2. Определение синхронной частоты вращения.

Частота вращения турбины предварительно определяется по формуле:

,

где – оптимальная приведенная частота вращения турбины, определяется по формуле

где и - максимальное значение КПД, соответственно, натурной турбины и модели;

- оптимальная приведенная частота вращения модели.

и определяем с помощью универсальной характеристики.

причем

,

где – диаметр рабочего колеса модельной гидротурбины, м;

– диаметр рабочего колеса натурной гидротурбины, м;

– напор модельной гидротурбины, м ( =4 м);

– рабочий напор натурной гидротурбины, м.

об/мин

об/мин

По табл.1.6 [1] выбираем ближайшую синхронную частоту вращения =150об/мин.

Для дальнейших расчетов необходимо найти поправки по КПД и по приведенной частоте вращения, учитывающие увеличение этих характеристик натурной турбины по сравнению с моделью за счет масштабного эффекта.

об/мин.

Пересчитаем значения кпд и установленной мощности:

3. Определение зоны работы гидротурбины.

Определим зону работы ограничения по приведённой частоте вращения двумя горизонтальными линиями вращения:

По значениям и на универсальной характеристике гидротурбины нанесем горизонтальные линии и проведем визуальную оценку расположения зоны работы

,

Приведенный расход при максимальном напоре равен:

Определив диаметр рабочего колеса и частоту вращения проектируемой гидротурбины, убедимся в правильности выбранных значений. Для этого нанесем зону работы на универсальную характеристику (рис. 4).

4. Высота отсасывания гидротурбины

Для определения высоты отсасывания воспользуемся следующей формулой:

,

где =1,1 – коэффициент запаса

- кавитационный коэффициент турбины с универсальной характеристики

- напор турбины

- отметка воды в нижнем бьефе.

Все вычисления сводим в табл. 2.

Таблица 2

Н, м		Нs, м	отметка оси р.к.
33,5	0,18	3,2	126,3
37,6	0,18	2,4	125,5
38,9	0,16	3,0	126,1

Выбираем минимальную высоту отсасывания

Из рассмотренных гидротурбин выбираем ту, для которой требуется меньшая по модулю высота отсасывания – РО45. Отметка установки рабочего колеса – 125,5м.

3. Выбор генератора и определение его параметров.

Активная мощность гидрогенератора:

(4.1)

Синхронная частота вращения:

=150 об/мин

Определяем полную мощность генератора:

(4.2)

- коэффициент мощности, для гидрогенераторов мощностью менее 125МВт равен 0,8.

Расчетная мощность вычисляется по формуле:

(4.3)

- коэффициент, зависящий от .

Число пар полюсов:

2p=2f60/n₀=2·50·60/150=40.

Затем определяется удельная нагрузка, т. е. кажущаяся мощность, приходящаяся на один полюс:

(4.4)

В генераторостроении существует понятие «полюсное деление» это длина внешней дуги обода ротора, приходящаяся на один полюс.

где: коэффициенты и взяты из таблицы 12.3 [2].

Для системы охлаждения непосредственно водяного обмоток статора и непосредственно воздушного обмоток ротора А=0,451, =0,239.

Вычисляем диаметр ротора:

(4.5)

Необходимо проверить, не будет ли при этом диаметре превышаться предельная окружная скорость ротора в разгонном режиме, которая составляет м/с для генераторов кажущейся мощностью МВА.

(4.6)

- коэффициент разгона для турбины РО45 равен 2 (табл. 1.7 [1]).

Условие выполнено.

Диаметр ротора не должен быть меньше диаметра шахты D_ш турбины плюс некоторый запас для проведения монтажных работ, который для зонтичных генераторов с опорой на крышку турбины равен 0,2м.

(4.7)

Диаметр шахты турбины примем равным внутреннему диаметру кромок статора турбины D_ш=4,7м.

.

Для того чтобы определить длину активной стали , необходимо определить – коэффициент машины, зависящий от удельной нагрузки на полюс и способа охлаждения:

(4.8)

коэффициенты R и y взяты из таблицы 12.3 [2]

Длина активной стали:

(4.9)

Принимаем =80см.

Высота активной стали должна превышать полюсное деление в 1,5-4р:

,

условие выполнено.

Так как >5 принимаем зонтичное исполнение генератора.

Принимаем основные размеры генератора:

Высота корпуса статора ;

Диаметр корпуса статора ;

Диаметр активной стали статора ;

Высота верхней крестовины ; Диаметр лучей верхней крестовины ;

Высота подпятника ;

Диаметр кожуха подпятника ;

Диаметр шахты принимаем конструктивно ;

Высота нижней крестовины ; Диаметр лучей нижней крестовины ;

Высота надстройки ;

Диаметр надстройки ;

Диаметр кратера ;

Общая масса генератора:

(4.10)

где для зонтичных генераторов

Масса ротора с валом составляет 50-55% общей массы генератора

По результатам расчета маркируем генератор СВ563/80–40.

По полученным результатам строим габаритную схему генератора (рис. 6).