Книга адресована специалистам-гидроэнергетикам, персоналу гаэс, проектировщикам, преподавателям и студентам гидроэнергетических специальностей. Может быть полезна также специалистамэнергетикам

13.3. трехмашинная схема

Трехмашинные насосотурбинные гидроагрегаты ГАЭС применяются в зоне напоров свыше 600 м в тех случаях, когда разница мощностей в турбинном и насосном режимах превышает 20 %
(ГАЭС Тамет-III в Австралии, Р_турб = 255 МВт, Р_нас = 194 МВт), а также при напорах менее 600 м, если требуется обеспечить повышенную маневренность ГАЭС. Такие агрегаты состоят из отдельных высоконапорных многоступенчатых центробежных насосов, ради- ально-осевых или ковшовых гидротурбин и соединяемой с ними на одном общем валу синхронной электромашины, работающей попеременно в режиме электродвигателя и генератора, соответственно, в насосном и турбинном режимах работы агрегата. Повышенная маневренность трехмашинного гидроагрегата обеспечивается благодаря тому, что они сохраняют неизменное направление вращения вала во всех режимах работы.
Кроме повышенной маневренности основными преимуществами трехмашинной схемы насосотурбинного гидроагрегата в сравнении с двухмашинной являются относительно высокие энергетические качества и кавитационные показатели их гидромашин. Трехмашинные гидроагрегаты обеспечивают близкий к максимальному
к.п.д. в насосном и турбинном режимах работы благодаря наличию отдельных гидромашин – насоса и гидротурбины, рабочие колеса которых спроектированы оптимально применительно к соответствующему режиму. Однако существенным недостатком этой схемы является громоздкость из-за наличия трех отдельных машин – синхронной электромашины и двух отдельных гидромашин, а также гидротрансформатора (гидропреобразователя) или специальной сцепной гидравлической либо механической муфты, предназначенной для соединения вала насоса с валом агрегата. Это обстоятельство увеличивает сложность конструкции и габариты. Стоимость трехмашинного гидроагрегата примерно на 25–30 % выше в сравнении с аналогичным по мощности двухмашинным гидроагрегатом.
В зависимости от пространственного расположения вала трехмашинные агрегаты могут иметь горизонтальное или вертикальное исполнение.
При установке трехмашинных агрегатов с горизонтальным и вертикальным валом компоновка здания ГАЭС любого типа существенно изменяется. Рассмотрим эти особенности на примере некоторых зарубежных ГАЭС.
На рис. 13.2 дан разрез по подземному зданию ГАЭС Лаго-Делио (Италия) с трехмашинными агрегатами и ковшовыми турбинами. Ниже обратимой электрической машины располагается ковшовая турбина. Отвод воды от нее происходит по безнапорной камере, переходящей в туннель. Подо дном камеры на валу находится муфта сцепления, обеспечивающая при работе в турбинном режиме отключение насоса, что дает возможность снизить механические потери. Этажом ниже расположен многоступенчатый центробежный насос, отметка которого определена исходя из условий безкавитационной работы, для чего потребовалось заглубление под уровень нижнего бьефа около 30 м.
В результате общая высота гидроагрегата превышает 40 м, а здания ГАЭС – 60 м. Хотя схема называется трехмашинной, на самом деле имеется четвертая машина – муфта сцепления. Подвод воды к ковшовой гидротурбине и отвод воды от насоса осуществляется трубопроводами, на которых установлены шаровые затворы.
Для ГАЭС Лаго-Делио применение трехмашинной схемы объясняется благоприятными топографическими условиями – недалеко друг от друга в горах расположены два озера с разницей отметок водной поверхности около 740 м.
На рис. 13.3 приведена трехмашинная схема ГАЭС Хохенварта в Германии, в которой применена не ковшовая, а радиально-осевая гидротурбина. Вал агрегата проходит через отсасывающую трубу, ниже которой расположена муфта сцепления и еще ниже – центробежный насос.