Разработка и исследование мобильной гидротурбинной установки для энергообеспечения и водоснабжения сельскохозяйственных объектов

• Автор: Кусков, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
ОБЗОР СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ
1.1 Анализ состояния электроснабжения и водоснабжения сельскохозяйственных потребителей
1.2 Тенденции распределенного энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей
1.3 Роль малой гидроэнергетики в автономном энергообеспечении села и требования, предъявляемые к МГТУ
1.4 Анализ существующих свободнопоточных мобильных гидротурбинных
установок
Выводы по Плаве
ГЛАВА
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОБИЛЬНОЙ ГИДРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Методика конструирования компонентов автономных систем водо-и электроснабжения
2.2 Расчет мощности свободного водотока
2.3 Оптимизация параметров лопаток гидротурбины
2.4. Расчёт лопаток свободнопоточной пропеллерной гидротурбины
2.5 Выводы по 2 главе
ГЛАВА
ИСПЫТАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНОЙ ГИДРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ
3.1 Испытания мобильной гидротурбинной установки

3.2 Автономная установка для преобразования кинетической энергии водотока и привода электрического генератора или насоса
3.3 Энергетический потенциал малой гидроэнергетики и методика расчета
3.4 Варианты использования свободно-поточных ГЭС
3.5 Комбинированный метод использования энергии водотока
3.6 Обеспечение бесперебойности автономного электроснабжения
3.7 Выводы по 3 главе
ГЛАВА
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРО- ВОДОСНАБЖЕНИЯ
4.1 Состояние и тенденция развития рынка свободнопоточных МГТУ
4.2 Предварительные оценки экономической эффективности производства автономных систем энергоснабжения и водоснабжения
4.3 Области применения МГТУ с генераторами и водоподъемниками
4.4 Технология сегментирования рынка и выбор сегмента
Выводы по 4 главе
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Известно, что электроэнергетический комплекс в Российской Федерации исторически формировался как централизованная система, в основу которой был положен принцип концентрации производства на относительно небольшом количестве крупных тепловых (конденсационных), гидравлических и атомных электростанций с передачей электроэнергии по высоковольтным сетям на далекие расстояния.
Однако сейчас привлекательность данной модели снизилась в связи с высокими потерями электроэнергии в протяжённых, многоступенчатых по уровням напряжения и разветвленных электрических сетях и высокой стоимостью строительства протяженных ЛЭП.
В настоящее время надежность централизованного электроснабжения понизилась, а стоимость возросла. Существующие технологии позволяют передавать потоки электроэнергии мощностью 6 ГВт на расстояние до трех тысяч километров. Используются линии электропередач, стоимость которых превышает 1 млн. долл. за 1 километр, а с учетом согласующих, регулирующих и преобразующих устройств составляет более 5 млн. долл./км. Потери энергии в ЛЭП составляют 8-10% [32,33,34]. Строительство новых крупных электростанций в районах, удаленных от централизованного электроснабжения и вести ЛЭП на удалённые объекты менее эффективно, чем строить местные электростанции, работающие на местном ископаемом топливе или возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). В последнее время намечается устойчивая тенденция развития распределённой энергетики. С развитием фермерских хозяйств, садовых товариществ, а также временных (сезонных) мест проживания людей большую актуальность получили вопросы создания и внедрения надежных автономных источников энергоснабжения небольшой мощности, не нарушающих экологию и не загрязняющих окружающую среду.
Такими энергоисточниками, альтернативными централизованным системам, являются бензо- и дизель-генераторы, а также установки на основе ВИЭ и, в частности, микро-ГЭС. На территории России около 15 млн. человек проживает в не электрифицированных районах, подавляющее большинство которых, живёт вблизи различных водотоков. [9]

На рисунке 2.5. представлено изображение контуров сечений проектируемой лопатки, у её конца и основания. Из рисунка 2.5 видно, что поперечные линии, на разных радиусах, по направлению не совпадают. Углы К] между этими линиями и плоскостью вращения ГТ составляют углы крутки лопатки на любом радиусе.
Рис. 2.5 Контуры сечений лопатки На рисунке 2.5 1- у основания лопатки; 2 - в центре лопатки; 3- поперечные линии определяющие угол крутки; К] - угол крутки у основания лопатки; к2 - угол крутки на конце лопатки; О - О’ - плоскость вращения ГТ.
Наивысшая производительность гидротурбины достигается при условии, что угол атаки водотока Н и, связанный с ним угол заклинения С, является оптимальными с точки зрения восприимчивости водного потока на любом радиусе лопатки. На рисунке 2.6 представлен план углов и скоростей лопатки гидротурбины.