Нормы технологического проектирования

Большой опыт проектирования и эксплуатации технологической части гидроэлектростанций позволил институту «Гидропроект» разработать «Нормы технологического проектирования гидроэлектростанций», которые обязательны при проектировании всех отечественных гидроэлектростанций мощностью 10 МВт и выше. В 1977 г. была утверждена уточненная редакция Норм.
Нормами предусматривается, что мощность гидроагрегата выбирается путем технико-экономического сопоставления вариантов с различным числом агрегатов, с учетом условий работы и выдачи мощности ГЭС в энергосистему, принятого типа здания и соображений по унификации оборудования. При равных технико-экономических показателях принимают наибольшую технически возможную мощность агрегата. Основные параметры гидротурбин (номинальный диаметр рабочего колеса, частота вращения, высота отсасывания) назначаются (с учетом возможной унификации) для принятого в соответствии с максимальным напором типа рабочего колеса в зависимости от заданной мощности гидротурбин; максимального, расчетного по мощности и средневзвешенного по выработке электроэнергии напоров гидроэлектростанции, на основе графиков нагрузки и заводских универсальных характеристик. Пусковой пониженный напор следует принимать для осевых и диагональных поворотнолопастных гидротурбин начиная с 40% средневзвешенного напора (средневзвешенный напор соответствует оптимуму универсальной характеристики), а для радиально-осевых гидротурбин — начиная с 50% средневзвешенного напора. Минимальные и пусковые пониженные напоры согласовываются с заводом-поставщиком.
В случаях, когда необходимо пускать часть агрегатов ГЭС при более низких напорах, следует рассматривать варианты со сменными (временными) радиально-осевыми рабочими колесами или сменными гидрогенераторами. Выбор отметки установки рабочего колеса производится по допустимым высотам отсасывания с учетом графиков нагрузки, условий неустановившегося режима нижнего бьефа, размывов отводящего канала, а также работы агрегата в разные периоды эксплуатации.
В Нормах указывается, что гидротурбины и гидрогенераторы должны конструироваться как части единого гидроагрегата. При этом рекомендуются следующие компоновки вертикальных гидроагрегатов:
для гидрогенераторов с частотой вращения до 150 об/мин включительно — зонтичное исполнение с опорой подпятника на крышку турбины и одним направляющим подшипником, расположенным в зоне верхней крестовины;
для гидрогенераторов с частотой вращения более 200 об/мин— подвесное исполнение с опорой подпятника на верхнюю крестовину;
для гидрогенераторов с частотой вращения 150—200 об/ мин выбор компоновки определяется результатами технико-экономических расчетов.
В 1977 г. было выпущено «Руководство по проектированию технологических режимов регулирования гидроэлектростанций», разработанное совместно институтами «Гидропроект» и МИСИ имени В. В. Куйбышева. В нем предусматривается, что выбор режимов регулирования должен производиться на основании анализа и расчетов переходных процессов с учетом конкретных условий работы ГЭС, характеристик гидросилового и электротехнического оборудования, а также всей системы водоподводящих сооружений гидроэлектростанции.

Регуляторы частоты вращения гидротурбин

В СССР освоено производство электрогидравлических регуляторов (ЭГР) частоты вращения гидротурбин оригинальных конструкций (в том числе с магнитными усилителями и на транзисторах) для управления радиально-осевыми, поворотнолопастными и ковшовыми гидротурбинами. В соответствии со специализацией, ЭГР для всех гидротурбин выпускает один завод — ЛМЗ. Регуляторы мощных гидротурбин, изготовленные в последние годы, имеют рабочее давление в системе регулирования 4,0 МПа (а на Саяно-Шушенской ГЭС даже 6,4 МПа) вместо применявшегося ранее давления 2,5 МПа. Это позволило значительно сократить габариты и массу органов регулирования турбин.
Электрогидравлический регулятор обеспечивает автоматическое регулирование гидроагрегатов при их работе в различных режимах: индивидуальное регулирование при работе на холостом ходу, на изолированную нагрузку, на энергосистему; групповое регулирование при работе на изолированную нагрузку на энергосистему. При этом ЭГР обеспечивает автоматическое выполнение следующих операций: пуск гидроагрегата, его остановку из любого режима работы, перевод агрегата в режим синхронного компенсатора и обратно в генераторный режим, перевод из индивидуального в режим группового регулирования и обратно, заданное распределение нагрузок между агрегатами при их групповой работе, оптимальный процесс закрытия турбины при сбросах нагрузки, ручное управление агрегатом при помощи механизма ограничения открытия.

Предтурбинные затворы

Создание затворов в СССР следовало за развитием гидротурбостроения и было сосредоточено на Харьковском турбинном заводе, который теперь оснащает затворами все гидротурбины независимо от того, на каком заводе они изготовлялись.
В зависимости от напора, диаметра подводящего трубопровода и эксплуатационных требований перед турбинами ГЭС устанавливаются либо дисковые затворы с плоскоскошенным диском (выпускаются на напор до 20 м) или с плоским диском (выпускаются на напор до 200 м), либо шаровые затворы (на напор более 200 м). В настоящее время Харьковский турбинный завод нормализовал конструктивное исполнение затворов и может выпускать их со следующими предельными параметрами (табл. 17.8).

Таблица 17.8. Предельные параметры изготовленных в СССР предтурбинных затворов