2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.
 
 Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение02.12.2013, 20:54 


04/05/13
313
Настоятельно прошу желающих присоединиться ко мне в этой теме воздержаться от некорректных замечаний в адрес любых лиц, будь то академики, или просто лица со средним техническим образованием, и уж, тем более, непосредственых участников.
Начнем, пожалуй, с этого
nikvic в сообщении #795382 писал(а):
Про обороты. Ротор - 21-полюсный, так что номинал - три тысячи делить на очко в минуту.
====
А с реактивной силой я ошибся "всего" на порядок :facepalm:
Оценка не 3000тс, а 3000МН, т.е. 300тс.
====
Про крышку турбины. Её удобно представлять как диск диаметром (по шпилькам, их 80, должны держать всего19000тс) чуть менее 9м. Этот диск отделяет воду от сухой части.
По оси - вал с сальником, выше - подпятник, направляющий подшипник и т.д. Всё это - в "опрокинутом ведре" с окнами для доступа.

Снизу вокруг вала оформлена "водяная подушка", отделяющая крышку от ступицы турбины. Вода там сообщается с внешней верхним лабиринтом и дренажным отверстием в ступице. За давлением следят, в норме - около 2-3ат.

Сама ступица, к которой приварены лопасти турбины, имеет диаметр несколько менее 7м.

Получается шляпа, и на её полях установлены приводы лопаток (20 штук).
Ещё дальше от оси - "колонны", удерживающие прорезь кольцевого водовода ("улитки") от раскрытия и продолжающие тангенциальный поворот потока с увеличением скорости. Но это уже - элементы статора турбины.

Давление под этими полями гораздо больше давления в водяной подушке, но расчитывать его по уровню воды нельзя: в зоне лопаток скорость воды около 40м/с. Я встречал число 16.7 атмосфер.

Тем не менее львиная доля "подъёмной силы" определяется именно площадью полей шляпы (~24м2) и давлением под ними - около 4000тс.

В процессе эксплуатации крышка ни раза не подвергалась статическому действию полного давления на всю площадь. Для этого нужно было бы иметь прочный затвор ниже агрегата.
http://forums.drom.ru/hakasiya/t1151239 ... 1077702644 - зона 2


Цитата:
А с реактивной силой я ошибся "всего" на порядок :facepalm:
Оценка не 3000тс, а 3000МН, т.е. 300тс.

Да. А я прохлопал ушами, забыв про систему единиц. Из метров, секунд и килограммов можно изготовить только ньютоны. Ай, да мы! Остался пустяк - знак этой силы. Утверждается, что фактически эта сила вниз, а у вас - вверх. Надо бы разобраться... Прошу, взгляните, как устроены лопатки колеса снизу. Они никак не могут отбрасывать воду строго вниз.

Далее. Вот это момент, от которого я хочу оттолкнуться.
dvb в сообщении #795023 писал(а):
Версия первая: Что-то случилось с одной лопаткой НА. Хочу заметить, что если она отломилась совсем, то, по чертежу, деваться кроме колеса турбины ей некуда. Врядли она могла проскочить через него, и последствия были бы заметны на рабочем колесе...
Сломаны были все лопатки, но у одной в крышке вместо остатка верхней цапфы дыра. Она как бы просто вывалилась.
Гораздо более правдоподобной кажется версия, что именно она еще на ранней стадии отстыковалась от сервопривода и действовала самостоятельно. При этом, будучи свободной, она встала по потоку. Могло ли это остаться незамеченным?


По этому поводу :
dvb в сообщении #795489 писал(а):
Exergy в сообщении #795038
писал(а):
Насколько я знаю, лопатка НА сбалансирована так, что если у нее срезало "палец" и она уже не управляется сервомотором, то она встает в положение "закрыто". У нее ось так размещена, что на одну часть вода давит сильнее и сворачивает ее. Но дисбаланс входящей на турбину воды от этого не устраняется.

dvb
Это кажется весьма сомнительным. Ось лопатки смешена к "тупому" краю лопатки.
а) По условиям обтекания этот край должен смотреть наружу. Но тогда поток никак не может поставить свободную лопатку поперек себя.
б) Если все же конструктивно в открытом состоянии на поток устанавливается "острый" край, тогда по геометрии на чертеже этот край лопатки должен выходить за контур нижней крышки, и при открытом НА ротор не мог взлетет.
Есть ли точные сведения на этот счет?

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение02.12.2013, 21:57 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/10
3152
dvb в сообщении #795514 писал(а):
Утверждается, что фактически эта сила вниз, а у вас - вверх. Надо бы разобраться...
Прошу, взгляните, как устроены лопатки колеса снизу. Они никак не могут отбрасывать воду строго вниз.

Кроме лопастей, есть и нижняя кромка ступицы. Но я не интересуюсь формами - достаточно того, что вода залетает в "объём" турбины почти горизонтально, а вылетает - вниз.
Впрочем, для темы этот эффект неважен. Особенно если учесть почти горизонтально и какую-никакую, но всё-таки высоту турбины.
=======
Вода внизу довольно интенсивно вращается - с образованием кавитационного шнура. Туда и воздух впускают (через клапан сквозь вал), а в режиме синхронного компенсатора (лопатки почти закрыты) - накачивают.

Борьба с "бурлением" в отводящей трубе привела к необходимости поставить там "крестовину", рассекающую поток. Сама авария произошла в зоне 200-550Мвт, где КПД ниже теоретического, а колебания давления выше-ниже турбины экстремальны.
И только сегодня прочёл (Брызгалов), что там и мощность колеблется с амплитудой порядка 10Мвт. Значит, есть заметные крутильные колебания.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 06:47 


04/05/13
313
Xey в сообщении #795648 писал(а):
Странные вопросы задаете, видимо Exergy так замутил вопрос , что обычная система с обратной связью вызывает недоумение. Загляните в какую-нибудь энциклопелдию , там все расписано так, как говорит академик.

Нагрузка это потребители электричества, которые вклются или выключаются по своему усиотрению.
Если кто-то подключается нагрузка возрастает (уменьшается суммарное сопротивление потребителя) , растет ток, увеличивается тормозящий момент на генераторе, вращение вала замедляется, частота тока уменьшается.
Срабатывает система регулировки и увеличивает поток воды,скорость вращения вала и частота тока увеличиваются до номинальных значений, генерируемая мощность увеличивается.
Если нагрузка уменьшилась (кто-то из потребителей отключился) тормозящий момент на генераторе уменьшился , скорость вращения вала выросла выше номинальной , сработала система регулировки и уменьшила поток воды, скорость вращение вала уменьшилась и соответственно уменьшилась вырабатываемая мощность.

Всегда есть равенство потребляемой и вырабатываемой, лишняя энергия не генерируется, и нет проблемы куда-нибудь ее запихнуть.


Все это так, если объяснять на пальцах лицам с гуманитарным образованием на конференции. Но когда начинаешь разбираться в физике работы энергосистемы, вопросы таки появляются. Потому что в системе присутствует много не вполне идеальных источников синусоидального напряжения, масса потребителей и много ЛЭП разной длины, да плюс еще перекосы потребления по разным фазам. Плюс к тому, потребление сильно зависит от времени суток.
Но пока в данной теме я эти вопросы обсуждать не хочу. Их, возможно, придется коснуться, поскольку аварийный ГА2 стоял под нагрузкой и с сетью взаимодействовал.

Для начала я бы хотел выяснить некоторые существенные детали конструкции, и достаточно точно установить физические параметры во всех местах гидросистемы агрегата, выписать их в столбик и опереться на этот столбик. Потому что это - начальные и граничные условия задачки об аварии на СШ ГЭС.

Было бы недурно также выяснить кое-какие детали процесса преобразования потенциальной энергии в электрическую. Поясню, о каких деталях идет речь: вот некоторый объем воды в верхней части водовода движется с некоторой скоростью и соответствующей кинетической энергией в верхней части водовода. Он понятия не имеет о том, что, у него есть какая-то потенциальная энергия. Поскольку расход воды постоянен, сечение отводящей трубы примерно то же, этот же объем воды примерно с той же скоростью и кинетической энергией вылетит из этой трубы. В какой же момент и каким способом он избавился от потенциальной энергии? Очевидно, где-то по дороге он совершил работу, но как? На уровне "ля-ля" это все знают: поток давит на лопасти, вот и... вот. И сколько этих "вот" в ньютонах? И сколько там где ньютонов на квадратный сантиметр?

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 08:56 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/10
3152
dvb в сообщении #795675 писал(а):
В какой же момент и каким способом он избавился от потенциальной энергии? Очевидно, где-то по дороге он совершил работу, но как? На уровне "ля-ля" это все знают: поток давит на лопасти, вот и... вот.

Это нужно смотреть уравнения Эйлера - он всё описал задолго до Френсиса, ещё во время Сегнера с его колесом. Используется поток момента импульса и Бернулли с консервативностью центробежной силы.

Турбины проектировались, когда не умели считать Навье-Стокса...

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 08:59 
Заслуженный участник


29/11/11
4390
dvb в сообщении #795675 писал(а):
Поскольку расход воды постоянен, сечение отводящей трубы примерно то же, этот же объем воды примерно с той же скоростью и кинетической энергией вылетит из этой трубы. В какой же момент и каким способом он избавился от потенциальной энергии?


от изменения отбора энергии при том же расходе воды меняется разность работ совершаемой предыдущими участками потока над "работающим" участком и этого участка над следующими. то есть разность давлений на входе и выходе

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 09:03 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Поток не сверхзвуковой. Значит, сопротивление потоку, поставленное внизу водовода, тормозит разгоняющуюся воду на протяжении водовода, "подпирает" её (не знаю, будет ли здесь уместно это слово как термин). Если сопротивление убрать - вода будет разгоняться, а её сечение может упасть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 09:20 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/10
3152
dvb в сообщении #795675 писал(а):
Поскольку расход воды постоянен,

Зависит от режима и уровня.
Вот корявая цитата со стр. 245 Брызгалова -

1/ + 1р/ Н.А. (мм, %%)
2/ Мощность генератора, Мвт
3/ Напор турбины (текущий), м
4/ Мощность турбины, Мвт
5/ Суммарные потери в водоводе и на выходе из отсасыв. трубы, %
6/ Условный КПД турбины,
7/ Условный расход, м3/с
61 11 0 215,69 0 0,03 0 33,8
145 27 143,0 215,44 149 0,28 70,55 100,0
290 54 412,0 214,28 418,49 1,44 88,16 225,8
413 76 641,0 212,74 650,5 2,98 95,80 325,4
461 85 703,4 211,99 713,75 3,73 94,28 364,0
496 92 741,5 211,45 752,41 4,27 93,09 389,7

290 54 412,0 214,28 418,49 1,44 88,16 225,8

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 20:10 


04/05/13
313
Munin в сообщении #795693 писал(а):
Значит, сопротивление потоку, поставленное внизу водовода, тормозит разгоняющуюся воду на протяжении водовода, "подпирает" её (не знаю, будет ли здесь уместно это слово как термин). Если сопротивление убрать - вода будет разгоняться, а её сечение может упасть.

Возможно, я неправильно вас понял, но мои возражения такие.
Пусть имеем два сосуда на разной высоте. Пусть они соединены трубой постоянного сечения, оба конца которой в воде. Тогда
a) Скорость воды в трубе будет постоянна по всей длине как следствие неразрывности потока. Разумеется, она зависит от разности высот концов трубы и, с точностью до вязкого трения не зависит от сечения, что следует из закона сохранения энергии.
b) Из этого следует что и давление в трубе постоянно, иначе вода бы ускорялась. Весь градиент давления сосредоточен в области, где вода, ускоряясь, втекает в трубу.
с) Если где-то трубу сузить скорость на этом участке возрастет, во всех остальных местах будет одинаковой, но меньше, чем в случае, если сужения нет, а давление в трубе возрастет.
Вывод у меня получается такой, что для КПД полезно, чтобы эффективное сечение трубы в области турбины было существенно меньше среднего сечения - там потенциальная энергия превратится в кинетическую и появится возможность ее отдать на благо цивилизации. Эффективно сечение уменьшается потому что поток в турбине вращается
Где я ошибаюсь?
Я стремлюсь к выводу о том тот, что давление в "улитке" существенно выше давлений под турбиной и сильно зависит от мощности. Вот его-то фактическую величину я и не смог выдавить из гидротехнической общественности.

nikvic в сообщении #795688 писал(а):
Это нужно смотреть уравнения Эйлера - он всё описал задолго до Френсиса, ещё во время Сегнера с его колесом. Используется поток момента импульса и Бернулли с консервативностью центробежной силы.
Турбины проектировались, когда не умели считать Навье-Стокса...

Для начала я хотел бы хотя бы на качественном уровне понять, какие эффекты могли проявиться в системе. Оригинальная гипотеза у меня есть, да что в ней толку, если нет подходящих условий. Таких гипотез - на рубль ведро...

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 20:22 
Заслуженный участник


29/11/11
4390
dvb в сообщении #795893 писал(а):
Из этого следует что и давление в трубе постоянно, иначе вода бы ускорялась. Весь градиент давления сосредоточен в области, где вода, ускоряясь, втекает в трубу.


ускоряется либо совершает работу. если в трубе вертушка генератора, то до нее давление больше чем после нее, но вода при этом не ускоряется

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 20:30 


27/05/12
721

(Оффтоп)

dvb в сообщении #795893 писал(а):
но мои возражения такие.

Фсе это "гадания на кофейной гуще" и всех деталей происшествия Вам никто не предоставит - так, "крошки, со стола следствия".
dvb в сообщении #795893 писал(а):
Вывод у меня получается такой, что для КПД полезно,

Нет, выгодна такая "скорость потока" при которой турбина(имеющая инерцию и конечную площадь) "физически" сможет отобрать почти всё от воды.
Выж постили, что поняли "за поток"? :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 20:51 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/10
3152
dvb в сообщении #795893 писал(а):
для КПД полезно, чтобы эффективное сечение трубы в области турбины было существенно меньше среднего сечения - там потенциальная энергия превратится в кинетическую и появится возможность ее отдать на благо цивилизации. Эффективно сечение уменьшается потому что поток в турбине вращается

Гм, для КПД полезно, чтобы вода выползала медленно и с маленьким давлением.
dvb в сообщении #795893 писал(а):
Для начала я хотел бы хотя бы на качественном уровне понять, какие эффекты могли проявиться в системе.

Ну, изобретёте Вы велосипед. Давайте сразу смотреть с плеч гигантов - скачайте, например, Г.И .Кривченко Гидравлические машины турбины и насосы. Там и чертёж турбины есть :wink:
Вот я загнал - http://files.mail.ru/DB70F90BA1584490A567A8DFCB0325B9

Там и про поток момента импульса, и про направления входа/выхода с трубками во вращающейся СО...

Ну и намёк на ограниченность режимов рад.-осевых машин из-за постоянной геометрии: если не так входит-выходит, то КПД падает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение03.12.2013, 23:25 


06/01/13
432
Может поможет, для "качественного" понимания. :)

Comparison of Pelton, Francis & Kaplan Turbine
francis turbine

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение04.12.2013, 11:11 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
dvb в сообщении #795893 писал(а):
Тогда
a) Скорость воды в трубе будет постоянна по всей длине как следствие неразрывности потока.

А из чего следует неразрывность потока? Понятно, что когда воду толкают вверх, ей деваться просто некуда. Но если вниз - то почему бы ей не разорвать столб, не образовать пузыри, в конце концов просто не засосать воздух с нижнего конца водовода?

dvb в сообщении #795893 писал(а):
b) Из этого следует что и давление в трубе постоянно, иначе вода бы ускорялась.

Здесь что-то не то с гидростатикой. Чтобы вода не ускорялась, давление должно расти вниз как $-\rho g z.$ В динамике давление может быть другим, но условие "вода не ускоряется" всё равно с постоянством давления по вертикали не совместимо. На воду так или иначе сила тяжести действует.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение04.12.2013, 12:06 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


06/04/10
3152
Munin в сообщении #796137 писал(а):
На воду так или иначе сила тяжести действует.

В пределах турбины это действие несущественно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Физические аспекты аварии на СШ ГЭС
Сообщение04.12.2013, 12:49 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
nikvic в сообщении #796162 писал(а):
В пределах турбины это действие несущественно.

Вы бы следили за ниткой разговора. Я писал про водовод.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 97 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group