ЗДАНИЯ СТАНЦИЙ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ
Здания станций с горизонтальными капсульными агрегатами применяются при низких напорах до 20 — 25 м (рис. 16.3, схемы VI и V11). При этом гидроагрегат размещается в теле бетонной водосливной плотины. Гидрогенератор, заключенный в металлическую капсулу, располагается обычно со стороны верхнего бьефа станции. Доступ к генератору осуществляется через специальные бычки. Монтаж и демонтаж гидроагрегата производится мостовым краном, который располагается в машинном зале в теле плотины, или козловым краном, находящимся на бычках водосливной плотины, через съемную крышку на гребне водослива.
Рис. 16.8. Сравнение размеров проточного тракта вертикального и горизонтального капсульных агрегатов
Паводковые расходы сбрасываются через водосливные пролеты над агрегатами. При малой высоте водосливной плотины (см. рис. 16.9) капсула гидрогенератора может быть вынесена в сторону верхнего бьефа. Выемка генератора производится в этом случае козловым краном после частичного демонтажа сороудерживающих решеток и откачки воды из предагрегатного пространства, для чего должно быть установлено ремонтное заграждение, которое располагается в специальных пазах.
Отсутствие турбинной камеры и применение прямоосной конической отсасывающей трубы позволяют значительно уменьшить ширину блока и повысить отметку заложения фундаментной плиты.
Улучшение геометрии проточного тракта агрегата за счет уменьшения гидравлических потерь в подводящей части (отсутствие турбинной камеры со сложной геометрией) и замена изогнутой отсасывающей трубы на прямоосную (обладающую более высокими энергетическими показателями) приводят к увеличению пропускной способности горизонтального агрегата, что в свою очередь при том же значении диаметра рабочего колеса увеличивает на 20 — 30% его мощность или при той же мощности позволяет уменьшить диаметр рабочего колеса. Последнее в свою очередь приводит к уменьшению размеров всего агрегатного блока.
На рис. 16.8 для сравнения совмещены проточные части вертикального и горизонтального капсульных агрегатов одинаковой мощности. Диаметр рабочего колеса вертикального агрегата принят равным D=1 м, мощность турбины N=20 МВт при Н—8 м. Та же мощность на капсульном агрегате может быть получена при D=7 м. При этом глубина заложения фундаментной плиты повышается на 1,3 м, а ширина блока агрегата уменьшается с 19,2 до 12 м.
Капсульный агрегат имеет и энергетические преимущества по сравнению с обычным вертикальным: при одинаковых значениях диаметра рабочего колеса D\ и расхода Q КПД капсульного агрегата на 2 — 4 % выше, чем вертикального; зависимость η=f(N) значительно более пологая, особенно в области больших расходов, что обеспечивает высокие значения КПД в широком диапазоне мощности; применение прямоосной отсасывающей трубы улучшает работу агрегата в зоне неоптимальных нагрузок.
Расстояние между осями смежных капсульных агрегатов на 30 — 40 % меньше, чем между осями вертикальных. Ширина блока капсульного агрегата определяется диаметром капсулы генератора, которая при прямом соединении вала рабочего колеса и генератора обычно равна (1,1ч-1,2)D. Существенное уменьшение диаметра капсулы до (0,7-0,8)D может быть получено при увеличении частоты вращения ротора генератора в 2 — 10 раз, что достигается установкой между электрической и гидравлической машинами мультипликатора. Мультипликатор, который является весьма сложным и дорогим устройством, увеличивает стоимость агрегата и приводит к снижению КПД агрегата на 0,5 — 1,0% и к повышению эксплуатационных издержек. Однако при небольших размерах (диаметр до 4 м) и напорах (до 5 м) такие агрегаты находят применение.
Компоновка и конструкция здания ГЭС с капсульными агрегатами дана на рис. 16.9.
Эксплуатационные затруднения, возникающие при размещении генератора в капсуле, привели к разработке схем с вынесением его в отдельный машинный зал. В этом случае валы генератора и турбины соединяются промежуточным карданным валом либо ось агрегата располагается наклонно. Последняя схема применяется при агрегатах небольшой мощности (см. гл. 19).
В компоновке, изображенной на схеме VI (рис. 16.3), разборка турбины и генератора производится через два люка с помощью наружного козлового крана. Для подъема мелких деталей могут использоваться краны малой грузоподъемности. Доступ в капсулу осуществляется через полый вертикальный бычок. По схеме VI осуществлены здания Киевской, Череповецкой ГЭС. При расположении капсулы в верхнем бьефе (схема VIII, рис. 16.3) разборка генератора производится непосредственно козловым краном. Выемка рабочего колеса осуществляется малым мостовым краном машинного зала и через шахту монтажной площадки — козловым краном. Доступ в капсулу осуществляется через вертикальный бычок сложного профиля. Выводы шин генератора и все технологические коммуникации прокладываются либо также через бычок, либо через полую утолщенную статорную колонну.
