4. Построение зоны работы турбины на универсальной характеристике

В данном пункте необходимо проверить правильность выбора диаметра D₁ и частоты вращения турбины n. Для этого необходимо построить на универсальной характеристике зону работы турбины. Зона работы турбины ограничена по приведенной частоте вращения двумя горизонтальными линиями при заданных минимальном и максимальном напорах (линия 1 и 4, на рис. 3).

РО75

Координаты , , соответствуют работе турбины при расчетном напоре и заданной мощности определяются аналогично:

Таким образом, имеем окончательные координаты рабочей точки Р (см. рис. 3).

Аналогично определяются координаты ( , точки С, соответствующие работе турбины при максимальном напоре и заданной мощности:

Чтобы найти на универсальной характеристике точку А, соответствующую работе турбины при минимальном напоре, необходимо провести через точку Р линию до пересечения с горизонтальной линией . Таким образом:

Для ПЛД170

Подставляем найденные ранее значения в (3.13) и (3.14):

Зона работы не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким значением КПД. Следовательно, необходимо увеличить диаметр или приведенную частоту вращения рабочего колеса.

Увеличим частоту вращения с 375,0 об./мин. до 428,6 об./мин. Тогда получим из (3.13) и (3.14):

Зона работы не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким значением КПД.

Следовательно, необходимо увеличить диаметр рабочего колеса с 2,65 до 2,8 м.

Из (3.8) находим:

Подставим полученное значение в (3.7):

Из (3.6) найдем :

Найдем частота вращения турбины подставив полученное значение в (3.5):

В табл. 1.6, стр. 21 [1], приводятся рекомендуемый ряд значений n_синх. По табл. 1. принимаем: n=375,0 об/мин.

Из формул (3.9) и (3.10) найдем поправки по КПД и по приведенной частоте вращения :

Найденные поправки, вычисленные для оптимального режима, можно принять одинаковыми для всех режимов работы гидротурбины, т.е. ,

Вычислив поправки по КПД и по приведенной частоте вращения, пересчитаем величины установленной мощности турбины и рабочего расхода по формулам (3.11) и (3.12):

Подставляем найденные значения в (3.13) и (3.14):

Зона работы не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким значением КПД.

Т.к. зона работы ПЛД170 не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким КПД, то из двух гидротурбин выбираем радиально-осевую гидротурбину с типом рабочего колеса РО170.

5. Разгонная частота вращения

В аварийных ситуациях, например при внезапном отключении генератора, неисправной системе регулирования или неисправном направляющем аппарате, частота вращения ротора будет быстро возрастать и через некоторое время может достигнуть максимального для турбины значения, которое называется разгонной частотой вращения.

Разгонную частоту вращения натурной гидротурбины определяют по формуле:

В случае отсутствия разгонных характеристик значение n’_{I разг} на стадии эскизного проектирования можно оценить приближенно, из соотношения:

,

где К_разг – коэффициент разгона, принимаем для РО75 равным 1,9. Тогда приведенная разгонная частота вращения:

Разгонная частота вращения натурной гидротурбины: