Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные методы проектирования гидроэнергетических установок 13
1.1. Нормативные требования автоматизированного проектирования гидроэнергетических установок 13
1.1.1. Нормативные требования к проектированию гидроэнергетических установок 13
1.1.2. Обзор стандартов на системы автоматизированного проектирования 14
1.2. Этапы автоматизации проектирования гидроэнергетических установок 19
1.2.1. Использование средств автоматизации при проектировании ГЭУ 19
1.2.2. Актуальные направления развития технологии проектирования ГЭУ 21
1.2.3. Обзор патентов на изобретения реализующих принцип параметрического моделирования 24
1.3. Формулировка цели и задач диссертационной работы 26
Глава 2. Методика моделирования оборудования и сооружений гидроэнергетических установок 28
2.1. Технологическая схема трехмерного моделирования ГЭУ с использованием базы данных унифицированных моделей конструктивных компонентов з
2.3. Методология создания трехмерных унифицированных моделей конструктивных компонентов ГЭУ с использованием сквозной параметризации 34
2.4. Обоснование выбора программного обеспечения для создания базы данных унифицированных компонентов ГЭУ 40
2.2. Формализованное описание трехмерной параметрической модели гидроэнергетической установки 46
Глава 3. Программная реализация трехмерного параметрического моделирования 53
3.1. Формализация и выбор базовых параметров моделей основного оборудования и сооружений здания ГАЭС с двухмашинной компоновкой гидроагрегата 53
3.1.1. Рабочее колесо обратимой гидромашины 54
3.1.2. Проточный тракт 57
3.1.3. Двигатель-генератор 59
3.1.4. Напорные водопроводящие сооружения ГАЭС 63
3.2. Разработка элементов прикладного программного обеспечения 71
3.2.1. Обоснование необходимости разработки прикладного программного обеспечения 71
3.2.2. Программная реализация специального программного обеспечения для расчета базовых и зависимых параметров 72
3.3. Формирование библиотек параметрических моделей элементов оборудования и сооружений зданий ГАЭС 78
3.4. Моделирование природных условий и объектов инфраструктуры 106
Глава 4. Апробация методики на примере создания укрупненной модели Ленинградской ГАЭС 108
4.1. Исходные данные для моделирования Ленинградской ГАЭС 108
4.2. Расчет параметров Ленинградской ГАЭС 111
4.2.1. Расчет диаметра рабочего колеса насоса-турбины 111
4.2.2. Расчет параметров металлической спиральной камеры 114
4.2.3. Расчет параметров двигателя-генератора 1 4.4. Создание модели природного рельефа и объектов инфраструктуры 118
4.5. Возможности использования трехмерных моделей 121
Заключение 123
Литература
- Обзор стандартов на системы автоматизированного проектирования
- Методология создания трехмерных унифицированных моделей конструктивных компонентов ГЭУ с использованием сквозной параметризации
- Рабочее колесо обратимой гидромашины
- Расчет параметров Ленинградской ГАЭС
Введение к работе
Актуальность проблемы. Гидроэнергетические объекты (ГЭО) остаются наиболее важными источниками электроэнергии, обеспечивающими выполнение условия устойчивого развития экономики России с точки зрения рационального природопользования, экологической безопасности и энергоэффективпости. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г., утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации № 1715-р от 13.10. 2009 г., предусматривает увеличение доли гидроэнергетики в производстве электроэнергии. В соответствии с прогнозными оценками к 2020 г. производство электроэнергии на ГЭС и ГАЭС должно увеличиться до 284 ТВт-ч по сравнению со 168 ТВт-ч в 2010 г.
Научно обоснованное развитие гидроэнергетики невозможно без совершенствования технологий проектирования и строительства. Одним из направлений внедрения прогрессивных технологий является применение трехмерного (3D) моделирования в процессе проектирования, строительства и эксплуатации гидроэнергетических объектов. Актуальность и перспективность данного направления подтверждается опытом применения трехмерного моделирования отечественными и зарубежными организациями гидроэнергетического профиля. В настоящее время разработаны и используются трехмерные модели различной степени детализации Бурейской ГЭС, Загорской ГАЭС-2, Нижегородской ГЭС, Саяно-Шушенской ГЭС, ГЭС Чаппараль (Сальвадор), Се-Конг-4 (Южный Лаос) и др. Кроме того, необходимость создания трехмерных моделей гидротехнических сооружений регламентируется требованиями «Методических рекомендаций по выдаче заключения о готовности организации, эксплуатирующей гидротехнические сооружения, к локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций и защите населения и территории в случае аварии гидротехнического сооружения» от 30.06.2011г.
Создание трехмерных моделей гидроэнергетических объектов позволяет
сократить количество ошибок на стадии проектирования, снизить сроки
проектирования объектов, обеспечить координирование работы проектировщиков, строителей и эксплуатирующих организаций.
Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки методического, программного и информационного обеспечения технологий проектирования гидроэнергетических объектов на базе трехмерного параметрического моделирования для повышения качества проекта, экономической и энергетической эффективности и снижения сроков проектирования.
Целью диссертационной работы является создание методики трехмерного параметрического моделирования оборудования и сооружений зданий ГАЭС, базирующейся на использовании взаимосвязанных параметрических моделей.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи;
-
Проведен анализ современных методов автоматизации проектирования объектов гидроэнергетики.
-
Разработано формализованное описание трехмерной модели здания ГАЭС и его элементов, позволяющее реализовать сквозную параметризацию моделей оборудования и сооружений станции.
-
Разработаны элементы прикладного программного и информационного обеспечения автоматизированного проектирования здания ГАЭС.
-
Разработана методика автоматизированного проектирования зданий ГАЭС, основанная на использовании базы данных, включающей модели оборудования и сооружений.
-
Проведена апробация методики на примере создания трехмерной модели здания Ленинградской ГАЭС.
Научная новизна заключается в следующем: 1. Впервые разработана методика сквозной параметризации моделей оборудования и сооружений зданий ГАЭС.
-
Разработаны компоненты информационного и программного обеспечения технологии автоматизированного проектирования ГАЭС на основе трехмерного параметрического моделирования.
-
Разработана методика обоснования параметров оборудования и сооружений зданий ГАЭС, базирующаяся на трехмерном параметрическом моделировании.
Достоверность полученных результатов исследований, теоретических и методических обоснований, выводов и рекомендаций подтверждается использованием в разработках научно-обоснованных и проверенных методов различных научных дисциплин, корректным применением адекватного математического аппарата, информационного и программного обеспечеЕшя, а также совпадением результатов тестового моделирования с проектными данными существующего объекта.
Практическая ценность проводимых исследований состоит в том, что:
-
Сформирована база данных, разработанных с использованием сквозной параметризации взаимосвязанных унифицированных моделей компонентов оборудования и сооружений зданий ГАЭС.
-
Созданы связанные с типовыми моделями прикладные программы для ПВМ, позволяющие определять основные параметры оборудования и сооружений здания ГАЭС.
-
Разработаны практические рекомендации по созданию трехмерных параметрических моделей оборудования и сооружений зданий ГАЭС и их использованию для автоматизации процесса проектирования и создания проектной графической документации.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Методика сквозной параметризации моделей оборудования и сооружений зданий ГАЭС.
-
Методика трехмерного параметрического моделирования, направленная на автоматизацию процесса проектирования зданий ГАЭС.
Область применения результатов. Результаты данного исследования могут использоваться проектными организациями гидроэнергетического профиля при проведении проектных и научно-исследовательских работ, для обоснования проектных решений, проведения прочностных, гидроэнергетических, сметных и прочих расчетов, моделирования аварийных и чрезвычайных ситуаций, получения проектной документации и составления презентационных материалов.
Апробация и внедрение результатов. Основные положения диссертации доложены на семинарах кафедры «Возобновляющиеся источники энергии и гидроэнергетика» СПбГПУ, на всероссийском форуме студентов, аспирантов и молодых ученых (2008 г.), на неделях науки СПбГПУ (2008-2011г.), на международной научно-практической конференции «Экономические механизмы инновационной экономики» (2009 г.), на конференции во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева «Гидроэнергетика. Новые разработки и технологии» (2010 г.). Результаты работы отмечены диплом I степени конкурса студенческих и аспирантских проектов «Энергия развития -2009», проводимым ОАО «РусГидро». Получена справка о внедрении результатов диссертационных исследований в разрабатываемую систему авторизированного проектирования гидроэлектрический станций от ОАО «ВНИИГ имени Б.Е. Веденеева».
Результаты работы отражены в 13 научных публикациях. Работы по теме диссертации проводились в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» ГК 02.740.11.0750.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы, приложений. Она содержит 133 страниц машинного текста, 58 рисунков, 15 таблиц и список используемой литературы из 96 наименований.
Обзор стандартов на системы автоматизированного проектирования
Для достижения цели диссертационной работы необходимо проведение анализа современных требований, предъявляемых к проектированию и строительству зданий ГАЭС. При проектировании гидроэнергетических объектов задействуются межгосударственные стандарты (ГОСТ), национальные стандарты Российской Федерации (ГОСТ Р), строительные нормы и правила (СНиП), своды правил по проектированию и строительству (СП), стандарты организаций (СТО), руководящие документы системы (РДС), стандарты СЭВ (СТ СЭВ), введенные в действие на территории Российской Федерации в качестве государственных стандартов, сметные нормативные документы (ГЭСН, ФБР, ТЕР, ТСЦ).
Информационное обеспечение технологии проектирования, базирующейся на параметрическом моделировании, должно включать нормативные требования: - требования по надежности и безопасности зданий гидроэлектростанций в чрезвычайных ситуациях [86, 90]; - требования к составу оборудования гидротурбинных установок, его изготовлению и приемке, обеспечивающих его надежность, безопасность в эксплуатации и конкурентоспособность [87, 89]; - нормы по проектированию и строительству строительной части сооружений гидроэнергетических сооружений [84, 88]; - требования к геометрическим характеристикам и размерам оборудования и сооружений ГЭУ определяются в соответствии со стандартами организаций: очертания и размеры проточной части металлической [70] и бетонной [66] спиральных камер, отсасывающей трубы [68], направляющего аппарата [67, 69]; - требования к системам автоматизированного проектирования [29, 30, 31]; - требования к составлению проектной документации [27, 28, 32,33]. 1.1.2. Обзор стандартов на системы автоматизированного проектирования Основные принципы разработки, состав и структура систем автоматизированного проектирования (САПР) и требования к компонентам видов обеспечения устанавливаются ГОСТ 23.501.101-87. Термины и определения основных понятий в области автоматизированных систем регламентируются ГОСТ 34.003-90.
Согласно ГОСТ 23.501.101-87 системой автоматизированного проектирования является организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП). При помощи такой системы могут быть автоматизированы все стадии проектирования, а также отдельные стадии или их составные части.
При создании системы автоматизированного проектирования необходимо обеспечивать: 1. Системное единство, то есть взаимосвязь отдельных элементов, входящих в состав объекта проектирования. 2. Совместное функционирование отдельных составляющих системы. 3. Типизацию, то есть преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. 4. Возможность пополнения и совершенствования составных частей системы. Составные структурные части САПР (подсистемы), представляют собой специализированные комплексы средств, при помощи которых решается функционально законченная последовательность задач САПР. По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.
Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают функционирование проектных подсистем. Примером обслуживающей подсистемы является автоматизированный банк данных.
Проектирующие подсистемы — объектно-ориентированные подсистемы, предназначенные для реализации отдельной стадии проектирования или группы связанных проектных задач.
Структурными частями КСАП являются программно-методические (ПМК) и программно-технические комплексы (ПТК) средств, которые включают:
1. Методическое обеспечение (МетО). К МетО относят: документацию, устанавливающую технологию автоматизированного проектирования, правила эксплуатации КСАП, ПТК и ПМК, стандарты, регламентирующие процесс и объект проектирования.
2. Информационное обеспечение (ИО) — совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования. Основной формой реализации компонентов информационного обеспечения являются базы данных, организация данных в которых обеспечивает их оптимальное использование. Совокупность баз данных САПР должна удовлетворять принципу информационного единства и иметь возможность внесения новых данных. Требования к информационному обеспечению САПР устанавливаются [29].
3. Программное обеспечение (ПО). Компонентами программного обеспечения являются программные модули. Компоненты программного обеспечения, объединенные в ПМК, должны иметь иерархическую организацию, в которой на верхнем уровне размещается монитор управления компонентами нижних уровней программными модулями. ПО подразделяется на общесистемное и прикладное:
Методология создания трехмерных унифицированных моделей конструктивных компонентов ГЭУ с использованием сквозной параметризации
Для любого заданного ребра число исходящих ребер может быть произвольным. В целях упрощения «крылатое» представление задает лишь четыре ближайших ребра по часовой стрелке и против часовой стрелки на каждом конце ребра. Другие ребра можно обойти постепенно путем ассоциации с каждым ребром двух «следующих» ребер. Они обозначаются как new и nccw («next clockwise» и «next counterclockwise»). В данном случае new обозначает следующее ребро в той грани, где данное ребро появляется в положительном направлении, a nccw - следующее ребро в другой грани. Таким образом, начиная с ребра, прямо связанного с гранью, можно получить все другие инцидентные данной вершине ребра, следуя ссылкам new и nccw.
В наиболее общем случае в структуру включают также ссылки на предыдущие ребра в соседних гранях.
Система с твердотельным представлением имеет преимущества при первоначальном формировании модели, так как построить объемную модель правильной формы из объемных примитивов с использованием булевых операций достаточно просто. Кроме того, этот метод обеспечивает более компактное описание модели в базе данных. Представление плоскостями эффективно при создании сложных форм, которые воссоздать с помощью метода твердотельного моделирования затруднительно. В методе твердотельного моделирования модель хранится в виде комбинации данных и логических процедур, при этом требуется меньше памяти, но большим оказывается объем вычислений при воспроизведении модели.
Плоскостное представление модели хранит точное описание границ модели, для этого необходимо больше памяти, но не требуется большого количества вычислений для воссоздания изображения. Достоинством систем с плоскостным представлением является относительная простота преобразования граничного представления в соответствующую каркасную модель и обратно, так как описание границ подобно описанию каркасной модели, что облегчает преобразование модели из одной формы в другую, и делает такие системы совместимыми с уже имеющимися. Глава 3. Программная реализация трехмерного параметрического
моделирования 3.1. Формализация и выбор базовых параметров моделей основного оборудования и сооружений здания ГАЭС с двухмашинной компоновкой гидроагрегата
Следующим этапом разработки методики параметрического моделирования конструктивных компонентов зданий ГАЭС является формирование математического описания моделей, то есть выбор их базовых параметров и определение математических зависимостей, по которым будет осуществляться управление размерами модели посредством этих параметров.
В данном разделе представлены зависимости, используемые для определения параметров основного оборудования и сооружений здания ГАЭС двухмашинной схемы установки агрегатов.
Обратимые гидромашины могут выполняться в осевом, диагональном и радиально-осевом исполнении. Осевые обратимые поворотно-лопастные машины применяются на низконапорных ГАЭС с напором до 50 м [11]. Такие гидромашины не получили широкого распространения поскольку сооружение ГАЭС на такие напоры является экономически неэффективным, а также имеет место большое расхождение оптимальных значений коэффициента полезного действия (КПД) в насосном и турбинном режимах и низкое значение КПД в насосном режиме. Диагональные обратимые гидромашины используют на напор 35-140 м. Такие гидромашины имеют больший коэффициент кавитации, чем радиально-осевые, что требует их большего заглубления под уровень нижнего бьефа. Широкое распространение в настоящее время получили радиально-осевые насосы-турбины (РОНТ) [15,39,83]. РОНТ могут использоваться при напорах примерно от 50 м до 700 м. При напорах свыше 500-700 м устанавливаются многоступенчатые обратимые гидромашины или агрегаты с ковшовыми турбинами [11]. В данном разделе будет рассмотрен выбор параметров радиально-осевых обратимых гидромашин в связи с наибольшей потребностью в Европейской части России, для которой характерен диапазон напоров 600-100 м.
Тип гидротурбины на заданные условия работы выбирается на основании сводного графика областей применения основных типов турбин [11]. Выбор осуществляется, исходя из максимального напора и заданной мощности гидротурбины.
Определение диаметра рабочего колеса обратимой гидротурбины может быть произведен по одной из зависимостей [2, 11, 13]: где n j - приведенная частота вращения при максимальном КПД, NTmax -максимальная мощность в турбинном режиме, ns - коэффициент быстроходности, отнесенный к максимальному турбинному напору, Яр -расчетный напор, Q Ip - приведенный расход, соответствующий среднему значению n j, г] - КПД гидротурбины, п нопТ - приведенная частота вращения в насосном режиме при максимальном КПД, Ян - средний напор в насосном режиме, п - частота вращений гидротурбины.
Для вычисления величин, входящих в зависимости (З.І)-(З.З), могут быть использованы универсальные характеристики, эмпирические зависимости [11] и таблицы систематизированных данных [37].
Как показали исследования, значения, получаемые при вычислениях при помощи формулы (3.3), дают хорошую сходимость с заводскими данными, результаты, получаемые при расчете диаметра рабочего колеса гидротурбины по зависимостям (3.1)-(3.2) - несколько занижены. Кроме того, использование зависимости (3.3) более удобно при разработке прикладного программного обеспечения для определения основных параметров моделей компонентов обратимой гидромашины.
Рабочее колесо обратимой гидромашины
Создание трехмерной твердотельной модели в графическом пакете Inventor производится в режиме построения эскиза и детали. Эскиз представляет собой двумерный контур, на основе которого при помощи различных функций моделирования (выдавливания, сдвига, вращения и т.д.) создается твердотельная модель элемента гидроэнергетического объекта -деталь (рис.3.7).
При моделировании в среде Inventor компонентов здания ГАЭС под деталью подразумеваются отдельные компоненты сооружений или оборудования, например колонны, стены здания станции, рабочее колесо, спиральная камера и т.д.
Создание твердотельной модели металлической спиральной камеры При построении эскизов особое внимание должно уделяться их взаимосвязи. Положение каждого отдельного элемента эскиза должно быть жестко определено относительно других элементов, в противном случае, при изменении параметров преобразование модели не будет выполнено или будет выполнено некорректно. Взаиморасположение эскизов определяется рабочими плоскостями, также жестко связанными между собой. Возможно построение эскиза на какой-либо поверхности детали. Также следует отметить, что создание твердотельной модели возможно только на основе замкнутого эскиза. На основе эскиза, представляющего собой незамкнутый контур, возможно построение только поверхности. Поверхность может быть использована в качестве ограничения твердого тела или, например, для проецирования контуров модели, но не может использоваться для определения физических характеристик модели.
Полученные на основе эскизов детали могут быть объединены в сборку, представляющую собой набор деталей, расположенных по отношению друг к другу определенным образом, причем одна деталь может быть включена в сборку несколько раз, образуя массив элементов. Изменение параметров каждой отдельной детали, включенной в сборку, возможно в режиме ее редактирования. Задание общих параметров, управляющих несколькими элементами сборки, не предусмотрено. Взаиморасположение деталей в сборке задается наложением зависимостей, то есть ограничением их степеней свободы. Кроме определения положения детали в сборке, наложение зависимостей может определять размеры детали. Например, возможно задание необходимого диаметра кратера двигателя-генератора в зависимости от габаритов его модели. Наложением таких зависимостей реализуется геометрическая (адаптивная) параметризация модели.
На рис. 3.8 приведен пример составления сборки из деталей, представляющих собой модели строительных конструкций, в результате объединения которых создается модель здания станции.
Объединение моделей строительных конструкций Чертежи в среде Inventor создаются на основе полученной трехмерной модели и представляют собой набор проекций, видов, разрезов, узлов объекта. На рис. 3.9 приведен пример чертежа сборки параметрических моделей металлической спиральной камеры с расположенными в ней колоннами статора, рабочего колеса и отсасывающей трубы.
Чертеж отображает текущее состояние модели, то есть при внесении каких-либо изменений в модель эти изменения автоматически отображаются на чертеже, что исключает возможность возникновения несогласованной графической документации. Средства редактирования чертежей Autodesk Inventor позволяют выполнение оформления чертежей на достаточно высоком уровне, и, кроме того, предусматривают возможность импорта чертежей Autodesk Inventor в другие графические пакеты, например в AutoCAD, где они могут быть доработаны.
Изменение параметров модели может производиться на любом этапе создания модели, в том числе предусмотрено преобразование деталей, включенных в сборку, причем другие детали сборки при наложении адаптивных зависимостей также преобразуются в соответствии с новыми размерами изменяемой детали. Наиболее эффективным представляется управление моделями объектов при помощи небольшого количества базовых параметров, когда все размеры модели заданы как функции от этих параметров. Преобразование модели в таком случае не требует дополнительных расчетов и непосредственного редактирования смоделированной детали. Для преобразования модели достаточно изменить значения базовых параметров в таблице «Параметры», после чего автоматически производится пересчет размеров, зависящих от измененных параметров, и модель обновляется в соответствии с новыми данными.
Рассмотрим примеры создания некоторых основных унифицированных моделей. Спиральная камера Относительные размеры спиральных камер и площади поперечных сечений, указанные в таблицах стандарта [66,70], приведены к диаметру рабочего колеса турбины D- Ім, который определяет размеры и конфигурацию модели, то есть являются базовым параметром модели.
Создание твердотельной модели спиральной камеры рассмотрим на примере моделирования спиральной камеры СУМ-0,25-3340 (спиральная камера унифицированная металлическая с относительной высотой направляющего аппарата Ь0 = 0.25 и углом, характеризующим направление вектора скорости, 5=3340 ).
Задание базовых параметров модели производится в разделе «Пользовательские параметры» таблицы «Параметры». В качестве базового параметра модели спиральной камеры используется диаметр рабочего колеса. Для удобства работы изначально диаметр рабочего колеса следует задать равным 1 м.
Рабочие плоскости для построения эскизов поперечных сечений спиральной камеры должны быть расположены вертикально, под углом друг к другу Д р. В отраслевом стандарте [70] для каждого из типов спиральных камер приведены таблицы с шагом сечений в 15 и 18. В данном примере рассмотрим построение спиральной камеры с шагом сечений равным 15. Так как угол охвата рассматриваемой спиральной камеры р0=345 необходимо построить двадцать одну рабочую плоскость.
Расчет параметров Ленинградской ГАЭС
Нижний бассейн предназначен для накапливания стока реки, используемого в последующем для работы ГАЭС и для покрытия потерь воды на испарение и фильтрацию. Сооружения нижнего бассейна также принимаются аналогичными, предложенным специалистами ОАО «Ленгидропроект» для традиционной компоновки Ленинградской ГАЭС. В состав основных сооружений нижнего бассейна входят: земляная плотина и строительный канал для пропуска расхода р. Шапши в период возведения сооружений ГАЭС и расчистки в нижнем бьефе.
Как было установлено специалистами ОАО «Ленгидропроект», при работе станции в турбинном режиме поток воды направляется перпендикулярно противоположному берегу водохранилища. При таком направлении потока и скорости течения воды около 1,4 м/с будет происходить разрушение береговой линии. Для предотвращения размывов производится срез дна нижнего бассейна до отметки 66,0 м на ширине не менее 400 м по направлению потока.
Нижний бассейн создается подпором р. Шапши земляной плотиной, расположенной в 2,5 км от створа основных сооружений и в 4,7 км от устья реки. Для выбранной установленной мощности ГАЭС специалистами ОАО «Ленгидропроект» рассчитан необходимый полезный объем бассейна, составляющий 49 млн.м и 26 млн.км при мертвом объеме. Длина водохранилища составляет 29 км при ширине 250-300 м, максимальная глубина у плотины 29 м.
Плотина нижнего бассейна - намывная из песка с суглинистым экраном, длина по гребню составляет 400 м, ширина -8 м, максимальная высота - 40 м. Верховой откос крепится железобетонными плитами, низовой - засевается травами. Отметка верха плотины - 83,5 м, максимальная высота плотины -34 м, длина по гребню - 455 м, ширина по гребню - 8 м. С низовой стороны устраивается берма шириной 5 м на отметках 62 м и 72 м. На верховой откос намытой части плотины укладывается экран из суглинка. Заложение низового откоса экрана принят 1:3, верхового - 1:3,5, толщина откоса по верху принимается равной 2 м. Отметка верха экрана принимается равной 81,5 м.
Нижний бассейн дважды в сутки срабатывается с отметки НПУ - 80,6 м до отметки УМО - 74,0 м и дважды наполняется, подвергая верховой откос плотины волновым, температурным и фильтрационным воздействиям, поэтому принимается крепление откоса монолитное толщиной 0,2 м. Для защиты от промерзания под плитами укладывается песчано-гравийный грунт толщиной 1 м. В качестве дренирующего слоя используется слой гравийно-галечного материала толщиной 0,5 м, для предотвращения суффозии материала тела плотины под дренирующим слоем укладывается слой песчано-гравийного грунта толщиной 0,3 м. 4.2. Расчет параметров Ленинградской ГАЭС
Расчет диаметра рабочего колеса насоса-турбины Максимальная мощность одного агрегата Ленинградской ГАЭС в насосном режиме: г„ = р = = 220(МВт), где Л/ГАЭс н общая мощность ГАЭС в насосном режиме, п - число агрегатов; для Ленинградской ГАЭС NrA3CH=ll60 MB, п =8 шт. Для агрегата мощностью 220 МВт и напора #р=100 м, выбираем радиально-осевую насос-турбину РОНТ115. Коэффициент быстроходности насосного режима nSH по формуле (3.5) определяем: nSH = 3.65n lHOnTjQ IiiQar = 3.65 89 VOA = 205.5 (об/мин). Приведенные расход и нормальная частота вращения гидротурбины определяется по универсальной характеристике насоса-турбины РОНТ115, в соответствии с которой л./ н опт = 89 об/мин, Q lH опт=0,40 м /с.
Округляя полученное значение в соответствии с рекомендациями [13], получаем диаметр рабочего колеса Dx=6,3 м. Для автоматического расчета параметров гидротурбины значения приведенных расхода и нормальной частоты вращения могут быть получены по систематизированным данным [38]. Для проверки точности автоматизированных расчетов проведем повторное определение диаметра насоса-турбины, используя систематизированные данные. nSH = 3.65гг;ноптЛ/ 2/ нопт = 3-65 91-5 V0.37 = 203.1 (об/мин). При округлении полученной нормальной частоты вращения до ближайшего большего значения, получаем ту же синхронную частоту вращения пс=150 об/мин.
При округлении полученного значения диаметра рабочего колеса получаем то же значение, что и при его расчете при помощи универсальной характеристики. Таким образом, можно считать, что указанные систематизированные данные могут быть использованы для предварительных расчетов диаметра рабочего колеса, реализуемых в прикладном программном обеспечении.
Результаты приведенных вычислений совпадают с результатами автоматического расчета, проводимого при помощи разработанного прикладного программного обеспечения, и данными полученными специалистами ОАО «Ленгидропроект».
Расчет металлической спиральной камеры в соответствии с рекомендациями выполняется в следующем порядке: В зависимости от выбранного типа турбины по таблицам, приведенным в работе [4], выбирается угол охвата (р0 и определяются высота направляющего аппарата Ь0, диаметр статора Da и диаметр окружности выходных кромок ребер Db.
