5. Построение зоны работы турбины на универсальной характеристике

Зона работы турбины ограничена по приведенной частоте вращения двумя горизонтальными линиями:

=

=

Указанные линии соответствуют работе гидротурбины при заданных минимальном и максимальном напорах.

Точка Р соответствует работе турбины при расчетном напоре и заданной мощности. Ее координаты:

=

= .

Точка С соответствует работе турбины при максимальном напоре и заданной мощности. Ее координаты:

=

= .

Расположение точки А определяют из условия равенства открытий направляющего аппарата при минимальном и расчетном напорах. Для нахождения ее на универсальной характеристике надо провести через точку В линию a₀ = const до пересечения с горизонтальной линией .

Точки Р и А выходят за линию 95%N, строим линию 100% мощности. Точки А и Р входят в 2% погрешность.

6. 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’_Iразг на стадии эскизного проектирования можно оценить приближенно, из соотношения:

,

где К_разг – коэффициент разгона, принимаем для РО45 равным 2. Тогда приведенная разгонная частота вращения:

Разгонная частота вращения натурной гидротурбины:

7. Осевое усилие

Для расчета и конструирования вала и упорного подшипника (подпятника) вертикального гидроагрегата необходимо знать величину усилия , действующего вдоль оси вращения рабочего колеса.

Приближенное значение определяют по формуле:

где – гидравлическая составляющая осевого усилия; - вес рабочего колеса гидротурбины; - вес вала гидротурбины; - вес ротора генератора; - вес вала генератора.

где – коэффициент, определяемый приближенно системой турбины и типом рабочего колеса, принимаем равным 4,1;

.

где К= (3,9-7,1) кН/м³, принимаем K=5,0 кН/м³.

Общий вес генератора определяется по формуле:

где .

8. Определение критической высоты отсасывания

Высота отсасывания – разность отметок от нижнего бьефа до оси поворота лопасти рабочего колеса. Критическая высота отсасывания – максимальная высота отсасывания.

Hs кр = 10 - К_σ*σ*Н – Δр.к./900, (1.15)

где К_σ = 1,05 – коэффициент запаса, σ – кавитационный коэффициент турбины.

Рассчитаем высоту отсасывания для различных напоров. Результаты расчета сведем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Кδ	Н		δ	Hs	Zрк
1,05	Нмакс	43	0,2	0,858889	100,8589
	Нр	40,7	0,242	-0,45298	99,54702
	Нмин	35	0,24	1,068889	101,0689
2	Нмакс	43	0,2	-7,31111	92,68889
	Нр	40,7	0,242	-9,80991	90,19009
	Нмин	35	0,24	-6,91111	93,08889

Рекомендуемая высота отсасывания (-8) – (-10)м

Принимаем высоту отсасывания -9,81 м.