2.7. Выбор системы турбины и типа рабочего колеса.

Выбор системы гидротурбины и типа рабочего колеса обусловлен максимальным напором на ГЭС; допустимой высотой отсасывания; условиями эксплуатации, зависимыми от графика нагрузки и характерными диапазонами колебания мощности и напора; компоновкой гидротехнических сооружений ГЭС и здания; содержанием и составом воды и др.

Так, например в диапазоне напоров H=30 80м возможно применение радиально-осевых, диагональных и осевых поворотно-лопастных гидротурбин. Если на ГЭС имеют место значительные колебания напора и нагрузки, установка поворотно-лопастных гидротурбин, как правило, оказывается более экономичной. При этом необходимо, чтобы стоимость дополнительного изготовления электроэнергии за счет увеличения средневзвешенного КПД поворотно-лопастных турбин была больше добавочной стоимости турбинного оборудования и строительных работ по сооружению здания станции.

При сдвиге зоны работы турбины вверх по универсальной характеристики КПД турбины снижается, но увеличивается число оборотов, которое дает уменьшение стоимости генератора. Сдвиг зоны вниз от области самых больших КПД, кроме снижения КПД, дает уменьшение числа оборотов и подорожание генератора. Поэтому смещение зоны вниз на универсальной характеристике допускается лишь в особых случаях. Например, когда ГЭС должная продолжительное время работать при сниженных напорах в период пуска ее агрегатов и наполнения водохранилища.

В процессе развития отечественного гидротурбостроения был разработан целый ряд гидротурбин с высокими технико-экономическими показателями.

Рассчитано и испробовано большое количество рабочих колес, спиральных камер, направляющих аппаратов и отсасывающих труб разных типов для турбин, при самых разных напорах.

С целью внесения единства в изготовленные проточные части гидротурбин, была разработана общая номенклатура, создание которой значительно облегчает выбор нужного типа и позволяет быстро освоить и использовать опыт накопленный раньше.

В номенклатуре принятые следующие условные обозначения более всего характерных признаков гидротурбин:

РО - радиально-осевое рабочее колеса;

ПЛ - поворотно-лопастное рабочее колесо;

ПР - пропеллерное рабочее колесо;

ДПЛ - диагональное рабочее колесо;

К - ковшовое рабочее колесо;

В - с вертикальным расположением вала;

ГК - с горизонтальным турбоагрегатом капсульного типа.

В номенклатурном обозначении также указывается величина напора, номер присвоенны данному типу рабочего колеса, и его диаметр Д в сантиметрах.

При принятых обозначениях каждая установка может быть написана шифром, например:

ПЛ 40/ В-850

что означает, поворотно-лопастная турбина на напоры до 40м, с рабочим колесом типа ПЛ40, вертикальным валом, который имеет диаметр рабочего колеса 850см.

Создание номенклатуры позволило заводам-изготовителям разработать конструкции отдельных узлов, например направляющих аппаратов, подшипников и других узлов, провести унификацию и нормализацию гидротурбин .

Выбор основных параметров турбин обычно делается по заданным – мощностям, напорам и отметкам нижнего и верхнего уровней воды. При колебаниях напора параметры гидротурбины выбираются по расчетному напору. Данные турбины N, , , устанавливаются проектно-исследовательскими организациями, которые проектируют гидроэлектростанции. Исходными материалами для выбора основных параметров турбин относительно заданных условий их работы служат универсальные характеристики, полученные при испытании моделей номенклатурных рабочих колес.

Руководствуясь заданным напором , избирают системы турбины и тип ее рабочего колеса. Иногда бывает, что при заданных напорах могут быть примененные две системы турбины (ПЛ или РО). В этом случае делают технико-экономические расчеты, учитывают характер энергосистемы, в которой будет работать турбина, с базовым или пиковым нагрузкам.