Двухмашинная схема обратимых агрегатов, получившая наиболее широкое распространение, в настоящее время обычно применяется в традиционной для вертикальных гидроагрегатов компоновке (см. рис. 22.3). Однако в ряде случаев целесообразно отступить от таких компоновок. Ниже приводятся некоторые разработки, выполненные на кафедре использования водной энергии МИСИ применительно к конкретным объектам.
Для ГАЭС, показанной на рис. 22.4, целесообразно применение многоступенчатых обратимых гидромашин. За счет уменьшения отрицательной высоты отсасывания (подпора) здание ГАЭС располагается в непосредственной близости от плотины. При этом могут быть существенно уменьшены глубина котлована под зданием ГАЭС и длина низовых напорных водоводов; также несколько сокращается длина верховых наклонных туннелей (за счет спрямления трассы).
В ряде случаев, например при сооружении ГАЭС с подземным бассейном, вместо многоступенчатых обратимых гидромашин возможно применение гидроагрегатов, у которых две обратимые гидромашины соединены последовательно, так что отсасывающая труба первой ступени переходит в спиральную камеру второй ступени (рис. 22.6,а). Двигатель-генератор располагается между двумя гидромашинами. Таким образом, имеется возможность создания на базе имеющихся одноступенчатых обратимых гидромашин гидроагрегатов мощностью 400 МВт и более на напор 1000 — 1200 м. Такое решение позволяет снизить требуемое заглубление здания ГАЭС почти в 2 раза по сравнению с одноступенчатым вариантом.
Снижение заглубления подошвы здания ГАЭС может быть достигнуто применением так называемой «перевернутой» компоновки гидроагрегата (рис. 22.6,б), при которой отсасывающая труба отходит вверх от рабочего колеса. Такая конструкция позволяет применительно к ГАЭС с напорами около 100 м и агрегатами по 200 МВт уменьшить объем бетонных работ по зданию станции на 15 — 20%, а земляных работ — на 30 — 40%. Преимуществом этой конструкции является также улучшение условия эксплуатации подпятника агрегата за счет того, что осевое усилие от давления воды на рабочее колесо и вес вращающихся частей направлены в противоположные стороны.
Рис. 22.6. Некоторые специальные типы схем и зданий ГАЭС:
а — последовательное соединение двух одноступенчатых гидромашин; б — ГАЭС с перевернутой компоновкой агрегата; в — схема ГАЭС с тремя бассейнами; г — перевернутый безвальный обратимый гидроагрегат
С учетом того, что в обратимых гидромашинах кроме двухскоростных двигателей-генераторов и обратимых гидромашин с изменяемым диаметром рабочего колеса зоны оптимальных значений КПД по приведенной частоте вращения не совпадают, при благоприятных природных условиях может оказаться целесообразным сооружение ГАЭС с одним верхним и двумя нижними бассейнами, расположенными на разных отметках (рис. 22.6,в). Такое решение, при котором вместо двух ГАЭС мощностью 1300 и 2000 МВт с
напорами соответственно 500 и 200 м возводится одна ГАЭС мощностью 3300 МВт с напором в насосном режиме 513 м, а в турбинном 695 м, при наличии трех бассейнов и установке 10 обратимых гидроагрегатов мощностью по 333 МВт кроме существенного снижения капиталовложений позволит повысить суммарный КПД гидроаккумулирования.
«Перевернутый» агрегат, изображенный на рис. 22.6,г, отличается тем, что валом гидроагрегата служит конус отсасывающей трубы, прикрепленный к ободу рабочего колеса радиально-осевой гидромашины. Двигатель-генератор может быть выполнен как подвесной конструкции, когда подпятник расположен на крестовине, так и зонтичной — при расположении подпятника непосредственно под рабочим колесом. Для обеспечения возможности сборки и разборки агрегата колено и часть диффузора отсасывающей трубы не замоноличиваются в бетон и делаются разъемными. Это обстоятельство наряду с наличием уплотнений над генератором является недостатком данной компоновки, ограничивающим ее применением диаметром рабочего колеса приблизительно до 3 — 4 м.
В рассматриваемой конструкции вал агрегата не проходит через отсасывающую трубу, т. е. не является причиной дополнительных пульсаций потока и вибраций.
