7.2 Выбор расчетных параметров турбинных камер.

7.2.1 Угол охвата спиральной камеры.

По данным модельных испытаний различных гидротурбин, потери энергии в турбинной камере, статоре и направляю­щем аппарате зависят (при заданной ширине блока В в плане) от соотношения между принятыми площадью входного сечения F_ВХ и углом охвата φ.

При выбранных размерах входного сечения спиральной камеры:

• увеличение угла охвата φ↑, → приводит к уменьшению неравномерности потока вдоль периметра направляющего аппарата, что улучшает характеристики шдротурбин.

• увеличение угла охвата φ↑, → приводит к увеличению скорости в спиральном канале и большей закрутке потока, в результате чего могут возрасти потери энергии в направляющем аппарате.

Отсюда следует задача оптимизации: при за­данной ширине блока в плане В = В₁ + В₂ (рис. 7.1) необходимо подобрать такое соотношение между F_ВХ и φ, при котором КПД турбины был бы наибольшим. Оптимальный вариант спиральной камеры выбирают на основании данных модельных испытаний принятого рабочего колеса с различными спиральными каме­рами.

Здесь следует учесть, что наименьшую ширину блока агрегата обеспечивают спиральные камеры с углом охвата φ ≈ 180°. Поэтому, для русловых ГЭС с целью уменьшения стоимости здания применяют спиральные камеры с уг­лами охвата φ = (180 ÷ 192)°. В таких спиральных камерах с неполным углом охвата (φ ≤ 192°) правая продольная стенка камеры должна находиться на расстоянии В₂ = (1 ÷ 1,2)D₁ от оси агре­гата (рис. 7.1). Меньшие значения В2 приводят к снижению КПД турбины.

Для средне- и высоконапорных гидротурбин, устанавливаемых на приплотинных и деривационных ГЭС, углы охвата спиральных камер принимают значительно больше: φ = 270 ÷ 360°.

Чем выше напор на гидротурбине, тем больший угол охвата должна иметь спи­ральная камера, поскольку с увеличением напора неравномерность распределения расхода и скоростей по периметру направляющего аппарата вызывает дополнительные потери энергии и нестационар­ность потока в проточной части турбины. Для более компактного сопряжения спиральных камер с турбинными водоводами на средне- и высоконапорных ГЭС надо также применять большой угол охвата.

Рекомендуемые значения углов охвата спиральных камер гидротурбин различных типов приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2. Углы охвата спиральных камер гидротурбин различных типов.

Типы турбин	Диапазон напоров Н, м	Угол охвата спирали, φ◦
Осевые поворотно-лопастные (ПЛ)	3 - 30	180 - 200
Осевые ПЛ и радиально-осевые (РО)	30 -50	200 - 225
Осевые ПЛ, РО и диагональные (ПЛД)	50 - 75	200 - 225
РО и ПЛД	95 - 310	315 - 330
РО	310 - 700	345 - 360

Для напоров до Н = 80 м и углов охвата φ = 270 ÷ 315° на­ряду со спиральными камерами круглого сечения применяют спи­ральные камеры с тавровыми, ромбовидными и другими формами поперечных сечений. Металлические спиральные камеры (φ = 345 ÷ 360°) имеют круглые поперечные сечения с переходом на эллиптические в районе зуба (рис. 7.4).

Рисунок 7.4. Переходные сечения. а) — СК круглой; б) — СК тавровой; в) — от трубопровода к СК.