ПРОСТЕЙШИЕ ИЛИ БАЗИСНЫЕ ЗАДАЧИ
ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ (ВЭР) И ИХ ОБОБЩЕНИЯ
Основные исходные данные. Общие положения.
Рассматривается русловая ГЭС длительного регулирования с одинаковыми агрегатами при На = НГЭС = (Zвб - Zнб) ; KN=9,81×hГЭС=8,2=const; НПУ=104 м, HpN=16м; NГЭСуст=345 МВт; Dt=2,63×106 с =30,44 суток; характеристики верхнего и нижнего бьефов, соответственно, Zвб(Vвб) и Zнб(Vнб) представлены в табл.5.1 и 5.2. в численном виде при условии линейной интерполяции между точками.
Таблица 5.1
Объемная характеристика верхнего бьефа Zвб(Vвб)
Zвб, м | 97,0 | 99,0 | 101,1 | 103,3 | 104,0 | 105,0 | 105,3 |
Vв, км3 | 2,25 | 3,20 | 4,55 | 6,65 | 8,20 | 10,5 | 12,0 |
Таблица 5.2
Кривая связи нижнего бьефа для открытого русла Zнб(Vнб)
Qнб, м3/с | 0 | 210 | 430 | 750 | 1170 | 1750 | 2800 | 4000 |
Zнб, м | 80,0 | 81,0 | 82,0 | 83,0 | 84,0 | 85,0 | 86,0 | 86,65 |
Рассматриваются математические постановки, алгоритмы и методы решения следующих трех базисных или простейших задач:
- ВЭР1: Дано: Zвбн - значение отметки верхнего бьефа на начало интервала Dt, а также Qнбтреб, Qпр.
- ВЭР2: Дано: Zвбн и Zвбк - значения отметок верхнего бьефа на начало и конец интервала Dt, а также Qпр.
- ВЭР3: Дано: Zвбн и NГЭС - активная среднеинтервальная мощность ГЭС, а также Qпр.
Во всех трех базисных задачах требуется найти основные показатели водноэнергетических режимов ГЭС в расчетном интервале Dt. Кроме перечисленных трех базисных задач рассматриваются предварительно и несколько более простых типовых задач, которые необходимы для решения ВЭР1, ВЭР2 и ВЭР3. Дается графическое пояснение процесса решения для лучшего понимания физики процесса.
|
|
Расчет предварительных типовых задач, входящих в состав ВЭР1, ВЭР2 и ВЭР3
5.2.1. Расчет координат линии огрганичения предельной пропускной способности ГЭС - QГЭСпред в зависимости от Zвб.
Расчет приведен в табл.5.3 по следующему алгоритму. Задаемся рядом значений На в диапазоне от Наmin до Наmax. Выполняется расчет QГЭСпред(На) по следующим формулам:
ó На³ НрN; QГЭСпред= (NГЭСуст/ На× KN),
ô где NГЭСпред= NГЭСуст =const;
QГЭСпред(На) = í , (5.1)
ï На< НрN; QГЭСпред=QГЭСmax ×Ö( На/ НрN)
î где NГЭСпред(На)= KN ×На × QГЭСпред .
Далее, принимается, что QГЭСпред= Qнб и определяется Zнб(QГЭСпред) по кривой связи (см.табл.5.2). К полученным значениям Zнб(QГЭСпред) прибавляется На, соответствующее рассмотренному значению QГЭСпред (см. табл.5.3), т.е.
Zвб(На, QГЭСпред) = Zнб(QГЭСпред)+ На . (5.2)
|
|
Таблица 5.3
Расчет координат линии ограничения мощности ГЭС QГЭСпред( Zвб, На) и NГЭСпред(Zвб, На) при KN=8,2; HpN=16м; NГЭСуст=345 МВт
На, м | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
QГЭСпред, м3/с | 2370 | 2460 | 2546 | 2630 | 2475 | 2337 | 2214 |
Zнб,м | 85,6 | 85,68 | 85,76 | 85,83 | 85,7 | 85,56 | 85,45 |
Zвб, м | 98,6 | 99,68 | 100,76 | 101,83 | 102,7 | 103,56 | 104,45 |
NГЭСпред, МВт | 252 | 282 | 313 | 345 | 345 | 345 | 345 |
Значения Zвб, равное 102,7 м будем далее обозначать через Zвб0. Если Zвб< Zвб0, то это означает, что расчет ведется в I-ой зоне, где имеет место ограничение по турбине (На< НрN). Для Zвб >Zвб0 предельная мощность ГЭС равна NГЭСуст=345 МВт. В графическом виде сказанное выше иллюстрировано на рис.5.1.
Рис.5.1
5.2.2. Расчет режима работы ГЭС “по водотоку”.
Этому режиму соответствуют следующие основные показатели: Zвб(t)=const и Qнб(t)º Qпр(t).
Последовательность расчета может быть представлена следующим образом: (Zвб =const;`Qпр =const) ® (`Qпр º`Qнб) ® (`Zнб =`Zнб(`Qпр)) ® (На = Zвб –`Zнб) ® QГЭСпред(На) ® (`QГЭС,`Qх. сбр) ® (`NГЭС = 8,2·`QГЭС·На(`Qпр).
Расчет режима “по водотоку” при Qх. сбр º 0 для Zвб =104,0 м; Qпр =1000 м3/с; все прочие исходные данные соответствуют п.5.1.
|
|
В соответствии с представленным алгоритмом получаем: Qпр = Qнб =1000 м3/с; Zнб =83,58 м; На =20,42 м; QГЭСпред(На)= 2060 м3/с; QГЭС = Qпр = Qнб =1000 м3/с; NГЭС = 167 МВт.
Расчет режима “по водотоку” при Qх. сбр ¹ 0 для Zвб =101,0 м; Qпр =3000 м3/с; все прочие исходные данные соответствуют п.5.1.
По рассмотренному выше получаем: Qпр = Qнб =3000 м3/с; Zнб =86,15 м; На =14,85 м;
QГЭСпред(На)= QГЭСmax = 2630· =2533 м3/с;
QГЭС = QГЭСпред =2533 м3/с Qх.сбр= 467 м3/с; NГЭС = 308 МВт.
5.2.3. Расчет QГЭСпред и NГЭСпред в заданный момент времени t при Zвб(t)=const.
Возможны два метода решения поставленной задачи: безитерационный табличный или графический метод и итерационный-численный. В безитерационном методе (наиболее предпочтительном) на основе данных табл.5.3, для любого заданного значения Zвб(t)=const метод линейной интерполяции рассчитывается QГЭСпред и далее NГЭСпред.
Например, найти QГЭСпред и NГЭСпред при Zвб(t)=const=(103,0 м и 100,0 м). На основе данных табл.5.3 для Zвб 1(t)=103,0 м получаем, что QГЭСпред и NГЭСпред можно найти по выражениям:
QГЭСпред(Zвб 1)= QГЭСпред(Zвб = 102,7)+
+ (103,0–102,7) · =
= 2475–0,3·138/0,86= 2427 м3/с.
Поскольку Zвб 1(t)>Zвб0, то NГЭСпред º NГЭСуст = 345 МВт.
Аналогично для Zвб 2(t)=100,0 м получаем:
QГЭСпред(Zвб 2)= QГЭСпред(Zвб = 99,68 м) +
+ (100,0–99,68)· =
|
|
=2460–0,32·86/1,08= 2485 м3/с.
Поскольку Zвб 2(t)<Zвб0, то NГЭСпред также находим по данным табл.5.3: NГЭСпред (Zвб 2)=282+0,32·31/1,08 =291 МВт. NГЭСпред (Zвб 2) можно также рассчитать по следующему алгоритму: (Zвб2, QГЭСпред) ® (Qнб º QГЭСпред) ® Zнб(QГЭСпред) ® (На=Zвб 2–Zнб) ®
® NГЭСпред = kN·QГЭСпред ·На.
Численный итерационный метод решения поставленной задачи базируется на использовании следующего нелинейного алгебраического выражения:
QГЭСпред(Zвб)= . (5.3)
На рис.5.2. и 5.3. в графическом виде поясняется алгоритм решения поставленной задачи для зоны I и зоны II рис.5.1.
Рис.5.2
Рис.5.3
Зона I с Zвб =100,0 м: принимаем в качестве Qнб 1 = Q1 значение QГЭСmax =2630 м3/с. Определяем Zнб(Q1) и далее – Н1 = =100–Zнб(Q1). Для (На=Н1)<НрN определяем QГЭСпред по (5.1), приравнивая его Q2. Для QГЭС =Qнб =Q2 и Zвб =100,0 м определяем Zнб(Q2) и Н2 = 100–Zнб(Q2). Для (На=Н2)<НрN определяем QГЭСпред по (5.1) и приравниваем его Q4. Оцениваем разницу между Q2 и Q4 по формуле:
£eQ . (5.4)
Если в (5.4) указанная разница меньше eQ, то решение найдено, т.е. получены для Zвб =100,0 м: QГЭСпред, На(QГЭСпред) и NГЭСпред(На, QГЭСпред). В противном случае проводится следующая итерация (см.рис.5.2).
Зона II с Zвб =103,0 м: поиск решения аналогичен рассмотренному выше способу для зоны I (см.рис.5.3).
5.2.4. Расчет QГЭСпред и NГЭСпред в заданный момент времени t при известных значениях Zвб(t)=const и`Qпр > QГЭСmax.
Очевидно, что в этом случае на ГЭС для поддержания Zвб(t)=const при`Qнб º`Qпр должны быть Qх.сбр ¹0 и как следствие этого невозможность использования всех данных табл.5.3, где предполагалось, что QГЭС º Qнб Qх.сбрº0. Решение задачи реализуется численным методом (без итерации).
Например, требуется найти QГЭСпред и NГЭСпред при Zвб 1=103,0 м и Zвб 2=100,0 м и `Qпр = 3000 м3/с.
Для Zвб 1=103,0 м: (`Qнб =`Qпр)> QГЭСmax. Zнб(`Qнб = 3000 м3/с) =86,14 м; На = Zвб 1 – Zнб = 103,0–86,14= 16,86 м при НрN = 16,0 м; QГЭСпред(На =16,86 м)= 2495 м3/с и NГЭСпред = NГЭСуст = 345 МВт и Qх.сбр = 505 м3/с.
Для Zвб 2=100,0 м: На = Zвб 2 – Zнб = 100,0–86,14= 13,86 м при НрN = 16,0 м; QГЭСпред (На =13,86 м)= 2447 м3/с, NГЭСпред = 278 МВт.
5.2.5. Определение необходимости сработки-наполнения водохранилища при заданных значениях Zвбн,`Qпр и`NГЭС.
Задача решается безитерационным путем в следующей последовательности (см.рис.5.4). В табл.5.4. представлен пример решения задачи для двух значений (Zвбн,`Qпр и`NГЭС).
Таблица 5.4
Расчет необходимости сработки-наполнения водохранилища при заданных значениях Zвбн,`Qпр и`NГЭС
Zвбн, м | `Qпр, м3/с | `NГЭС, МВт | `Qнб, м3/с | `Zнб, м | На, м | `NГЭСрасч, МВт | сработка-наполнение |
104,0 | 200 | 100 | 200 | 81,00 | 23,0 | 37,7 | сработка |
100,0 | 2000 | 100 | 2000 | 82,24 | 14,76 | 242,0 | наполнение |
Дано: Zвбн,`Qпр,`NГЭС
¯
QГЭС º`Qпр
¯
`Zнб =`Zнб(`Qпр)
¯
На = Zвбн –`Zнб
¯
`NГЭСрасч = kN·На·`Qпр
¯
`NГЭСрасч ³`NГЭС
> = <
Qв<0 Qв º0 Qв>0
наполнение сработка
Рис.5.4
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 229; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!