Проект радиально-осевой гидротурбины для богучанской ГЭС

Статор является наиболее крупным и массивным узлом гидротурбины. Перед началом монтажа должны быть разработаны правила техники безопасности применительно к условиям предстоящих работ. Эти правила должны отвечать требованиям техники безопасности.

1. Инженерно-техническим работникам должны быть известны правила техники безопасности. Рабочие допускаются к работе после инструктажа и обучения методам безопасного ведения работ, с проверкой их знаний и с выдачей соответствующего удостоверения.

2. Рабочие места должны подготовляться с соблюдением всех требований правил техники безопасности, установленных для выполняемой работы. На всех опасных местах монтажа должны быть вывешены на видном месте плакаты и предупредительные надписи.

3. Технологический процесс монтажа должен предусматривать надежность временных вспомогательных сооружений -- настилов, лесов, лестниц, перил, выкладок, стеллажей, козел и др. Работы «на высоте» должны производиться с плотного настила с перилами высотой не менее 1 м, с бортовой доской высотой не менее 18 см. Доски перил пришиваются с внутренней стороны, верхняя перильная доска должна быть отстрогана. Нельзя допускать скопления людей и загрузку настила деталями весом, превышающим расчетную нагрузку.

Пользоваться изготовленными настилами в шахте турбины можно только после приемки и проверки их техническим персоналом. В дальнейшем состояние настилов должно проверяться ежедневно и обнаруживаемые дефекты немедленно устраняться.

При одновременной работе на настилах в двух ярусах по одной вертикали, во избежание возможного попадания каких-либо предметов с верхнего настила на нижний, необходимо между рабочими настилами соорудить защитный настил или верхний настил сшить из двух рядов досок, расположенных перекрестно.

4. Места работ, не имеющие достаточного, естественного освещения, должны освещаться искусственным светом. Неосвещенные места в зоне производства работ должны быть закрыты для прохода перегородками высотой не менее 1 м.

Для ручных переносных ламп напряжение не должно превышать 36В, а при работах в сырых местах (в кратере турбины, спирали, всасывающей трубе и т. п.) не свыше 12В. Подводка и ремонт стационарного, а также переносного низковольтного освещения должна производиться лишь электромонтерами.

5. Ручные инструменты необходимо содержать в полной исправности: рукоятки напильников, отверток, молотков, кувалд, топоров и других инструментов должны быть изготовлены из прочной древесины с остроганной поверхностью и надежно скреплены с инструментом. Ударные инструменты (молотки, зубила, керны и т. п.) не должны иметь заусенцев на бойковых поверхностях. Зевы гаечных ключей должны соответствовать размерам гаек.

К работе пневматическим инструментом допускаются обученные рабочие. Присоединять и отсоединять шланги можно только после выключения подачи воздуха. Работа пневматическим инструментом с приставных лестниц не допускается.

Рабочие, пользующиеся переносным электроинструментом (электродрели, электрошлифовальные машинки и др.), должны быть обучены безопасным методам работы, мерам защиты при работе с электротоком и приемам оказания первой помощи пораженным электроэнергией. При работе электроинструментом корпуса их должны быть заземлены, а рабочие снабжены резиновыми перчатками и галошами. Электроштепсели для присоединения инструментов должны быть расположены в непосредственной близости от места работы.

6. Подъемно-транспортные средства (краны, подъемные механизмы и вспомогательные при них приспособления) должны отвечать требованиям правил инспекции Котлонадзора; тали, тросы, стропы, рымы, крюки и т. п. должны быть проверены и иметь соответствующие таблички и бирки об их грузоподъемности.

7. Рабочие, занятые на работах по опиловке деталей, их обрубке, продувке, шлифовке, резке, сварке, заточке инструментов, обеспечиваются соответствующими защитными очками. Места, где проводятся электросварочные работы, необходимо оградить щитами. Все опасные и вращающиеся части машин, механизмов, а также электрооборудования (наждачные точила, шлифовальные машинки, приводные ремни, муфты вращения, электрорубильники и т. п.) должны быть надежно ограждены.

8. При ремонте электросваркой деталей турбин, омываемых потоком (рабочие колеса, камеры, всасывающие трубы, спирали, затворы), без их демонтажа, необходимо на месте работ обеспечить надежную вытяжную вентиляцию; штепселя для электроосвещения и рубильники силового тока должны быть расположены непосредственно у места работ внутри турбины; подвесные леса и люльки должны изготовляться в соответствии с проектом и расчетом и испытываться на полуторную статическую нагрузку, о чем составляется соответствующий акт.

Влияние ГЭС на экологию р. Волги.

Бассейн Волги охватывается 136 млн. га Русской равнины и включает более 150 тыс. малых и средних рек, причем более 90% их приходится на реки длиной менее 10 км. Здесь проживают 63 млн. человек и сосредоточено более 60% промышленного и половина сельскохозяйственного потенциала России. На берегах реки расположены около 300 крупных предприятий химической, ме-таллургической, оборонной промышленности, которые ежегодно сбрасывают около 20 км3 сточных вод. В волжской воде обнаружено более 20 химических соединений, многие из которых токсичны. Проектировщики волжских ГЭС обещали многое: орошаемые земли с высоким урожаем зерна, большие уловы волжской рыбы и дешевую электроэнергию, но этого не произошло из-за:

- убыли земельных угодий от интенсивного разрушения берегов;

- активизации оползневых процессов;

- подтопления территорий даже на значительном удалении от водохранилищ;

- сокращения запасов ценных видов рыб вследствие цветения воды летом;

- заиливания ложа водохранилищ продуктами эрозии:

- вторичного загрязнения из-за значительного сокращения интенсивности водо-обмена.

Мутность волжской воды возросла в 1000 раз, водообмен замедлился в 12 раз. Если до строительства плотин вода от Рыбинска до Волгограда добегала за 50 суток (в половодье - за 30), то теперь - только за полтора года. В результате самоочищаемость Волги, вода которой полвека назад считалась питьевой, снизилась в десятки раз.

Исследования воды и донного ила показали: в реке Волга (с. Алексеевка), в Саратовском водохранилище (с. Широкий Буерак), в Волгоградском водохранилище (с. Девичьи Горки) в июне и октябре 2003 г. содержание аммиака превышало ПДК в 25 раз (глубина отбора проб -15м). В феврале 2004 г. отбирались пробы с глубины 0. 5 м. Анализ проводился на наличие сульфатов, нитритов, аммиака, определялась жесткость и цветность воды. Волга в этот период покрыта льдом, несудоходна, поэтому вода ее чище, чем в летний период. Основной характеристикой степени загрязнения водоемов являются донные отложения. Содержание микроэлементов в донных отложениях в районе г. Балаково превышало фоновые значения по марганцу, таллию, стронцию и хрому в меньшей степени, чем по никелю, меди, цинку.

Гидроузел Волжская ГЭС расположен на реке Волга и соединяет два прибрежных города Волгоград и Волжский.

Полный состав гидротехнических сооружений включает в себя:

* здание ГЭС совмещенного типа с сороудерживающими сооружениями,

* бетонную водосливную плотину с грязеспуском и рыбоподъемником,

* правобережную русловую грунтовую плотину,

* пойменную левобережную грунтовую плотину, разрезанную шлюзами на два участка,

* два параллельных двухкамерных шлюза с низовым подходным каналом.

Волгоградское водохранилище используется в интересах различных водопотребителей и водопользователей, основные из них:

* энергетика,

* водный транспорт,

* водоснабжение,

* рыбное хозяйство,

* сельское хозяйство.

На Волжско-Камском каскаде ведущая роль принадлежит энергетике. Это водохранилище - суточного регулирования с недельным циклом. Недельное и суточное регулирование стока Волги является особенностью энергетических режимов Волжской ГЭС, которая используется для покрытия пиковых нагрузок электроэнергии и регулирования частоты.

Параметры водохранилища:

* Нормальный подпорный уровень (НПУ) - 15,0 м

* Максимальная допустимая кратковременная форсировка - 15,2 м

* Форсированный подпорный уровень (ФПУ) при пропуске половодья вероятностью превышения 0,01% - 16,3 м

* Минимальный навигационный уровень - 13,0 м

* Уровень мертвого объема -12,0 м

* Полезный объем водохранилища -8,25 куб км

* Максимальная суточная амплитуда колебания уровня водохранилища (по проекту):* летом - 2,5 м * зимой - 3,0 м.

* Отметка нижнего бьефа (НБ) колеблется в пределах от -0,3 м до -11,3 м

Водосливная плотина имеет длину 724,6 м, максимальная высота плотины - 44,35 м. По длине плотина разбита на 28 сливных пролетов. Второй пролет от гидроэлектростанции занят под рыбоподъемник, вследствие чего общее число пролетов водослива уменьшается до 27. Водосливные отверстия плотины перекрыты плоскими затворами, управляемыми при помощи козловых кранов.

* Пропускная способность водосливной плотины при НПУ-15,0 м - 30850 м3/с

Решение выше указанных проблем возможно на основе внедрения в практику гидротехнического строительства новых конструкций сооружений, предназначенных для управления экологическими процессами.

Проблема сохранения устойчивых связей между верхним и нижним бьефами гидроузла может быть решена путем подбора оптимального вида водозабора.

При глубинном водозаборе в нижний бьеф поступает холодная вода с бедным содержанием кислорода. Транзита в нижнее течение реки фито- и зоопланктона при этом не происходит, так как основная масса планктонных организмов сосредоточенна в поверхностной зоне водохранилища. Горизонтальная организация экологической системы реки вследствие этого нарушается. Более того, поступающая в нижний бьеф вода непригодна для сельского хозяйства: при орошении земельных массивов охлажденной водой происходит замедление развития роста культурных растений, что снижает их урожайность.

Поверхностный водозабор позволяет в определённой мере сохранить продольную (горизонтальную) речную экосистему, так как в нижнем бьефе поддерживается температурный режим, близкий к естественному, и при этом осуществляется транзит биопланктона в нижнее течение реки. Тёплая вода может с успехом использоваться для полива сельскохозяйственных угодий.

Необходимо отметить, что в некоторых случаях поверхностный водозабор может спровоцировать массовую гибель планктонных организмов в агрегатах ГЭС. Причиной гибели планктона может послужить кавитация или получение механических травм при резком возрастании скорости потока в водопроводящем тракте ГЭС. Поэтому перед водозаборными отверстиями целесообразно бывает разместить планктонные ловушки - различного вида заградители, препятствующих попаданию планктонных организмов в проточный тракт. В условиях же резких колебаний уровней верхнего бьефа глубинный водозабор оказывается конструктивно и экономически более предпочтительным, поэтому в каждом конкретном случае необходимо найти оптимальное решение, приемлемое по технологическим и экологическим требованиям.

Другим важнейшим каналом обмена энергией, веществом информацией между верхним и нижним бьефами являются рыбоходы. Существующие в настоящее время рыбоходы и рыбопропускные сооружения характеризуются весьма низкой эффективностью, в основном вследствие неудачного расположения в системе гидроузла относительно зон перемещения и концентрирования мигрирующих рыб на приплотинном участке. Возникает необходимость в создании многофункциональных мобильных конструкций из относительно дешёвых, недефицитных материалов, основными параметрами которых можно было бы управлять.

Важнейшим условием поддержания видового разнообразия и высокой продуктивности природных экосистем является наличие достаточного количества различных местообитаний - биотопов, служащих «жизненными опорными пунктами» биоорганизмов. Логично, что здоровье экосистем определяется не только живыми, но и неживыми компонентами.

Одной из причин снижения рыбопродуктивности гидросистем является полное или частичное разрушение и деградация естественных биотопов в результате гидротехнического строительства. Одним из путей решения этой проблемы является конструирование и размещение в гидросистемах искусственный биотопов, способствующих увеличению запасов рыбы в местах их установки. Создание и тиражирование сети искусственных биотопов повышает экологическую ёмкость энергосистемы и позволяет интенсифицировать в ней процессы вторичного продуцирования, в том числе образование продукции рыб.

Заключение

В процессе выполнения дипломного проекта были определена компоновка гидротурбины, разработана конструкция основных узлов гидротурбины, произведены расчеты:

основных параметров гидротурбины и построение универсальной характеристики;

направляющего аппарата (гидравлический, потребного давления сервомотора и прочностной деталей привода и лопатки);

тепловой направляющего подшипника;

критических частот вращения ротора агрегата;

экономической эффективности дипломного проекта;

расчет воздухообмена в сварочном цехе.

Большинство расчетов выполнено с применением ПЭВМ. При разработке конструкции узлов гидротурбины использован опыт, полученный при проектировании отечественного гидротурбинного оборудования.

Графическая часть дипломного проекта выполнена с применением компьютерной техники.

Рассмотрена технология изготовления и механической обработки вала гидротурбины. Технологические проработки велись в направлении обеспечения наиболее качественного и экономичного изготовления, с применением конструкторско-технологических решений, обеспечивающих высокую точность и надежность.

Список литературы