орналасқан су тұтынушыларын пайдалану;
құрылыс салу тұрғын үй құрылысы аумағы мен пайдалы жерлер қозғамайды;

пайдаланылатын судың гидроэнергетикалық әлеуеті Қазақстан Республикасының жүктемелерінің бір бөлігін жабуға және жылу станцияларында пайдаланылатын минералды отынды үнемдеуге мүмкіндік береді.
ГЭС объектілері құрылысының ауданы мен алаңының сипаттамасы
Мерке өзені Жамбыл облысы Мерке ауданының аумағы арқылы өтеді. Өзен ұзындығы 100 км-ді құрайды Өзеннің бастауы Қырғыз Алатауының солтүстік баурайында, Шимен шатқалына жақын орналасқан.
Мерке өзенінде 50-жылдардың аяғында - 60-жылдардың басында жиынтық қуаты шамамен 2.0 МВт және жылдық өнімділігі шамамен 10 ГВтсағ екі шағын су электр станциясы салынып, әлі күнге дейін пайдалануда."Мерке" шипажайы ауданында орналасқан Мерке ГЭО-2 "Алшын"ЖШС жобасы бойынша 2010 жылдың желтоқсан айында салынып, пайдалануға берілді.
Гидрологиялық жағдайлар
Мерке өзені Меркі ауданының аумағында, Қырғыз жотасының солтүстік баурайларынан ағады. Мерке өзені Шу өзенінің сол ағысы Курагаты өзенінің оң ағысы болып табылады.Таудан шығатын өзеннің орташа жылдық шығыны Q=3.66 м[3]с.
Кең азиялық құрлықтың ішінде орналасқан Мерке ауданының аумағы орташа айлық және тәуліктік ауа температурасының едәуір ауытқуымен шұғыл континентальды климатқа тән сипатқа ие. Өндірістік қуаттың толық жүктелуі- маусымдық, өйткені технологиялық процесс жыл мезгіліне және ауа райы жағдайларына байланысты өзгеріп отыратын өзен деңгейіне байланысты. Көп жылдық орташа ауа температурасы 13.5-ке тең. Жылдың ең суық айы - қаңтар айының орташа айлық ауа температурасы минус 0.6°С тең. Жылдың ең жылы айының орташа айлық температурасы - шілде-плюс 27°С абсолюттік максимуммен плюс 45°С. Ауаның су буымен қанығу дәрежесін сипаттайтын орташа жылдық салыстырмалы ылғалдылығы 58% -ға тең; ең көбі желтоқсанда
74%, ең азы шілдеде-40 %.
Гидростанция жұмысы барысында "Мерке" өзені суының энергиясы қолданылады. Су пайдалану қайтарымды. Технологиялық процесс қоршаған ортаның ластану мүмкіндігін болдырмайды. Су гидротурбинаның жұмыс дөңгелектерін айналдыру және мойынтіректерді салқындату үшін ғана қолданылады.
Гидроэлектр станциясының құрамына мыналар кіреді:
4,5м[3]с су өткізетін су жинағыш құрылыс;
арынды құбыр;
ГЭС ғимараты және тарату құрылғылары бар трансформаторлық қосалқы станция. Барлық жабдықтарды 2009-2010 жылдары ҚХР шығарған.
Гидрогенераторлар 35 кВ бойынша облыстың энергиямен жабдықтау жүйесімен параллельде жұмыс істейді. Технологиялық процесс барлық талаптарға жауап береді және қажетті релелік және аварияға қарсы қорғаныстармен қамтамасыз етілген. ГЭС ғимараты өртке қарсы дабылмен жабдықталған. Өндірілген электр энергиясын есептеу үшін әрбір агрегатта

активті және реактивті энергияның жеке есептеуіштері орнатылған. Коммерциялық есеп 35кВ жағында орнатылған.
Қабылдау мен берудің активті және реактивті энергиясы бойынша деректерді өлшеу және жинау үшін "Энергомера" концернінің ЦЭ6850М типті есептеуіші орнатылған, дәлдік сыныбы мен ГОСТ- қа сәйкес келетін деректерді сақтаудың ұзақ мерзімді жады. Есептеуіш электр энергиясын бақылау, есепке алу және тарату бойынша диспетчерлік пунктке өлшенген деректерді беру үшін пайдаланылуы мүмкін және ол үшін интерфейстер болады. Өлшеуіш трансформаторлардың біріккен блогы дәлдік сыныбына сәйкес келеді.
ГЭС жабдықтарын пайдалануды және техникалық қызмет көрсетуді 10 адам электротехникалық персонал жүргізеді. Оның ішінде 1 - инженер, 1 - слесарь-механик, 6 - бас басқару қалқанының кезекші электрмонтері және 2 - су тарту құрылыстарының қараушысы. Барлық персоналдың ГЭС жабдықтарында жұмыс істеу үшін қажетті тиісті білімі мен арнайы дайындығы бар және тиісті рұқсат топтары бар. ГЭС құрылысы кезеңінде мамандандырылған ұйымдарда техникалық персоналды оқыту жүргізілетін болады.Нысанның құрылысы кезінде 6 - ай ішінде құрылыс жұмыстарына 20-дан астам адам тартылады.

Нысанның жұмыс істеу принципі
Су ресурстарын кемелді қолдану шарттары.Мерке су қоймасының негізгі мақсаты Мерке өзенінің төменгі ағысында ауданы 94,7 мың га суармалы жерлерді дамытуға және аймақты қажетті электрэнергиямен қамтамасыз етуге арналған.
Орташа қысымды деривациялық құбырлар үшін материал ретінде болат немесе полиэтилен құбырлары пайдаланылады. Құбыр қимасының экономикалық диаметрі алдын ала эмпирикалық формула бойынша анықталған және 1200мм құрайды.
Ғимараттың ішінде екі агрегат орнатылған Фрэнсис типті көлденең радиалды-осьтік турбиналары бар ГЭС құрылысының нұсқасы таңдалды.
Көп су айларында, турбиналардың өткізу қабілетінің шектеулі болуына байланысты ГЭС-тің барлық шығыны пайдаланылмайды, оның бір бөлігі бос болады.
Тәуелсіз қозу қуаты 625кВА SFW 500-6990 типті генераторлар орнатылған. Мерке өзенінің суы тұндырғышқа су тарту құрылысы арқылы алынады және су қабылдағыш арқылы арынды құбырға түседі (ұзындығы 1460м, қысымы 55м, диаметрі 1400 мм).
Турбинаның алдындағы ысырмасы арқылы қысымды құбырдан су турбинаның жұмыс дөңгелегіне түседі. Жұмыс дөңгелегінің қалақшасына судың түсуі сыртқы реттеумен бағыттаушы аппараттың көмегімен бақыланады (жылдамдық реттегіші). Судың механикалық энергиясы генератордың білігімен біріктірілген жұмыс дөңгелегін айналдырады. Генератор қоздырғышпен қозғалады және судың механикалық қуатын электр энергиясына айналдырады.0,4 кВ генераторлардың орындаушылық кернеуі ТМ -0,435 кВ

жоғарылататын трансформаторға беріледі және 35 кВ жоғары кернеу жүйеге беріледі. ГЭС электр энергиясының орташа жылдық өндірілуі- 36,0 млн кВт.сағ.
Генераторлар қуаттарының жүктелуі маусымдық, өйткені өзен суы мен ауа райы жағдайына байланысты.
ГЭС-2 су жинағыш құрылыстары:
3,5х2,0 м қараушы үйшігі ДСП қалқандардан жиналған, 3 фазалы электр қалқанымен, сыртқы жарықтандырумен жабдықталған.
Көлемі 1 дана B = 3.0 N = 2,2 м болатын металл автоматты ысырма жабдықтау каналына түсетін судың мөлшерін автоматты түрде бақылауға арналған.
30х150х600 см өлшемді монолитті бетон, апатты төгу, көлемі асып кеткен жағдайда автореттегішті өзі арқылы өткізіп алатын тасқын суларды өткізуге арналған.
Тастарды өткізу қақпағы, өлшемі 0,8*2,5 м металл, тастарды және қадамдарды өткізу үшін арналған.
Өткізу бекітпесі, көлемі 0,8*2,5 м металл, қысқы уақытта суды тікелей жеткізуші арнаға өткізуге арналған.
Тұндырғыштың қақпағы, көлемі 1,0*2,5м металл, тұндырғыштың су деңгейін реттеу үшін арналған.
Су қабылдау камерасы тұндырғыш пен арынды құбырдың арасындағы түйісу түйін болып табылады, құбырдың аузының торымен жабдықталған.
Ұзындығы 1460м арынды құбыр диаметрі 1400мм дәнекерленген металл құбырлардан арынды құру үшін қызмет етеді.
Станциялық торапқа гидротурбиналарға жеткізуші құбырлар мен турбина алдындағы ысырмалар кіреді.
Каналмен шығатын бассейн өзен арнасына пайдаланылған суды бұру үшін қызмет етеді.

МЕРКЕ ГИДРОЭЛЕКТР СТАНЦИЯСЫНА ГИДРОЦИКЛОНДЫ ЕНГІЗУ АРҚЫЛЫ ЖҮЙЕНІ ЖЕТІЛДІРУ МӘСЕЛЕСІ ЖӘНЕ ГИДРОЦИКЛОНДЫ ТИПТІ СТАНЦИЯНЫҢ НЕГІЗГІ ПАРАМЕТРЛЕРІН ЕСЕПТЕУ

Шағын ГЭС бойынша отандық әзірлемелерді патенттік- ақпараттық іздеу
Өткен ғасырдың 40-шы жылы-Қазақстандағы ГЭС әзірлеу мен жобалаудың басталуы. Бұған шағын гидроэнергетикада жалпы сұранысқа ие болу және Бүкілодақтық "Гидропроект" жобалау ұйымының Қазақстанда филиалын құру ықпал етті. Кіші ГЭС Алматы каскадтарының нұсқалары жетілдірілді,су ресурстарының, әсіресе Оңтүстік - Шығыс Қазақстанның энергиясын тиімді пайдалану жөніндегі жұмысты табысты жалғастыруға қол жеткізілді.
Қарастырылып отырған зерттеу және технологиялық бағыттағы мәселе бойынша бар бітім былайша сипатталады. 2010 жылдан бастап бюджеттік қаржыландыру негізінде 8 зерттеу жұмыстары жүргізіліп, гидроэлектростанцияларды, гидроэлектростанцияларды жобалау және шағын гидроэлектростанцияларды салу және пайдалану әдістерін жетілдіру бойынша 40-тан астам өнертабысқа инновациялық патенттер алынды. Кейбір әзірлемелер өндірістік сынақтардан өтті. Номиналды қуаты 3 кВт, қысымы 20 м және шығысы 30 лс құбырдың ұзындығы 500 м болатын деривациялық роторлы шағын ГЭС таңдалған бағыттың және шығындар бойынша да, энергетикалық өнімділігі бойынша да перспективалылығын көрсетті. Шамамен республиканың таулы және тау бөктеріндегі өзен арналарының еңісі 50-ден асатын аудандарға орнатылады. Авторлардың есептік мәліметтері бойынша әзірлеу ГЭС өзіндік құнын 350 - 700 АҚШ долларынанкВт-тан 100 - 250 АҚШ долларынакВт-қа дейін төмендетуге мүмкіндік береді.
"Шағын деривациялық гидроэлектростанция" және "тура ағынды гидротурбинасы бар автономды аз қысымды шағын ГЭС" атты келесі екі зерттеме "ЭКСПО - 2017 шеңберінде 2013-2017 жылдарға арналған Қазақстан Республикасының таза энергия көздерін әзірлеу" бағдарламасы бойынша зерттелді және олардың конструкциялары ЭКСПО-2017 көрмесінде көрсету үшін ұсынылды . Алғашқы техникалық шешім 2012 жылдың үздік өнертабысы ретінде Дүниежүзілік зияткерлік меншік ұйымының (WIPO) сертификаты мен медаліне ие болды. Жаңашылдық қолданыстағы шағын ГЭС сумен қамтамасыз ету торабын ықшамдалған конструкцияның қарқынды әсер ететін гидроциклонды құм ұстағыштарды пайдалана отырып жетілдіру болып табылады. Бұл су тазарту торабының құрылысына жұмсалатын шығындарды 30 пайыздан 7 пайызға дейін төмендетеді. Диаметрі 700 мм гидроциклонның тәжірибелік үлгісі өндірістік жағдайларда сынақтан өткізілді, ол суды мехпримосстан 96-98 пайызға дейін тазарту дәрежесін көрсетті. Гидроциклондары бар бір пайдаланылатын ГЭС-тің белгіленген қуаты 3-10 Мвт

құрайды. Электр энергиясының жылдық есептік өндірісі 4,0-5,0 млн. кВт∙сағ дейін жетеді.
Екінші әзірлеудің артықшылығы-шағын ГЭС құрамында жұмыс істейтін агрегат жұмысының сенімділігін арттыру және конструкцияны оңайлату. Мұндай нәтижеге цилиндрлік құбырдан жасалған турбинаның болуы есебінен қол жеткізілді. Бұл турбинаның ішінде ағынмен тегіс ағу мүмкіндігі бар пластиналар орналасқан
2013-2015 жылдары мемлекеттік тапсырыс бойынша "шағын коллекторлық - канализациялық су электр станциясы"өнертабысының конструкциясы және параметрлері зерттелді. Ол басқалардан айырмашылығы, тазартылған ағынды сулардың қуатын қалалық кәріздік-тазарту құрылыстарынан электр қуатына түрлендіруге арналған. Зерттеу нәтижелері жобаланған сынақ стендінің және тәжірибелік үлгінің жұмыс қабілеттілігін растайды.
"Өздігінен бағдарлы қалақтары бар Гидротурбиннің" өнертабысында қалақтардың өздігінен бағдарлануына мүмкіндік гидротурбинада негізі әр түрлі биіктіктегі бүйір қабырғалары бар қорапты науа түрінде орындалған. Бұл ретте жұмыс дөңгелегі төрт крест тәрізді шығыңқы түрі бар бірдей формадағы және өлшемдегі екі жазық бүйірлермен жабдықталған. Бұл жұмыс дөңгелегінің жұмысын жақсартуға көмектеседі .
Гидротурбиналық Әлемсақ деп аталатын жаңа даму судың кинетикалық және потенциалдық энергиясын барынша пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл өз кезегінде сіз электр қуатын ғана емес, сонымен қатар гидроэлектростанцияны пайдалану кезінде сенімділікті де арттыруға мүмкіндік береді. Су энергиясын пайдалану көлемінің ұлғаюы бірінші бағыттаушы ваннан бірінші турбинаға судың ағып кетуіне байланысты, ол соғылып, айналады. Әрі қарай, жұмыс қалақтарынан шағылысқан су екінші бағыттағышқа түсіп, екінші турбинаға түседі.

Қарастырылатын конструкцияның сипаттамасы және оның техникалық шешімінің ерекшеліктері
Шағын гидроэнергетикадағы көптеген гидроэлектростанцияларды пайдалану тәжірибесі гидроэлектростанцияның түрлі типті өлшемдерін пайдаланудағы негізгі сәттердің бірі гидротурбиналарды абразивті тозудан қорғау және олардың жұмыс параметрлерін сақтау болып табылады. Аталған мәселені оң шешу үшін біз осы бағытта патенттік іздеу жасадық. Өзеннен бас тоған, құбыр, айдау сыйымдылығы бар "спиральды су ағынындағы ГЭС" атты өнертабыс толық зерттелді. Ол спиральді науа түрінде орындалған, оның шығу бөлігі науаның кіріс бөлігінің түбінен ығыстырылып өтетін. Шығу алдында жылжымалы табалдырық бар. Өнертабыс тазартылған суды жеткізеді, тұтынушыларды жеке энергетикамен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. . Кемшілігі монорельстер. Турбинаға қалақтар бекітілген. Олар сумен байланыста. Бұл су ағынының тереңдігін өзгерту кезінде гидротурбинаның

құрылысы мен әрекетін күрделендіреді. Спираль бойынша бұралған ағын белгілі бір дәрежеде берілетін судан қатты қоспаларды бөледі, бірақ оларды үйіндіге үздіксіз шығару қарастырылмаған.
Басқа техникалық шешім - швед Франц Цотлетерердің "гравитациялық- сутартқыш станциясы". Ол су таратқыш жүйесі, цилиндр түріндегі айналма бассейн, бұру жүйесі. Орталық бөлігін генераторы бар турбина алады. Станция жұмысы кезінде тангенциальды өзенінен судың бір бөлігі Орталық шұңқырға түседі. Бұл құйғыштың ортасында орналасқан гидротурбинаның ағыны мен ағынын бұруға ықпал етеді.
Гидроэлектр станцияларының өлшенген қатты бөлшектерін ұстау үшін тұндырғыштармен жабдықталған. Гидроэлектростанцияның негізгі кемшіліктері құрылыстардың үлкендігі, өз салмағы есебінен механикалық қоспалардың шөгуінен суды тазарту процестерінің пассивтілігі болып табылады. Судың сапасыз тазартылуы суағарлар мен турбиналар бетінің уақытынан бұрын тозуына, пайдалы әсер коэффициентінің едәуір төмендеуіне, демек, қуат пен электр энергиясын өндіруге әкеледі.
Қойылған мәселені болжамды шешуге техникалық мәні бойынша неғұрлым тиімді және жақын " айналымдағы шағын ГЭС . Мерке ГЭC-2 су жинаудан, су тартқыштан, турбинадан және генератордан тұрады. Алайда, бұл өнертабыстың кемшіліктері бар. Цилиндр түріндегі су қабылдау бассейнін орындау құмның келіп түсетін судан бөлу қабілетін төмендетеді, сол арқылы ауланатын механикалық қоспалардың жиналуын және үйіндіге шығуын қиындатады.
Біздің алдымызға қойған міндеттеріміздің мәні айналмалы әсердің көмегімен шағын - ГЭС құрылымын оңайлату болып табылады және гидроциклондағы айналмалы әсердің көмегімен суды жұмыс гидротурбинасына түсетін механикалық қоспалардан тазартуды қамтамасыз ету. 1.1 - суретте гидроциклонды типті шағын ГЭС сұлбасы көрсетілген.
Бұл техникалық шешім агрегаттың қуатты сипаттамасын 15-20 пайызға дейін жақсарта отырып, гидроагрегаттың жұмысқа қабілеттілігін арттырады. Қысымды режимде жұмыс істеген кезде гидроциклондардағы суды тазарту дәрежесі 95-97 пайызға жетеді. ГЭС құрылымы мен құрастырудың технологиялық схемасының қарапайымдылығы дайындау шығындарын 20 пайызға дейін төмендетеді.

аванкамера;2-ысырма;3 - жеткізуші су тартқыш; 4 - гидроциклон - су қабылдағыш; 5 - гидротурбина; 6 - аралық; 7-құю келтеқұбыры; 8-құм тесігі; 9-генератор; 10 - ремендік беру; 11-тарту құрылғысы.
сурет. Гидроциклонды типті шағын ГЭС схемасы

Станцияның су қабылдағышы цилиндроконикалық гидроциклонды капсула түрінде орындалған. Оның ішінде диаметрі аз қалақты гидротурбина орналасқан. Гидротурбин су бұрау бағыты бойынша иілген пластиналардан тұтас емес қалқаның көмегімен капсулаға бекітілген. Су тангенциалды су қабылдағышқа беріледі. Біз алға қойған мақсатқа қол жеткіздік.
Осындай техникалық шешім Мерке ГЭC-2-ні капсулалық нұсқада пайдалануға, гидротурбинаны сумен жабдықтау кезінде сұйықтықтан қатты фазаны бөлу үшін гидроциклонды әсерді игеруге мүмкіндік береді.
Жұмыс істеу принципі осындай. Жұмысқа қосу кезінде аванкамерадан су гидроциклон - су қабылдағышқа тиегіш арқылы тангенциалды түседі. Гидроциклонда қалақты гидротурбина орналасқан.Күшті айналмалы қозғалыс пайда болған кезде ағын жауырынның бетіне әсер етеді және гидротурбинаны айналдырады. Қатты бөлшектер құм тесігі арқылы ағады, ал тазартылған су ағыны ағызу келте құбырына жіберіледі.
Ремендік беріліс турбинаның айналуын генераторға береді.Қалдық қысымға байланысты жинақталған қоспалар құбыр арқылы қоқысқа жіберіледі. Өзендегі су деңгейі ауытқыған жағдайда серіппесі бар қосымша дөңгелектермен жабдықталған тартқыш құрылғыны пайдалануға болады.

2.3 Гидроциклонды корпуста гидротурбинаны компьютерлік модельдеу арқылы жинақтауды негіздеу
Жоғарыда айтылғандай, бүкіл жүйенің құрамдас бөлігі гидротурбина. Оның қозғалысына тангенциалды су беру ықпал етеді. 1.2-суретте біздің зертханалық зерттеулеріміз қолданылған үлгінің құрамдас сұлбасы бейнеленген.Қажетті пішімді таңдау үшін әр түрлі жинақтау нұсқаларында компьютерлік модельдеу орындалды.

сурет. Зертханалық зерттеулерге арналған гидроциклон үлгісіндегі
шағын ГЭС үлгісі

Кіріс кезінде келесі мәндер қабылданады: су ағыны Q=200 лмин, жылдамдығы V =1,7 мс. Классикалық схемада айналу жиілігі - 2933 айнмин (турбинаны пайдалану). 1.3-суретте қалақты гидротурбинаның нұсқалары қарастырылған.
Зерттеу барысында анықталған (1.1-кесте), бірінші нұсқада механикалық қоспалар тікелей турбинаның бетіне жанасады және абразивті тозудың пайда болуына әкеп соғады. Тиісінше, айналдыру жылдамдығы басқа нұсқалармен салыстырғанда асып кетсе де, бұл параметр алынып тасталды.
Айналу жиілігін арттыру үшін орнатылған (біздің жағдайда, 1311 айнмин дейін) кіру келтеқұбыр қимасын азайту керек. Сайып келгенде, екінші нұсқа айналу қабілеті мен қысым ағынының сипаттамалары бойынша ең қолайлы болып шықты.Мұнда гидротурбина 90 градус астында орналасқан бір жақты жиекпен және күрекпен орындалған.

1-гидротурбина; 2-гидроциклон;3-тазартылған судың сорғыш келте құбыры; 4 - құм тесігі; 5-кіру келте құбыры;
а) турбина гидроциклонға су берудің бір желісінде болады;
б) турбина кіріс келте құбырынан төмен орналасқан (қалақтар 90 ); в) қалақтар 45 құрылғының астында орналасқан ;
с) турбина гидроциклонның конустық бөлігінде орналасқан.
сурет. Шағын ГЭС гидроциклонды корпусында қалақты гидротурбинаның орналасу нұсқалары

1.1-кесте. Құрастыру нұсқалары кезіндегі айналу жиілігінің мәндері
Атауы
№ 1 нұсқа
№ 2 нұсқа
№ 3 нұсқа
Гидротурбинаның
айналу жиілігі, айн мин
715
596
536

Түсті шкала судың жылдамдығын көрсетеді. Есептеу барысында механикалық қоспалары бар су шығыны 76 лмин,ал тазартылған су шығыны 124 лмин белгіленген.

суретте су ағынының бағыты нақтыланды.

1.4 сурет. Қоспамен су ағыны векторының бағыты

Түсіру саңылаулары арасындағы шығын көрсеткіштері әртүрлі мәнге ие (1.2 - 1.4 кесте).

1.2-кесте. Кіріс келте құбырындағы қысым мен жылдамдық деректері

Параметрлер
Минимум
Максимум
Орташа
көрсеткіш
Беттің
ауданы, м 2
Қысым,Па
80844,8702
81396,5322
81088,7682
0,001986936
Жылдамдық,мс
1,67695731
1,67695731
1,67695731
0,001986936

1.3-кесте. Ағызу келте құбырындағы қысым мен жылдамдық деректері
Параметрлер
Минимум
Максимум
Орташа
көрсеткіш
Беттің
ауданы, м 2
Қысым,Па
83630,5439
83630,5439
83630,5439
0,000916314
Жылдамдық,мс
1,42888358
1,52609812
1,49464753
0,000916314

Қысымның ең жоғарғы мәні кіру және ағызу келте құбырларында белгіленеді. Бұл турбинаның айналу жиілігінің артуына ықпал етеді. Компьютерлік модельдеу нәтижелерінің дұрыстығын тексеру үшін гидроциклонды типті шағын - ГЭС моделінің энергетикалық көрсеткішінің сандық есебі жүргізілді.

1.4-кесте. Құм тесігіндегі қысым мен жылдамдық деректері
Параметрлер
Минимум
Максимум
Орташа
көрсеткіш
Беттің
ауданы, м 2
Қысым,Па
77395,9838
77395,9838
77395,9838
0,002173858
Жылдамдық,мс
0,943462386
1,12727611
1,0392458
0,002173858

Бұл ретте, ағын қуаты мына формула бойынша табамыз,Вт

N = g Q Н (1.1)

Мұндағы,g - еркін құлауды жеделдету көрсеткіші = 9,81 м с2 ; Q=200,0 л мин = 3,33 л с.
"Гидротурбина - генератор"желісінде жоғалтудың мүмкіндігі алдын ала ескеріледі. Сондықтан орнату үлгісімен берілетін қуат мәні есептік шамамен ажыратылуы мүмкін. Сонда, қысым 0.1444 м кезінде қуат мына формуламен табамыз

N=9,81 3,33 0,144 = 4,7 В (1.2)

Бұл ретте турбинаның айналу жиілігі турбинаның ағысының жылдамдығы мен доңғалағының диаметріне байланысты болады.

𝑛 = 𝑛𝑠 √𝐻
𝐷𝑇

𝑛 = 350√0.144=739 айнмин
0.18

Мұндағы,𝐷𝑇 - дөңгелектің орташа диаметрі=0.18 м; Н-арын,м;
n-жылдамдық коэффициенті = 350.
(1.3)

2.4 Зертханалық стендті пысықтау және қабылдау сынақтарының нәтижелері
Пысықтаудың негізгі мақсаты жаңа гидроциклон типті шағын ГЭС сынау үшін қолданыстағы зертханалық стендті қайта жасау болып табылады. Қолданылған стендтің негізгі нұсқасы екі үстелде орналастырылған. Бірінші үстелде зерттеу қондырғысы бар. Жүйе қуаттылығы сатылы реттеумен 1,5 КМ орталықтан тепкіш сорғыдан, ысырмалар-крандар, арынды гидроциклон, пластикалық құбыржолдардан, гидроагрегаттың және электрондық шығыс өлшегіштің қарастырылып отырған тораптарында орнатылған электрондық

қысым датчиктерінен тұрады. Үстел астында айналмалы сумен жабдықтау үшін суы бар сыйымдылық орналасқан.
Бұл компонент тік орнатылған гидроциклонда суды тазалау кезінде де қолданылды. Бір корпусты біріктіргенде, 1.5-1.6 суреттерден көрініп тұрғандай, келтірілген схемаға сәйкес қосымша пысықтауды орындауға тура келді.

1-гидротурбиналы гидроциклон; 2-генератор; 3-құм беруге арналған дозатор; 4-генераторы бар гидротурбин; 5 - Электрондық шығын өлшегіш; 6 -
электрондық қысым датчиктері; 7 - ысырмалар; 8 - суағар; 9-саптамалар.
сурет. Сынауға арналған зертханалық стендті пысықтау схемасы

сурет. Шағын ГЭС жаңа құрылымын сынау үшін пысықталған зертханалық стендтің жалпы түрі

Гидроциклонның цилиндрлік бөлігінің диаметрі 175 мм және жалпы ұзындығы 450 мм. Онда білік арқылы генератормен қосылған қалақты гидротурбина орнатылған.
Екінші үстелде текшелік қондырғының жұмысын мониторингілеу бағдарламасы бар дербес компьютер және басқару және өлшеу элементтері бар коммуникациялық шкаф орнатылған.
Кіре берісте гидроциклондар құм беру үшін мөлшерлегіш орнатылған. Көрсеткіштер электрондық шығын өлшегішпен және электрондық қысым датчигімен белгіленеді.Пайдаланылған су құбырлар арқылы арнайы бактарға түседі. Сол жерден консоль сорғысының көмегімен сорылады.

сурет. Біліктегі Қос жиекті қалақ түріндегі әзірленген гидротурбина (қалақтардың орналасу бұрышы 90 градус)

Гидро-турбиналық қалақшалар бастапқыда қос және жол аралық қашықтығы бір болатындай ободками білігінде орындалды (сурет 1.7, 1.8).Бұл ретте қалақтың орналасу бұрыштары 45 және 90 градусқа тең болды. Бұл гидротурбиналардың жұмысын тексеру энергия өңдеу ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.