Введение к работе
Актуальность темы. Приливные электростанции (ПЭС), исполь-аукицис анергию морских приливов, являются важнейшими возобновляемыми источниками электрической энергии. По эффективности капитальных затрат на сооружение и по годовой выработке энергии, приходящихся на 1 кВт установленной мощности, ПЭС существенно превосходят электрические станции, использующие солнечную энергию и энергию ветра, и уступают лишь гидроэлектростанциям.
Пригодный для технического использования энергетический потенциал природного приливного процесса на земном шаре составляет 800 ГВт, т.е. примерно 20 % от речного технического потенциала.
Наиболее крупная ПЭС Ране (240 МВт) введена в эксплуатацию в 1967 г. во Франции. В последующие годы был построен еще ряд ПЭС меньшей мощности, в том числе Кислогубская (Россия, 1968 г.), Аннаполис (Канада, 1984 г.) и Цзянь-Сань (Китай, 1985 г.). В Канаде, Великобритании, Индии, Южной Корее, России и других странах разработаны проекты ряда мощных ПЭС.
Проект наиболее мощной ПЭС Кобекуид разработан в Канаде. ПЭС Кобекуид предполагается построить в заливе Фандн. На ней будут установлены 120 гидроагрегатов по 40 МВт, общей мощностью 480 МВт.
Выявлено, что с целью снижения стоимости ПЭС и повышения их эффективности на ПЭС следует применять только горизонтальные гидроагрегаты специального исполнения (капсульные или проточные), в которых турбина и генератор объединены в единый конструктивный блок.
Существующие частные методики независимого проектирования вертикальных гидротурбин и гидрогенераторов не могут быть непосредственно использованы для проектирования горизонтальных агрегатов ПЭС, размеры турбины и генератора которых взаимосвязаны.
Поэтому создание методики проектирования горизонтальных агрегатов ПЭС, в которой учитывается их специфика, вполне актуально.
Цель работы - создание комплексной методики проектирования генератора и турбины горизонтального гидроагрегата ПЭС, включающей выбор размеров активных частей агрегата и расчет его эксплуатационных характеристик.
Мсоды_Ысслсдо|1ан11я. Расчеты электромагнитных процессом ге псраторов ПЭС выполнены с помощью универсального метода расчета электромагнитных процессом п электрических машинах (метода зубцо-вых контуров), разработанного кафедрой электромеханики МЭИ. Расчеты гидродинамических процессом к турбинах ПЭС произведены на основе методов теории подобия и физического моделирования.
Научная новизна работы :
создана комплексная методика проектирования гидроагрегатов ПЭС, в которой учитывается, что все размеры генератора, учитывающие форму гидравлического тракта турбины, должны находиться в определенных соотношениях с диаметром рабочей» колеса турбины;
составлен алгоритм выбора размеров и обмоточных данных генератора капсульного или проточного гидроаг|х.тата ПЭС' по заданной мощности и частоте вращения турбины;
предложена новая разновидность эксплуатационных характеристик капсульного или проточного' гидроагрегата, представляющих собой объединение регулировочных характеристик гидрогенератора с эксплуатационными характеристиками турбины.
Практическая ценность работы.
1. Для расчета электромагнитных процессов гидрогенератора
ПЭС применен обладающий высокой точностью программный ком
плекс TCPM-SP, разработанный кафедрой электромеханики МЭИ па
основе метода зубцопых контуров.
-
Разработан дополнительный блок к программному комплексу TCPM-SP, с помощью которого производится выбор размеров и обмоточных данных генератора по ладанной мощности и частоте вращения турбины.
-
Даны рекомендации по выбору электромагнитных нагрузок, размеров и обмоточных данных тихоходных горизонтальных генераторов гидроагрегатов ПЭС.
-
На основе анализа соотношений размеров турбины и генератора в капсульних и проточных гидроагрегатах ПЭС получены формулы для выбора внутреннего диаметра сердечника статора генератора не найденным рапсе диаметру рабочего колеса и частоте вращения турбины.
-
На основе результатов расчета капсульного и проточного гид роагрегатов применительно к энергетическим параметрам ПЭС Липа полис произведено сопоставление технических данных этих агрегатов і выявлены их достоинства и недостатки.
Публикации: по материалам диссертации опубликована одна статья.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глаи, заключения, списка использованной литературы и диух приложений. Объем работы представляет 293 страницы сквозной нумерации, в том числе: основной текст (на 203 стр.), 63 рисунка (на 61 стр.), список использованной литературы из 26 наименований (па 3 стр.), два приложения (на 26 стр.).
