2. Установление типа и основных параметров турбины.

В зависимости от вида используемой энергии потока различают турбины реактивного действия – поворотно-лопастные и радиально-осевые, использующие в основном энергию потенциальную, и активного действия – ковшовые, использующие кинетическую энергию. Турбины реактивного действия работают в сплошном потоке воды, обладающим запасом кинетической и потенциальной энергии. Эти турбины имеют при входе потока на рабочее колесо большее давление, чем при сходе с него. Ковшовые турбины работают под действием свободной струи, обладающей только кинетической энергией и имеющее одинаковое давление потока при входе на рабочее колесо, так и при сходе с него.

Основным типом плотинных ГЭС являются поворотно-лопастные (турбина Каплана), у которых лопасти расположены на втулке рабочего колеса и поворачиваются вокруг своих осей, перпендикулярных к оси вала.

Тип турбины в зависимости от мощности и расчетного напора устанавливается по сводному графику областей применения поворотно-лопастных турбин. Мощность на валу определяется:

,

где N - установленная мощность ГЭС, тыс. кВт;

m - заданное число турбин;

= 0,95-0,98 – коэффициент полезного действия генератора.

Таблица 1.

	ПЛ510
	900
n	68,2
h	-2,0
Н	15,2

Таблица 2.

Размеры рабочего колеса поворотно-лопастной турбины.

Показатели	Тип турбины
	ПЛ510
Диапазон напоров, м	7-21
Диапазон мощностей, тыс. кВт	0,6-48
Коэффициент быстроходности,	700
Относительная высота направляющего аппарата,	0,4
Относительный диаметр втулки рабочего колеса	0,4
Число лопастей рабочего колеса z	4

Основные параметры турбин определяются по частным графикам областей их применения, см. частные графики области применения турбины ПЛ510 , , где указаны диаметр рабочего колеса (900 см), скорость его вращения n(68,2 об./мин) и допустимая высота отсасывания для ГЭС, расположенной на уровне моря . Допустимая высота отсасывания для ГЭС, расположенной на любой отметке местности, определяется:

3. Определение размеров входного сечения спиральной камеры.

Спиральные камеры обеспечивают равномерное движение воды по всей окружности турбины. Наибольшее распространение для станций с поворотно-лопастными турбинами получили бетонные спиральные камеры таврового сечения, отличающиеся между собой соотношением параметров m и n.

Рекомендовано при малых напорах и больших диаметрах турбин, а так же при необходимости устройства водосбросных отверстий в здании ГЭС, при расходах воды в реке более 10000м³/с, брать камеры имеющие соотношение .

Таблица 3.

Соотношение основных параметров.

Тип камеры	b/a	(b-m)/a	(b-n)/a
m=n	2÷2.2	-----	-----	20÷35	20÷33

Необходимые при проектировании размеры диаметров расположения осей лопаток направляющего аппарата ( ), входных ( ) и выходных ( ) ребер статорных колонн определяются в зависимости от значения диаметра рабочего колеса ( ).

Площадь входного сечения спиральной камеры, удовлетворяющая условию пропуска максимального расхода со средней скоростью , определяется:

,

где

здесь - наибольшее значение координатного угла охвата, заключенного между входным сечением и сечением, проходящим через зуб спирали (180 - для бетонных спиральных камер);

- расход воды, пропускаемый через турбину

;

- общий к.п.д. турбины и генератора,

Среднюю окружную скорость во входной спирали определяем по графику в зависимости от величины напора ( ): .

Площадь входного сечения спиральной камеры для формы определяется:

В этом выражении неизвестными являются, высота спирали b и ее ширина a.

Задаваясь соотношением , решаем квадратное уравнение.

Значит , и высота направляющего аппарата - (Табл.1).

Подставляя все известные значения, получаем уравнение:

,

,

.

Чертеж таврового сечения спиральной камеры представлен на рис 2а.