Класс → Система → Тип → Серия (размер и мощность)

Рис. 2.2 Схемы турбин.

а – поворотно-лопастная, б – диагональная, в – радиально-осевая, г – горизонтально-осевая, д – ковшовая (турбина Пельтона).

• Класс реактивных гидротурбин объединяет следующие системы:

осевые гидротурбины — вертикальные поворотнолопастные и пропеллерные, а также горизонтальные (капсульные и прямоточ­ные) (рис. 2.2 а, г) поток в рабочем колесе этих турбин движется вдоль оси турбины;

диагональные поворотнолопастные гидротурбины; поток в рабо­чем колесе движется вдоль конических поверхностей тока (рис. 2.2 б);

радиально-осевые гидротурбины; в пределах рабочего колеса по­ток изменяет свое направление из радиального в осевое (рис. 2.2 в).

Все перечисленные системы реактивных гидротурбин широко применяются в практике гидротурбостроения.

• Класс активных турбин подразделяют на такие сис­темы:

ковшовые гидротурбины; оси струй касательны к средней окруж­ности ковшей и находятся в плоскости рабочего колеса (рис. 2.2 д);

наклонно-струйные гидротурбины; струя подводится к рабочему колесу под некоторым углом;

двукратные гидротурбины – двойного действия; струя проходит через каналы рабо­чего колеса дважды;

Распределение отдельных видов турбин по классам приведено в таблице 2.1, по типам турбин в таблице 2.2.

Таблица 2.1 Классификация гидротурбин.

Классы	Реактивные					Активные
Системы	Осевые			Диагональ- ные	Радиально- осевые	Ковшовая	Наклонно- струйные	Двукрат-ные
	Пр	ПЛ	ПЛГ	ПЛД	РО	К	-	-
Напор, м	3 -70	4 - 80	3 – 25	30 – 150	40 – 650	30 –1700	30 – 400	10 – 60
Диаметр РК(Д1),м	0,35 – 9,0	1,0 -10,0	4,0 – 9,0	2,2 – 7,65	0,35 – 7,5	0,35 – 6,0	-	-
Мощность мВт	150	250	55*	350	700	250	4,0	0,15
КПД ή, %	92,5			94,5	95,0	90,0	80,0	80,0

Таблица 2.2. Классификация гидротурбин по типам.

Класс		Система	Тип	ns
Реактивные	Осевые	ПЛГК	7, 10, 15, 20, 25	1000 ÷ 2000
		ПЛ	10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80	300 ÷ 1200
		ПР*
	Диагональ.	ПЛД (Д)	50, 70, 90, 115, 140, 170, 220	150 ÷ 500
	Радиально- осевые	РО	45, 75, 115, 140, 170, 230, 310, 400, 500, 600	60 ÷ 400
Активные	Ковшовые	К	400, 600, 1000, 1500

2. 3. Схемы гидротурбинных установок.

2.3.1.Конструкции гидротурбин.

По конструкции турбины разде­ляются:

• по форме турбинной камеры — открытые (D < 1,2 м; Н < 8 м) и закрытые (кожуховые Н < 25 м; спиральные металлические и бетонные; прямоточные и капсульные);

• по расположению вала — горизонтальные, вертикальные;

• по числу колес на валу — одноколесные, многоколесные.

Кроме того, гидротурбины делятся по размерам и мощности на крупные, средние и малые. К крупным относятся гидротурбины диаметр рабочего колеса которых равен и более 1,8 м, а мощность доходит до 700 мВт. Средние гидротурбины имеют диаметр рабочего колеса не более 2,75 м при низких и 1,6 м при высоких напорах, а их мощности находятся в пределах от 1 до 20 мВт. Малые гидротурбины имеют диаметр рабочего колеса не более 1,2 м при низких и 0,5 м при высоких напорах, а мощность не более 1,0 мВт.

Как видно из табл. 2.1, для напоров от 30 до 80 и от 300 до 550 м могут применяться различные системы турбин. Выбор между возможными вариантами производится на основе учета специфических (индивидуальных) особенностей данной ГЭС по условиям ее строительства и эксплуатации, а также по характеристикам гидротурбин.

Гидравлические турбины характеризуются следующими основ­ными геометрическими параметрами (рис. 2.3), которые определяют их размеры и влияют на гидравлические характеристики:

1. Номинальный диаметр рабочего колеса D₁:

• (для осевой гидротур­бины — наибольший диаметр камеры рабочего колеса;

• для диаго­нальной гидротурбины — условный диаметр пересечения осей по­ворота лопастей с камерой рабочего колеса;

• для радиально-осевой гидротурбины — условный наибольший диаметр расположения входных кромок рабочего колеса;

• для ковшовой гидротурбины — диаметр средней окружности ковшей, к которой касательны осевые линии струй;

2. Относительная высота направляющего аппарата bo/D1 и относительный диаметр Do/D1 расположения осей поворота лопаток на­правляющего аппарата — для реактивной турбины;

3. Относитель­ный диаметр струи do/D1 — для ковшовой турбины.

Основные размеры элементов проточной части гидротурбины приведены на рисунке 2.3.

Размеры направляющего аппарата и статора назначают в зави­симости от выбранной величины диаметра рабочего колеса. Для обеспечения требуемых энергетических и прочностных характери­стик направляющего аппарата диаметр расположения осей по­ворота лопаток Do и число лопаток z₀ могут несколько изме­няться.

Размеры проточного тракта осевых и радиально-осевых рабо­чих колес также заданы. Отступления от номинальных диаметров рабочих колес допускаются в пределах +3% при условии сохра­нения нормализованных размеров направляющего аппарата и ста­тора.

Рис. 2.3. Схемы проточных частей реактивных гидротурбин:

а — осевая вертикальная; б — капсульная; в — диагональная; г — радиально-осевая.