ПРОЄКТУВАННЯ ВИСОКОЕФЕКТИВНИХ ПРОТОЧНИХ ЧАСТИН ОБОРОТНОЇ ГІДРОМАШИНИ
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Розглянуто проблему необхідності розвитку відновлюваних джерел енергії як засобу збереження довкілля та енергонезалежності України з метою зменшення використання органичного палива. Показано, що розвиток української відновлюваної енергетики повинен відбуватися паралельно з будівництвом систем накопичення енергії та балансування енергосистеми. Найефективніший у системі накопичення енергії та балансування енергосистеми є гідроакумулюючі електричні станції (ГАЕС). В роботі показано, що створення високоефективного устаткування ГАЕС багато в чому залежить від правильного вибору геометрії елементів проточної частини оборотних гідромашин, завдяки чому виникає можливість забезпечити необхідний рівень енергетичних показників гідрообладання. Застосування методу осереднених безрозмірних характеристик в характерних перерізах проточної частини дозволяє вже на початкових етапах проектування нових оборотних гідравлічних машин обрати оптимальну геометрію елементів проточної частини. Даний метод позитивно зарекомендував себе при чисельному дослідженні радіально-осьових гідротурбін у широкому діапазоні напорів, а також оборотних машин на напори 300–500 м. Використовуючи вирази, які встановлюють зв'язок гідродинамічних характеристик з безрозмірними комплексами були досліджені три варіанти проточної частини високонапірної оборотної гідромашини ОРО500. На основі отриманих результатів відмічено значний вплив геометрії на показники гідромашини. Проаналізовано розподіл втрат енергії у підводі, лопатевій системі та відводі. Найбільші втрати енергії відбуваються у підводі оборотної гідромашини. Для підвищення енергетичних та кінематичних показників оборотної гідромашини ОРО500 було змінено геометрію елементів підводу, а саме спіральної камери і статору. Запропоновано варіанти покращення показників в елементах підводу проточної частини оборотної гідромашини.
Блок інформації про статтю
Посилання
Chy zmozhe «zelena» enerhetyka stymulyuvaty vidnovlennya biznesu pid chas ta pislya viyny [Can "green" energy stimulate business recovery during and after the war]. Available at: https://mind.ua/publications/20254393-chi-zmozhe-zelena-energetika- stimulyuvati-vidnovlennya-biznesu-pid-chas-ta-pislya-vijni (accessed 22.10.2023).
Vidnovlennya ta rozvytok vidnovlyuvanoyi enerhetyky pislya viyny. Dyskusiya [Restoration and development of renewable energy after the war. Discussion]. Available at: https://lcf.ua/news/1196 (accessed 22.10.2023).
Enerhetychna stratehiya Ukrayiny na period do 2035 roku [Energy strategy of Ukraine for the period up to 2035]. Available at: http://mpe.kmu.gov.ua/
minugol/control/uk/publish/article?art_id=24 5239564&cat_id=245239555 (accessed 05.11.2023).
Sokol Ye., Cherkashenko M., Drankovskiy V. Control and energy models of reversible hydraulic machines. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019, no. 2, pp. 4–11. doi: 10.20998/2411-3441.2019.2.01
Ryabenko O. A., Klyukha O. O., Tymoshchuk V. S. Rol' HAES v roboti enerhosystem [The role of PSP in the operation of power systems]. Vymiryuval'na ta obchyslyuval'na tekhnika v tekhnolohichnykh protsesakh. Kyiv. 2014, no. 2, pp. 167–170.
Landau Yu. A. Osnovnye tendentsii razvitiya gidroenergetiki Ukrainy [The main trends in the development of hydropower in Ukraine]. Nauchnye raboty. Kharkov. 2014, vol. 53, issue 40, pp. 82–86.
Sun H., Xiao R. F., Yang W., Liu W.C . The optimal model of misaligned guide vanes for a particular pump-turbine. 26th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems. Vol. 15 (19–23 August 2012, Beijing, China). doi: 10.1088/1755-1315/15/3/032037
Rezvaya K., Cherkashenko M., Drankovskiy V., Tynyanova I., Makarov V. Using mathematical modeling for determination the optimal geometric parameters of a pump-turbine water passage. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (2020, Istanbul). Istanbul, 2020, pp. 212–216. doi: 10.1109/IEPS51250.2020.9263139
Tyn'yanova I. I., Ryezva K. S., Drankovs'kyy V. E. Vyznachennya hidrodynamichnykh kharakterystyk oborotnykh hidromashyn na osnovi metodiv matematychnoho modelyuvannya [Determination of hydrodynamic characteristics of reversible hydraulic machines based on mathematical modeling methods]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2021, no. 1, pp. 58–66. doi: 10.20998/2411-3441.2021.1.07
Dedkov V. N. Opredelenie raschetnykh parametrov obratimykh gidromashin dlya diapazona naporov N = 70–700 m [Determination of the design parameters of reversible hydraulic machines for the range of head H = 70–700 m]. Problemy mashinostroeniya. 2008, vol. 11, no. 1, pp. 7–11.
Hasmatuchi V. Hydrodynamics of a pump-turbine operating at off- design conditions in generating mode. Lausanne, École polytechnique fédérale de Lausanne Publ., 2012. 168 p.
Yang Wei, Xiao Ruofu. Multiobjective Optimization Design of a Pump–Turbine Impeller Based on an Inverse Design Using a Combination Optimization Strategy. Journal of Fluids Engineering. 2014, vol. 136, pp. 014501-1–014501-9.
Rusanov A., Rusanov R., Lampart P., Designing and updating the flow part of axial and radial-axial turbines through mathematical modeling. Open Engineering. 2015, vol. 5, pp. 399–410.
Khorev O. Numerical study of fluid flow in a spiral chamber of aradial-axial hydraulic machine. East European Journal of Advanced Technology. 2013, no. 1/8, pp. 41–45.
Pilev I., Rigin V., Sonin V., Semenova A., Skorospelov V., Chirkov D., Astrakova A. Experience in optimization design of turbine water passages shapes. Proc. of Hydro 2014 (13–15 October 2014, Cernobbio). Cernobbio, 2014. 8 p.
Starodubtsev Y. V., Gogolev I. G., Solodov V. G. Numerical 3D model of viscous turbulent flow in one stage gas turbine and its experimental validation. Journal of Thermal Science. 2005, vol. 14, pp. 136–141.
Cavazzini G., Houdeline J., Pavesi G., Teller O., Ardizzon G. Unstable behaviour of pump-turbines and its effects on power regulation capacity of pumped-hydro energy storage plants. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018, vol. 94, pp. 399–409.
Stefan D., Rudolf P. Proper Orthogonal Decomposition of Pressure Fields in a Draft Tube Cone of the Francis (Tokke) Turbine Model. Journal of Physics: Conference Series. 2015, vol. 579.
Kolychev V. A., Mironov K. A., Tyn'yanova I. I. Raschet i analiz balansa poter' energii v vysokonapornoy radial'no-osevoy gidravlicheskoy turbine [Calculation and analysis of the energy loss balance in a high-head Francis hydroturbine.]. Skhidno- Yevropeys'kyy zhurnal peredovykh tekhnolohiy. 2005, no. 1/2 (13), pp. 95–106.
Kolychev V. A., Mironov K. A., Tyn'yanova I. I. Obshchie zakonomernosti rabochego protsessa i ikh primenenie dlya rascheta i analiza energeticheskikh kharakteristik gidroturbin [General regularities of the working process and their application for the calculation and analysis of the energy characteristics of hydroturbines]. Skhidno-Yevropeys'kyy zhurnal peredovykh tekhnolohiy. 2006, no. 4/3 (22), pp. 54–64.
Rezvaya K., Krupa Е., Drankovskiy V., Potetenko O., Tynyanova I. The numerical reseach of the flow in the inlet of the high-head hydraulic turbine. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solution in modern technologies. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2017, no. 7 (1229), pp. 97–102. doi: 10.20998/2413-4295.2017.07.13