3. Определение основных параметров турбины

3.1. Выбор турбины

Для выбора типа гидротурбины уже известны напоры, осталось найти расчетную мощность. Мощность вычисляется по следующей формуле:

.

На рис. 6.4 [1] изображен сводный график, характеризующий области применения ПЛ и РО гидротурбин. Сносим расчетные значения напора и мощности. На сводном графике попала в область турбина: РО170.

Рассмотрим гидротурбину – РО170/805-56.

3.2. Определение диаметра рабочего колеса

Для определения диаметра рабочего колеса используют универсальную характеристику выбранной гидротурбины и таблицы основных параметров номенклатурных гидротурбин.

Выберем первую рабочую точку. Для РО гидротурбины ее выбирают на линии ограничения мощности, при

где , - частота в точке оптимума

универсальной характеристики;

3..5 – поправка на частоту (выбираем 3,4 )

Снимаем с универсальной характеристики значение приведенного расхода .

Коэффициент полезного действия модельной турбины в рабочей точке универсальной характеристики получаем интерполированием. КПД натурной турбины .

Рассчитаем диаметр рабочего колеса (D₁) в рабочей точке.

, где

N=155400 кВт – номинальная мощность гидротурбины

Н_р=166,7 м расчетный напор гидротурбины

η_н=0,898 - полный КПД натурной гидротурбины

Округляем значение диаметра натурной турбины до ближайшего большего стандартного значения. D₁=3,43 ≈ 3,55 м. Пересчитываем значение приведенного расхода для уточнения координат первой точки на универсальной характеристике.

3.3. Определение синхронной частоты вращения

Нормальную частоту вращения гидротурбины определяют по формуле

, где

-приведенная частота вращения рабочего колеса.

Приведенная частота вращения рабочего колеса натурной гидротурбины соответствует рабочей точке на универсальной характеристике.

, - известны из универсальной характеристики;

определяют следующим образом:

Находим приведенную частоту вращения турбины.

Следовательно, нормальная частота вращения будет соответствовать следующему значению:

Округляем значение n до значения нормальной частоты вращения генератора n_c. По таблице 3 [2] выбираем генератор, синхронная частота которого равна 250 и количество пар полюсов равно 12. Т.е., n=n_c=250

3.4. Определение зоны работ

После приравнивания частоты вращения рабочего колеса к частоте вращения генератора, рабочая точка на универсальной характеристике поменяет своё местоположение. Определим новые координаты рабочей точки:

Конечные координаты рабочей точки:

Убедимся в правильности выбранных значений n и D₁: для этого на универсальную характеристику нанесем зону работы проектируемой гидротурбины. Она ограничена по приведенной частоте вращения двумя горизонтальными линиями, соответствующими минимальному и максимальному напорам:

По значениям n^l_{1м max} и n^l_1мmin на универсальной характеристике гидротурбины наносим горизонтальные линии. Зона работы должна охватывать центральную часть универсальной характеристики с высокими значениями КПД. В нашем случае зона работы захватывает максимальное значение КПД. Оставляем генератор: n_c=250 р=12.

Определяем координаты точки 3.

Соединив 3 и рабочую точку, получим линию ограничения мощности. Далее проведем линию ограничения мощности выше рабочей точки, параллельно кривой a_o (открытие лопасти направляющего аппарата).