Класс → Система → Тип → Серия (размер и мощность)
Рис. 2.2 Схемы турбин.
а – поворотно-лопастная, б – диагональная, в – радиально-осевая, г – горизонтально-осевая, д – ковшовая (турбина Пельтона).
Класс реактивных гидротурбин объединяет следующие системы:
осевые гидротурбины — вертикальные поворотнолопастные и пропеллерные, а также горизонтальные (капсульные и прямоточные) (рис. 2.2 а, г) поток в рабочем колесе этих турбин движется вдоль оси турбины;
диагональные поворотнолопастные гидротурбины; поток в рабочем колесе движется вдоль конических поверхностей тока (рис. 2.2 б);
радиально-осевые гидротурбины; в пределах рабочего колеса поток изменяет свое направление из радиального в осевое (рис. 2.2 в).
Все перечисленные системы реактивных гидротурбин широко применяются в практике гидротурбостроения.
Класс активных турбин подразделяют на такие системы:
ковшовые гидротурбины; оси струй касательны к средней окружности ковшей и находятся в плоскости рабочего колеса (рис. 2.2 д);
наклонно-струйные гидротурбины; струя подводится к рабочему колесу под некоторым углом;
двукратные гидротурбины – двойного действия; струя проходит через каналы рабочего колеса дважды;
Распределение отдельных видов турбин по классам приведено в таблице 2.1, по типам турбин в таблице 2.2.
Таблица 2.1 Классификация гидротурбин.
Классы |
Реактивные |
Активные | ||||||
Системы |
Осевые |
Диагональ- ные |
Радиально- осевые |
Ковшовая |
Наклонно- струйные |
Двукрат-ные | ||
Пр |
ПЛ |
ПЛГ |
ПЛД |
РО |
К |
- |
- | |
Напор, м |
3 -70 |
4 - 80 |
3 – 25 |
30 – 150 |
40 – 650 |
30 –1700 |
30 – 400 |
10 – 60 |
Диаметр РК(Д1),м |
0,35 – 9,0 |
1,0 -10,0 |
4,0 – 9,0 |
2,2 – 7,65 |
0,35 – 7,5 |
0,35 – 6,0 |
- |
- |
Мощность мВт |
150 |
250 |
55* |
350 |
700 |
250 |
4,0 |
0,15 |
КПД ή, % |
92,5 |
94,5 |
95,0 |
90,0 |
80,0 |
80,0 |
Таблица 2.2. Классификация гидротурбин по типам.
Класс |
Система |
Тип |
ns | |
Реактивные |
Осевые |
ПЛГК |
7, 10, 15, 20, 25 |
1000 ÷ 2000 |
ПЛ |
10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 |
300 ÷ 1200 | ||
ПР* |
|
| ||
Диагональ. |
ПЛД (Д) |
50, 70, 90, 115, 140, 170, 220 |
150 ÷ 500 | |
Радиально- осевые |
РО |
45, 75, 115, 140, 170, 230, 310, 400, 500, 600 |
60 ÷ 400 | |
Активные |
Ковшовые |
К |
400, 600, 1000, 1500 |
|
2. 3. Схемы гидротурбинных установок.
2.3.1.Конструкции гидротурбин.
По конструкции турбины разделяются:
по форме турбинной камеры — открытые (D < 1,2 м; Н < 8 м) и закрытые (кожуховые Н < 25 м; спиральные металлические и бетонные; прямоточные и капсульные);
по расположению вала — горизонтальные, вертикальные;
по числу колес на валу — одноколесные, многоколесные.
Кроме того, гидротурбины делятся по размерам и мощности на крупные, средние и малые. К крупным относятся гидротурбины диаметр рабочего колеса которых равен и более 1,8 м, а мощность доходит до 700 мВт. Средние гидротурбины имеют диаметр рабочего колеса не более 2,75 м при низких и 1,6 м при высоких напорах, а их мощности находятся в пределах от 1 до 20 мВт. Малые гидротурбины имеют диаметр рабочего колеса не более 1,2 м при низких и 0,5 м при высоких напорах, а мощность не более 1,0 мВт.
Как видно из табл. 2.1, для напоров от 30 до 80 и от 300 до 550 м могут применяться различные системы турбин. Выбор между возможными вариантами производится на основе учета специфических (индивидуальных) особенностей данной ГЭС по условиям ее строительства и эксплуатации, а также по характеристикам гидротурбин.
Гидравлические турбины характеризуются следующими основными геометрическими параметрами (рис. 2.3), которые определяют их размеры и влияют на гидравлические характеристики:
1. Номинальный диаметр рабочего колеса D1:
(для осевой гидротурбины — наибольший диаметр камеры рабочего колеса;
для диагональной гидротурбины — условный диаметр пересечения осей поворота лопастей с камерой рабочего колеса;
для радиально-осевой гидротурбины — условный наибольший диаметр расположения входных кромок рабочего колеса;
для ковшовой гидротурбины — диаметр средней окружности ковшей, к которой касательны осевые линии струй;
2. Относительная высота направляющего аппарата bo/D1 и относительный диаметр Do/D1 расположения осей поворота лопаток направляющего аппарата — для реактивной турбины;
3. Относительный диаметр струи do/D1 — для ковшовой турбины.
Основные размеры элементов проточной части гидротурбины приведены на рисунке 2.3.
Размеры направляющего аппарата и статора назначают в зависимости от выбранной величины диаметра рабочего колеса. Для обеспечения требуемых энергетических и прочностных характеристик направляющего аппарата диаметр расположения осей поворота лопаток Do и число лопаток z0 могут несколько изменяться.
Размеры проточного тракта осевых и радиально-осевых рабочих колес также заданы. Отступления от номинальных диаметров рабочих колес допускаются в пределах +3% при условии сохранения нормализованных размеров направляющего аппарата и статора.
Рис. 2.3. Схемы проточных частей реактивных гидротурбин:
а — осевая вертикальная; б — капсульная; в — диагональная; г — радиально-осевая.