Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii
.pdfК объёмным насосам относится большое число машин, в |
которых |
рабочий орган имеет вращательное движение (ротационные насосы). Рабочие |
|
органы выполняются в виде шестерён, винтов и т.п. (рис. 5.12). Подача таких |
|
насосов
равномерная
.
|
Особенность |
этих насосов |
в том, |
что развиваемый |
ими напор |
|||||
теоретически ничем не ограничен и в |
действительности бывает очень большим. |
|||||||||
Он зависит только от усилия, которое может |
быть создано на рабочем органе, |
|||||||||
герметичности системы и прочности элементов насоса. В связи |
с этим |
, |
если |
|||||||
между |
вентилем |
напорной |
линии |
и |
насосом |
нет |
сбросного |
|||
(предохранительного) клапана, ни в коем случае нельзя закрывать этот вентиль |
||||||||||
при
работе
такого
насоса
.
Лопастные насосы осуществляют преобразование энергии за счет |
||
динамического |
взаимодействия между потоком |
жидкости и лопастями |
вращающегося рабочего колеса, которое и является |
рабочим органом насоса. |
|
Рабочее колесо в насосе, вращаясь, увлекает лопастями жидкость и |
||
отбрасывает её |
к периферии. Это и послужило основанием называть такой |
|
насос «центробежный» (рис. 5.136). Существуют и чисто осевые насосы |
||
(рис. 5.13а).
а)
^
3
б)
ал
А |
А |
|
||
|
^ |
|
|
|
Б |
Г |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
_ |
2 |
||
* |
3 |
|||
|
|
|||
|
|
|
||
1 |
|
|
||
Б-Б
3
- |
л |
Л |
|
Рис
.
5.13
Схемы
:
а
)
лопастного
осевого,
б
)
лопастного
центробежного
насосов
6
1 - рабочее
- подшипник
колесо; 2 |
- вал; 3 - корпус; 4 |
- всасывающий |
|||||
; 7 |
- |
|
|
|
|
); |
ВП |
|
решетка (выправляющий аппарат |
|
|||||
|
|
|
НП |
- |
напорный патрубок |
|
|
|
|
|
|
|
|||
патрубок; 5 |
- лопасти |
|
; |
- всасывающий патрубок; |
|
Напор и перепад |
давления, создаваемый вращающимся |
рабочим |
||
колесом |
центробежного насоса, определяется метрами столба жидкости, |
|||
заполняющей рабочее колесо. Если колесо вращается в воздухе, то напор |
будет |
|||
составлять Н м возд.ст., |
т.е. насос может работать и как воздуходувка, но |
|||
создаваемый им напор будет очень мал. |
|
|
||
148
Воздуходувки
применяют
при
эксплуатации
турбин
в
режиме
синхронного компенсатора |
( |
СК) |
для |
||
реактивной мощности |
( |
напряжения) в |
|||
|
|
|
|
|
|
регулирования гидрогенератором
электрической сети (см. следующую
главу
)
.
Этот
режим
турбины
целесообразно
выполнять
с
наименьшими
потерями
энергии
в
энергетической
системе
,
т
.
е
.
необходимо
освободить
рабочее
колесо
от
воды
,
чтобы
оно
не
«
перемешивало
»
воду
и
не
затрачивало
на это энергию. Схема освобождения рабочего колеса турбины |
от |
ввода режима СК действует на принципе отжатия воды из камеры |
|
воды для рабочего
колеса давлением
заданного уровня
воздуха и дальнейшей подкачки |
|
воды ниже рабочего колеса. |
Для |
|
|
воздуха для поддержания
такой подкачки воздуха в
ряде
случаев
и
применяются
воздуходувки.
при
Поскольку вес воздуха примерно вращении рабочего колеса в воздухе
в 800 раз составит
меньше веса воды |
, |
то напор |
всего 0,03-0,08 м вод. ст., т.е. |
||
после включения электродвигателя будет способен поднять «подсосать»
создаваемый рабочим воду во всасывающую
колесом перепад линию всего на 3-
8
см
.
Так
как
обычно
Н
превышает
эту
величину,
то
вода
не
заполнит
корпус
и рабочее поступать
колесо лопастного (центробежного) насоса и поэтому не |
||
в напорный патрубок, т.е. насос не запустится. |
Для |
, |
|
того |
|
будет чтобы
лопастной
насос
запустился
,
необходимо
предварительно
перед
включением
электродвигателя
обеспечить
заполнение
жидкостью
всей
всасывающей
линии
насоса и камеры его указанных объёмов
рабочего колеса.
водой. Один из
Существуют разные способы заполнения индустриальных способов для крупных
насосов заключается в том |
, |
что |
|
|
|
вакуумные насосы (водокольцевые |
||
к всасывающей линии пристраиваются
или струйные), которые запускаются перед
включением насоса, чтобы поднять воду во всасывающую
и самовсасывающие центробежно-вихревые насосы.
линию.
Существуют
Струйные
насосы
(
эжекторы
)
работают
на
принципе
использования
кинетической
энергии
жидкости
или
газов
,
движение
которых
в
диффузоре
создаёт
разрежение
и
за
счёт
этого
происходит
подсос
откачиваемой
жидкости
(
рис
.
5.146
).
Эрлифты
(
воздухоподъёмники
,
рис
.
5.14
а
)
.
Эрлифт
состоит
из
вертикальной
трубы
,
конец
которой
на
высоту
Н
погружён
под
уровень
воды
.
Внутри
проходит
трубка
,
по
которой
подаётся
сжатый
воздух
и
распыляется
через отверстия на конце трубки.
водяная смесь (среда), удельный
В результате в трубе образуется |
воздушно |
¬ |
вес которой меньше удельного веса воды, в |
||
результате чего смесь откачка воды. Эрлифты
Недостаток их в том,
поднимается по трубе и таким образом происходит
применяются в основном для откачки воды из скважин.
что заглубление трубы под уровень должно быть
достаточно
большим
.
Существует
много
насосов
различного
назначения
и
различных
типов
(многоступенчатые, погружные, артезианские, грунтовые землесосы, багерные, песковые, бетоно-насосы, растворо-насосы и др.). Для изучения характеристик
приведенных
типов
насосов
и
их
свойств
существует
специальная
литература
.
149
3
)
6
(
.
Qi :-ж
§
J
3
"
sc
J |
Q |
' |
|
3
1 |
- труба подвода к |
эжектору; 2 |
- сопло; |
|
- |
подводящая камера;4 |
- камера |
смешения; |
|
|
5 - диффузор; 6 |
- |
вертикальная |
|
|
отсасывающая |
труба эрлифта; |
||
7 - трубка, подающая воздух в эрлифт |
||||
Рис
.
5.14
а
)
эрлифт,
б
)
эжектор
(
струйный
насос
)
5.1
.
6
.
Об
основах
теории
турбин,
теории
подобия
и
моделирования
Реальный
процесс
преобразования
энергии
потока
на
рабочем
колесе
реактивной турбины был теоретически |
|
1754-56 |
гг. Поразительным является то |
|
, |
исследован Леонардом Эйлером в |
||
что в то время гидротурбин |
ещё |
не |
|
|
|
существовало
и
были
известны
лишь
простейшие
гидродвигатели
и
колесо
Сегнера,
появившееся
в
1750
г.
(рис.
5.15
).
b=#
Рис. 5.15
|
|
В результате взаимодействия потока с |
||||||||||
лопастями |
рабочего |
колеса |
турбины |
|
на |
|||||||
лопастях |
возникают |
|
силы, |
подобные |
||||||||
подъёмным |
силам, |
возникающим |
при |
|||||||||
обтекании |
крыла самолёта, тангенциальные |
|||||||||||
составляющие которых |
создают |
крутящий |
||||||||||
момент относительно |
оси вала агрегата, в |
|||||||||||
результате |
чего рабочее колесо |
получает |
||||||||||
вращательное |
движение. Лопасти движутся |
|||||||||||
по |
|
круговой |
траектории |
с |
окружной |
|||||||
скоростью |
и |
= co r, где со |
- угловая скорость, |
|||||||||
г |
- |
радиус |
рассматриваемой |
точки |
||||||||
приложения |
элементарной струи. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
Вода |
из направляющего |
аппарата |
||||||||
поступает |
на |
входную |
кромку лопасти |
с |
||||||||
абсолютной |
скоростью |
|
(рис. 5.16). |
|
|
|||||||
vt |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
лопасти с |
||||
|
|
Далее она движется вдоль |
||||||||||
относительной скоростью, направленной |
по |
|||||||||||
касательной |
к |
поверхности лопасти в |
точке |
|||||||||
входа, и вращается с окружной |
скоростью |
иг |
||||||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
150
Абсолютная скорость потока v; равна геометрической |
сумме скоростей |
со |
и |
и |
1 |
||||||||
1 |
|
|
|||||||||||
и направлена под углом входа а; |
к окружной |
скорости. |
скоростью |
v |
, |
||||||||
На выходе вода сходит |
с лопасти |
с |
абсолютной |
||||||||||
|
скорости а> |
2 |
|
||||||||||
являющейся также геометрической суммой относительной |
|
и |
|||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
окружной скорости иУгол а между скоростями v2 и и2 называется |
углом |
||||||||||||
|
2 |
также углы |
3„которые |
расположены |
|||||||||
выхода. На рис. 5.16 показаны |
|||||||||||||
/ |
со,скоростями |
. |
|
|
|
|
|||||||
соответственно |
между окружной и, и относительной |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Межлопастный канал
Рис
.
5.16
Схема
протекания |
потока |
через направляющий |
и рабочее колесо |
||
|
|
турбины |
аппарат
Определим |
момент реакции потока на колесо при установившемся |
|||||||||||||
|
( равномерно |
вращающаяся |
турбина |
после пуска). За |
||||||||||
режиме работы |
турбины |
|||||||||||||
|
воды, |
|||||||||||||
поступает |
некоторое |
количество |
||||||||||||
|
колеса |
|||||||||||||
время At на лопасти |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
рабочего |
|
закона |
непрерывности |
потока такое |
же |
|||||||
имеющей массу т, и на основании |
||||||||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
количество
воды
уходит
с
рабочего
колеса
.
|
|
, поступающая |
на колесо за время At, |
при входе на лопасти |
|||||||||
Масса волы |
|
vr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
имеет количество движения m- |
а при сходе с рабочего |
колеса |
- |
количество |
|||||||||
движения m v |
. Из механики |
известно |
, что изменение |
количества |
движения |
||||||||
|
на неё |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
действующей |
||||
некоторой |
массы в единицу времени пропорционально |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
силе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
151
Обозначим |
проекции |
скоростей v |
; |
и v |
|
(рис. 5.16) |
на направление |
|||||||||||||||
|
|
|
|
vu |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
окружной скорости и через |
vuJ |
и |
7. Тогда проекция количества движения всех |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до входа на |
колесо будет m-vuJ, |
|||||||||||
частиц воды на направление окружной скорости |
||||||||||||||||||||||
а после выхода из него m- |
vu |
7 . Моменты |
количества |
движения относительно |
оси |
|||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||
|
m r |
-vuI |
|
- |
r |
-vu7 |
, где г |
|
и |
г - |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
вращения рабочего колеса |
будут соответственно |
- |
и m |
} |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
. |
2 |
|||||||||||||||||
|
центра тяжести |
массы |
воды т у входа |
на колесо и |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
радиусы |
выхода с него |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменение момента |
количества |
|
произведению |
момента движущих сил на |
|
|
|
|
Мм = mr |
vu, - mr,Vu , |
2 |
|
движения время его
воды за время
действия:
At
равно
ИЛИ
М
=
{
T"
JVU
2
-
,
VUI
)
(5.16)
|
|
|
, |
действующий |
на |
лопасти со стороны потока (движущий |
||||||||||
Момент |
|
|
по абсолютной величине равен |
полученному |
моменту |
|||||||||||
момент турбины Мт), |
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||
количества |
движения воды, но |
имеет |
обратный знак |
: |
|
|
||||||||||
|
|
|
^ |
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
= - |
|
= |
|
r,v» |
r, |
, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
( |
|
) |
|
|
(5.17) |
|||||
MT |
|
|
M |
|
|
’ |
|
|
vu |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Известно, что Ш |
Ж |
At |
|
|
|
|
|
|||||||||
g |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где:
Q у g
- - -
расход воды;
вес единицы объёма воды; |
||
ускорение |
свободного |
падения |
|
|
|
тела.
|
МТ |
Тогда |
= |
|
|
Мощность, |
|
Y |
~ |
( |
r, |
vUl |
|
|
|
- |
|
развиваемая |
||||
r |
] |
v |
|
|
|
на |
||
U} |
) |
, |
|
||
валу |
||
турбины
составит:
(5.18
)
1Vr
=
МтСО
(5.19)
|
|
= |
Окружные |
скорости на входе и выходе определяются |
зависимостями |
|||||
|
|
|
||||||||
rt |
0 |
uJ |
и г |
. |
со = |
и |
, подставив которые в 5.19, получим |
: |
|
|
( |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NT |
|
|
|
|
|
^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ~-(vuM> |
-vU 2 u |
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.20) |
|
|
|||||
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
Nm |
= QHyrj , и подставив |
значение |
||||||
Nm |
|
Зная, что мощность турбины равна: |
||||||||||||||||||
в равенство 5.20 получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Hgtl |
|
, - |
vU 2 |
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.21) |
|
|
|||
|
|
|
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
= vulu |
|
|
закон изменения моментов количества |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
, |
выражающее |
||||||||||||||
|
|
Это уравнение |
|
водяной турбине и впервые выведенное Л.Эйлером |
, |
|||||||||||||||
движения |
в приложении к |
|||||||||||||||||||
носит |
название - основное уравнение турбины |
. |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Чтобы создать турбину |
необходимо |
заранее иметь представление о |
||||||||||||||||
работе её |
при эксплуатации |
для чего нужно |
знать достаточно |
много |
данных, |
|||||||||||||||
|
свойства. |
|||||||||||||||||||
характеризующих |
прочностные |
энергетические |
и кавитационные её |
|||||||||||||||||
|
|
процесс, вызывающий |
губчатое |
|||||||||||||||||
Кавитация |
- сложный |
физический |
||||||||||||||||||
152
разрушение элементов |
проточной |
части |
турбины, |
сопровождающийся |
шумом, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
агрегата |
и |
пульсацией |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ударами, |
снижением |
КПД, |
повышенной |
вибрацией |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
гидродинамические |
качества |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
потока. Как |
мы |
видели |
в |
начале главы |
, |
что |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
). |
Он |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
турбины |
характеризуются |
и |
кавитационным |
|
коэффициентом |
|
( о |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
зоне рабочего |
|
колеса |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
отношением |
динамического разрежения в |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
определяется |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
при |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Н). |
|
|
|
= |
HdJH |
. |
Динамическое |
|
разрежение |
увеличивается |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(// ) к |
напору |
|
( |
Опп |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
пропускной способности |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
потока, |
т.е. |
с увеличением |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
увеличении |
скорости |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(см. |
ниже) |
т |
|
увеличивается |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
турбины |
и её |
быстроходности |
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
высоты |
отсасывания |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
турбины зависят |
от |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Кавитационные |
|
качества |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
оси |
|
рабочего |
|
колеса |
|
ПЛ |
|
и |
ПР |
|
или |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(расстояние |
|
от |
|
горизонтальной |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
РО турбин |
до |
уровня |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
горизонтальной |
линии, |
делящей |
высоту |
НА пополам |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
знак (+) при |
уровне НБ |
ниже |
оси |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
нижнего бьефа |
Я). Я |
имеет |
положительный |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
оси. Я |
в практике |
применения |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и отрицательный |
(-) |
при |
уровне НБ |
выше |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
турбин |
|
имеет |
|
|
важнейшее |
|
|
значение |
|
с |
|
точки |
|
зрения |
|
интенсивности |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсасывания |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кавитационного |
воздействия |
|
на |
проточную |
часть. |
Высота |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
определяется |
из |
формулы |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
- |
као |
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Я |
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
Я - |
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
= 10,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
тур |
|
|
|
|
|
|
|
уJit. |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
давление, |
|
м.вод.ст.; |
V , |
|
- отметка |
установки |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
где |
10 3 |
- |
барометрическое |
|
и |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
над уровнем |
моря, м; |
ка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
учитывающий |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
рабочего |
колеса |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
коэффициент |
|
|
|
Основные |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
|
экспериментальном |
|
определёнии |
|
|
< |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
погрешность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Утур- |
|
|
|
|
|
|
выбор |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
мероприятия |
|
по |
|
подавлению |
|
кавитации |
|
- |
|
тщательный |
|
(расчёт) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
затем |
точность |
исполнения |
в |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
очертаний |
проточной части и |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
теоретических |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
материалов |
|
(нержавеющие |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
конструкции |
; |
применение |
кавитационностойких |
- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
оптимальное |
расположение |
горизонтальной |
|
оси |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
хромоникелиевые |
стали) |
; |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
бьефа |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
рабочего |
колеса |
турбины |
относительно |
уровня |
нижнего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ГЭС |
|
|
|
путем |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Современные |
методы |
расчета |
не позволяют |
теоретическим |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
турбины, |
поэтому |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
проточной |
части |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
получить |
наилучшую |
|
конфигурацию |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
части, |
в |
том числе |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
несколько |
вариантов |
проточной |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
обычно рассчитывается |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
все |
модели |
испытываются |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
их модели |
. Затем |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
, |
и |
изготавливаются |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||||||||||||||||||||
рабочих колёс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
определяются |
|||||||||||||||||||
производятся |
технико- |
экономические |
сравнения |
и |
в |
результате |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
турбины. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
размеры |
проточной части |
конструируемой |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
оптимальные |
формы |
и |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
диапазоне режимов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
исследований |
в |
широком |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
В |
результате |
модельных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
характеристики |
|
дающие |
достаточно |
|
полное |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
работы |
турбины |
составляются |
, |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
и |
кавитационных |
показателях |
. |
В |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
представление |
об |
её |
|
|
энергетических |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
ГЭС |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
ввода в |
эксплуатацию |
турбины |
непосредственно |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
последующем |
, |
после |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
которые позволяют |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
условиях, |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
проводят |
натурные её |
|
испытания |
в реальных |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
получать |
фактические |
прочностные |
, |
энергетические |
|
и |
|
кавитационные |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
основе натурных |
испытаний |
уточняются |
некоторые |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
характеристики |
. |
Иногда на |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
и др. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
параметры |
- |
мощность, |
КПД, гарантии |
регулирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Перенесение |
результатов испытаний модели на |
||
, производят путём |
пересчёта |
||
|
|||
подобную ей гидротурбину |
, |
||
|
: частоты вращения, расхода воды |
||
параметров турбины |
|
|
|
натурную, |
|
|
геометрически |
основных |
энергетических |
мощности и КПД. |
|
153
Окружная
скорость
натурной
турбины
определяется
как
:
U |
- |
ЬЩГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
окружная скорость модели: |
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
|
I Э |
|
_ |
|
DIM |
|
|
м |
|
|
|
|
|
^ |
|
f t |
|
f t |
|
|
|
|
||
UM |
= |
ku |
|
gHM |
|
— |
fig |
— |
|
, |
|
||
ки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где: |
|
- |
коэффициент окружной скорости |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
модельной |
и |
натурной турбин; |
|
|||||
одинаковый
D j |
- |
диаметр рабочего колеса натурной турбины |
; |
|
|||
|
частота вращения её рабочего колеса; |
|
|
п |
- |
|
|
- |
диаметр рабочего колеса модели. |
|
|
D |
|
для
Решая совместно эти |
уравнения и, преобразуя их, получим: |
|
||||||||||
ки |
C! |
= |
|
" |
TlDjn |
|
|
|
|
|||
ки |
|
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pgHM |
|
К D,„ |
Пм |
’ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
или: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
D 1 |
м |
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
п |
п |
D |
, |
МНм |
’ |
|
|
|
(5.22) |
|
||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
рабочее колесо натурной турбины |
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Расход воды, |
проходящий через |
|||||||||||
|
||||||||||||
можно выразить при помощи осевой составляющей абсолютной скорости VM 8 |
||||||||||||
диаметра рабочего колеса (пренебрегая |
объёмными |
потерями энергии из-за |
||||||||||
|
|
|||||||||||
протечек
воды
в
уплотнениях
)
:
в где:
= |
^ |
^ |
" |
КЩн |
, |
|
|
|
|||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
7 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|||
к - коэффициент абсолютной скорости. При равных коэффициентах |
|||||||||||
|
|
к |
|
модельной и |
натурной |
турбины, |
решая |
уравнения |
|||
|
|
отношения |
расхода натурной турбины |
к модельной Q / Q v |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
- |
|
получим: |
||
|
|
D\ |
\ |
||
Q |
|
QM |
|
J L |
|
|
Р ш\ |
Нм |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
, что |
||
|
|
|
|
|
|
Если |
предположить |
||||
мощности турбин выразятся: |
|||||
КПД
турбин
натурной
и
(5.23) |
|
|
модельной равны |
, |
то |
|
|
натурной |
N = r f Q H y, |
модельной |
|
||
|
|
|
Тогда, решая уравнения отношения |
||
N N
u /
= N
r j Q H j f |
; |
|
vполучим:
N |
N |
* |
|
DIM |
|||
|
|
||
Формулы (5.23) |
|||
сравнения |
подобных |
||
|
|
||
4 |
! |
Я |
|
|
|
||
- |
]] |
Нм |
|
ÿ < |
формулами |
||
и ( 5.24) называются |
|||
турбин одного и того же типа |
|||
(5.24) |
|
подобия. Для |
удобства |
применяется |
понятие |
154
приведённых |
величин. С |
этой целью как модель, так |
и натурная турбина |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, а с |
некоторой |
условной |
турбиной, |
имеющей |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
сравниваются |
|
не друг с другом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м. Параметры |
такой |
||||||||||||||
диаметр рабочего |
колеса |
1 м и |
работающей при напоре 1 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: приведённой |
частотой |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
условной турбины |
принято называть |
приведенными |
|
мощностью |
N |
|
|||||||||||||||||||||
Q |
|
и приведённой |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
расходом |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
вращения п\ , |
приведённым |
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Заменяя в формулах (5.23) и |
( |
5.24) |
частоту вращения |
, расход и |
мощность |
||||||||||||||||||||||
|
= |
1 иЯ = 1, можно |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
, а также |
Dh |
|||||||||||||||||||||
модельной турбины |
приведёнными |
величинами |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
выразить |
параметры |
натурной |
турбины |
следующим |
образом: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
п Q
|
|
Ж |
. |
||
|
|
, |
|||
п |
, |
|
|
||
- |
|
|
D |
W |
|
|
|
|
|||
|
|
\ |
|||
|
Q |
D |
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
-
(
5.25
)
поскольку
TV
’
=
9
}
81
Q
,
rj
,
то
мощность
натурной
турбины
будет:
N = |
9 ,81 |
ч Q , D I H W\ :B |
|||
Зависимости |
5.25 |
удобны |
для |
||
|
|||||
|
натурной турбины |
|
|||
параметров |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
выбора
и
|
(5 |
26) |
|
|
- |
определения |
основных |
|
|
|
|
Для |
характеристики |
гидравлических |
|
качеств турбины |
по |
частоте |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
, а также |
|
для |
сравнения между |
собой |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
вращения |
|
и |
пропускной |
способности |
|
|
|
|
в гидротурбостроении |
введён |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
систем турбин и типов рабочих колёс |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
различных |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
так называемый |
коэффициент |
быстроходности |
ns |
, который |
|
является |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
: |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
критерием |
подобия |
и определяется в |
приведенных |
величинах |
по формуле |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(5 |
- |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ns |
= |
3,65 n ,ylQ |
,?] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физически |
коэффициент |
|
быстроходности |
|
представляет |
|
|
собой |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
с |
таким |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
данной серии |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
вращения |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
выраженную |
в об/мин. частоту |
|
|
|
|
|
турбины |
|
|
|
напоре 1 |
м |
развивать |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
позволяет |
ей при |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
, |
который |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
диаметром |
рабочего |
колеса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
является очень |
старым |
||||||||||||||||||||||
мощность |
1 |
л.с. (0,736 |
кВт). |
Понятие |
|
быстроходности |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
в XIX веке, |
когда |
за |
общепризнанную |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
в моделировании |
турбин и возникло |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
единицу |
|
мощности |
принималась |
|
|
лошадиная |
сила |
|
(л.с.). Это |
|
|
понятие |
||||||||||||||||||||||||||||
сохранилось |
и |
применяется до наших дней. |
от 10-55 |
у |
крупных |
тихоходных |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
меняется |
||||||||||||||||||||||||||||
Коэффициент |
быстроходности |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лопастных |
|
турбин |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
осевых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
-1100 у |
быстроходных |
|
поворотно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
ковшовых, до 800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
(не путать |
с |
частотой вращения). |
|
|
|
|
|
|
|
в одном |
масштабе |
|
размеры |
|||||||||||||||||||||||||||
На |
|
рис |
. 5.17 |
показаны |
выполненные |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
различных |
|
систем |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
условной |
модели, |
или |
эталона |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
для турбин |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
быстроходности |
|
|
|
их |
|
габаритов |
с |
|
|
ростом |
|||||||||||||||||
и типов, |
|
|
хорошо |
|
поясняющие |
|
уменьшение |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
заданной мощности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
коэффициента |
быстроходности |
при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
155
C*N1 C7>
|
|
|
, |
= |
650 |
Tis |
-500 |
|
ns |
nb |
|
n |
s |
|
|
||
= 930 |
= 7iu |
ъ |
|
гзо |
дгМО |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
Dr |
|
|
^ |
|
|
|
||
276 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hi f |
215 |
щ |
n |
$ |
= 105 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yr |
|
|
|
|
|
— ЯЛ |
|
|
|
ns |
|
|
%420 |
|||
|
7?i e |
|
|
|
=4o |
|
4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
ж. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ч |
|
|
|
|
||
/ |
,= |
|
\ |
|
|
|
- |
|
|
|
||
475 |
|
|
|
|
|
|
-120 |
|||||
|
B |
|
|
|
|
|
|
Vo |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Puc. 5.17 |
Сравнительные размеры моделей |
рабочих колес |
и их |
|
|
быстроходности, выполненные в одном масштабе |
|
|||
об |
мин |
|
|
— |
|
/ |
|
- |
- |
!77 |
|
|
|
||||
|
|
ТГГТЛ |
|||
|
|
|
|||
К |
\ |
Ш |
|
|
|
\ |
|
|
600
600 |
100 |
800 900 1000 |
1100 1300 1300 то |
1500 1600 то 1800 |
1000 |
Z000 |
||
Рис. 5.18 |
Главная |
универсальная |
характеристика |
|
||||
|
турбины |
|
|
|||||
|
|
|
поворотно-лопастной |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
л/
сек
156
Основные результаты энергетических и кавитационных испытаний
моделей сводятся в главную универсальную характеристику турбины
(рис. 5.18), на который в координатах приведенной частоты вращения п' } и приведённых расходов (У , наносятся линии равных КПД 7 ]и, линии равных открытий направляющего/ аппарата ап, линии равных коэффициентов кавитации сгт и линии равных углов разворота лопастей рабочего колеса (рр (для
поворотно-лопастных турбин).
При проектировании ГЭС по этим характеристикам для заданных напоров и мощностей определяются основные параметры турбин: их диаметр Dp частота вращения п,расход Q, а также энергетические показатели турбины
при её эксплуатации в переменных режимах работы агрегата. Однако
универсальная характеристика строится в приведённых параметрах и в условиях эксплуатации удобнее пользоваться рабочими характеристиками,
показывающими зависимость КПД от нагрузки турбины Nm при постоянном
напоре Я и частоте вращения п (рис. 5.19).
% |
|
|
з. |
|
Из |
сравнения |
рабочих |
|
|
к |
|
характеристик видно, что наиболее |
|||||
S5 |
|
|
|
ограниченную зону высоких КПД |
||||
70 |
/ |
/Г .Х X |
|
имеют |
пропеллерные |
турбины. |
||
|
Поворотно-лопастные |
турбины |
||||||
6О |
|
7' |
|
сохраняют высокие значения КПД в |
||||
60 |
|
|
||||||
ЬО |
1 |
-2 |
|
большом |
диапазоне |
изменения |
||
|
|
мощности. |
Рабочая характеристика |
|||||
so |
|
|
|
- |
|
|
||
|
|
радиально осевой турбины показы¬ |
||||||
20 |
|
|
вает, что диапазон высоких значений |
|||||
70 |
|
Nr |
КПД этих |
турбин существенно |
||||
|
|
|
|
больше, чем у пропеллерных, но |
||||
0 |
10 20 |
30 Ш 50 50 70 |
80 90 100 1Ю 120 % |
несравнимо меньше, чем у |
||||
|
|
|
|
|
поворотно лопастных. |
|
||
|
Рис. 5.19 Рабочие характеристики |
|
- |
Диагональные |
||||
|
|
|
турбин разных типов |
турбины призваны сочетать положи¬ |
||||
|
|
|
тельные |
энергетические качества |
||||
|
1 - радиально-осевая; 2 |
- пропеллерная; |
||||||
|
поворотно-лопастных и |
радиально¬ |
||||||
|
3 - поворотно-лопастная; 4 - ковшовая |
осевых турбин. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
По рабочим характеристикам трудно судить обо всех режимах работы
турбины, поэтому пользуясь отдельными рабочими характеристиками, строят
эксплуатационную универсальную характеристику (рис. 5.20).
Следует отметить особенности режима использования мощных и сверх¬
мощных радиально-осевых турбин, созданных на пределе технических возмож¬
ностей современного гидротурбостроения. Так, для РО турбин мощностью 508 и 650 МВт Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС характерным является то, что их работа возможна не во всём диапазоне открытия направляющего аппарата. В
пределах достаточно высоких значений КПД имеется зона (II, рис. 5.20),
запрещенная для работы, которую необходимо достаточно быстро проходить при
изменении нагрузки на агрегате. В этой зоне возникают очень сильные пульсация
157