Определение основных параметров натурных гидротурбин при помощи универсальных характеристик моделей

Пользуясь номенклатурой крупных вертикальных поворотно-лопастных и радиально-осевых гидротурбин, в большинстве слу­чаев можно выбрать тип рабочего колеса и проточную часть соответствующих размеров, которые будут обеспечивать тре­буемые мощность и характеристики турбины на заданные условия (напоры H_МАКС; H_МИН; H_РАСЧ, единичная мощность агрегата N).

В последние годы разработаны более быстроходные осевые и ра­диально-осевые рабочие колеса на различные напоры, а также соз­даны новые типы турбин (капсульные, диагональные поворотноло­пастные и др.). Они дополняют существующую номенклатуру и по­зволяют выбрать проточную часть, обеспечивающую более высокие энергетические и кавитационные показатели гидротурбин при оптимальных технико-экономических характеристиках гидроагрега­тов и здания ГЭС.

Определив диаметр, синхронную частоту вращения и высоту отсасывания ряда турбин на заданные условия, на основании энер­гетических и кавитационных показателей, а также технико-эконо­мических расчетов и сравнения гидроагрегатов окончательно выби­рают тип гидротурбинного оборудования для заданной ГЭС.

Основными критериями при сравнении и анализе вариантов гид­ротурбинного оборудования являются:

· величина максимального КПД гидротурбины и степень охвата оптимальной зоны на универсаль­ной характеристике при изменении режимов работы (величина ее среднеэксплуатационного КПД);

· высота отсасывания и габариты блока (размеры спиральной камеры и отсасывающей трубы), опре­деляющие отметки заложения фундаментной плиты и установки турбины, а также объем земляных и бетонных работ при сооружении здания ГЭС;

· диаметр рабочего колеса и частота вращения турбины, влияющие на габариты и весовые показатели гидроагрегата.

Ниже изложена методика определения основных параметров на­турных гидротурбин и построение их эксплуатационных характе­ристик.

Исходные данные:

- диапазон изменения напора и его значения (Н_Р; Н_МАКС; Н_МИН);

- установленная мощность станции и предпола­гаемое число агрегатов;

- отметка уровней верхнего и нижнего бье­фов в зависимости от расхода на ГЭС;

- другие требования и условия, касающиеся конструкции, изготовления и эксплуатации гидротур­бин и вспомогательного механического оборудования.

На основании указанных данных при помощи номенклатуры вы­бирают систему и тип гидротурбин или же приступают к разработке новой проточной части.

Исходные технические материалы. При проектировании гидро­турбины используют результаты расчетных и исследовательских работ, представленных в виде:

· универсальных характеристик, по­лученных при испытании различных рабочих колес, рекомендуе­мых на заданные напоры;

· пульсационных характеристик рассматри­ваемых рабочих колес;

· силовых характеристик направляющего аппарата и рабочего колеса (в случае поворотно-лопастной гидротур­бины) и осевого усилия, действующего на ротор;

· разгонных харак­теристик и характеристик холостого хода и др.

Перечисленные технические материалы используют при опре­делении следующих основных параметров и показателей гидротур­бинного оборудования для условий проектируемой ГЭС:

1. диаметра рабочего колеса, обеспечивающего при заданном расчетном напоре номинальную мощность турбины D₁;

2. синхронной частоты вращения гидроагрегата n_СИНХ;

3. величины КПД турбины при различных мощностях и напорах η_Т;

4. значения высоты отсасывания турбины для заданных режимов работы Н_S;

5. разгонной частоты вращения и осевого усилия гидроагрегата, выдаваемых генераторному заводу для проектирования генератора и подпятника гидроагрегата;

6. величины от­крытий направляющего аппарата и разворота лопастей рабочего колеса при различных режимах работы турбины;

7. геометрической формы и размеров спиральной камеры и отсасывающей трубы и, следовательно габаритов блока.

Для оценки энерго-кавитационных показателей и выбора типа турбины строят эксплуатационные характеристики ряда вариантов на заданные условия, наносят на них зоны и продолжительность работы и определяют средневзвешенный КПД.

Дата добавления: 2014-01-20