Классификация и применение гидротурбин - OXFORDST.RU

Классификация и применение гидротурбин

Классификация и применение гидротурбин

1. Классификация гидротурбин

2. Использование различных типов гидротурбин в соответствии с напорами

3. Применение гидротурбин в соответствии с напорами

4. Новые типы гидротурбин и обратимые гидроагрегаты

Список используемой литературы

1. Классификация гидротурбин

Гидравлической турбиной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса. Из основного закона механики жидкости — закона Бернулли следует, что удельная энергия, т. е. энергия единицы массы, Н на входе в рабочее колесо составляет

, (1)

на выходе из рабочего колеса

, (2)

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различаются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего колеса

. (3)

Таким образом, вся энергия потока состоит из энергии положения z1 -z2 , энергии давления (образующих вместепотенциальную энергию), а также кинетической энергии .

Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энергию, называются реактивными. В таких турбинах

(4)

и, следовательно, процесс преобразования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе частично используется и кинетическая энергия потока.

Если в гидротурбинах используется только кинетическая энергия потока, то они называются активными.

В таких турбинах z1 =z2 , p1 =p2 , т. е. вода поступает на рабочее колесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется в скорость.

Мощность турбины может быть выражена

В практике принято гидротурбины подразделять на классы, системы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные.

Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные, поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины.

В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия. Последние две системы не имеют столь широкого распространения, как ковшовые.

Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически подобные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию.

Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать турбины, работающие при Н 80 м.

Турбины подразделяются на малые, средние и крупные.

К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D1 60 м)не является бесспорной. Так, применение вертикальных осевых гидротурбин на низкие напоры Н =3 м – 10м связано с чрезмерным увеличением размеров и веса агрегата, удорожанием здания ГЭС. Поэтому для диапазона напоров Н = 3 ÷ 15 мв последние годы разработаны более быстроходные и экономичные горизонтальные капсульные агрегаты. Применение вертикальных осевых поворотнолопастных гидротурбин на относительно высокие напоры (Н = 50 ÷ 80 м)объясняется стремлением повысить среднеэксплуатационный КПД агрегатов в том случае, если на станции имеют место большие колебания нагрузки и напора. У радиально-осевых гидротурбин в таких условиях падает среднеэксплуатационный КПД и уменьшается выработка энергии. С другой стороны, высоконапорные вертикальные осевые гидротурбины имеют худшие кавитационные качества, что ограничивает их применение на высокие напоры. Экономически целесообразно устанавливать их на ГЭС только при заглублении под уровень нижнего бьефа, не превышающем 6 м — 8 м.В связи с этим возникла потребность в новом типе гидротурбины, которая объединяла бы в себе преимущества осевой поворотнолопастной (малое изменение КПД при значительных колебаниях напора и нагрузки) и радиально-осевой гидротурбины (хорошие кавитационные качества, небольшое заглубление турбины). Такие гидротурбины, называемые диагональными поворотнолопастными, были созданы и получают в настоящее время все большее применение в практике гидроэнергостроительства при напорах Н = 50 ÷ 200 м. Радиально-осевые гидротурбины в настоящее время используют при напорах от 30 до 700 м.Причем продвижение радиально-осевых гидротурбин в зону высоких напоров = 300 ÷ 700 м), более быстроходных по сравнению с ковшовыми, стало возможным благодаря улучшению их кавитационных характеристик, что позволило вытеснить из зоны напоров Н = 300 ÷ 650 мменее экономичные ковшовые гидротурбины.

Ковшовые гидротурбины в настоящее время применяют главным образом при напорах свыше 500 м(Н = 500 ÷ 2000 м). Их конструкции также претерпели существенные изменения. Современные мощные ковшовые гидротурбины выполняются вертикальными многосопловыми; они имеют более высокие значения КПД (т) = 91 ч- 92%) по сравнению с ранее применявшимися горизонтальными турбинами. Если на заданные диапазон напоров и условия работы ГЭС возможно применение нескольких различных типов гидротурбин или рабочих колес, то необходимо провести технико-экономический анализ различного энергетического оборудования и выбрать оптимальный вариант. Общая классификация гидротурбин различных типов по напорам представлена в таблице.

3. Применение гидротурбин в соответствия с напорами

Диаметр турбины максимальный

4. Новые типы гидротурбин и обратимые гидроагрегаты

Рассмотрим основные типы гидротурбин, созданных или разрабатываемых в настоящее время:

Осевые горизонтальные поворотнолопастные гидротурбины (на напоры Н = 3 ÷20 м).Вертикальные гидроагрегаты низконапорных ГЭС (Н 100 м ограничено кавитационными и прочностными характеристиками агрегата. Радиально-осевые обратимые гидроагрегаты специальных конструкций. С целью дальнейшего улучшения технико-экономических показателей обратимых радиально-осевых гидро-машин и расширения зоны их применения по напорам был разработан ряд новых конструкций. Чтобы избежать падения КПД гидроагрегата, особенно при работе в турбинном режиме, швейцарскими инженерами разработана оригинальная конструкция обратимой гидромашины с постоянным направлением вращения ротора (рис. 9), получившей название «Изод-жир». Агрегат имеет два рабочие колеса — насосное и турбинное, установленные на общем валу. На входе в рабочее колесо гидротурбины и выходе из насоса имеются независимые цилиндрические затворы. Если, например, агрегат работает в турбинном режиме, то затвор после рабочего колеса насоса закрыт и вода отжата из полости насоса. Для перехода в насосный режим при сохранении направления вращения ротора закрывают затвор перед турбиной, отжимают воду из ее рабочего колеса и открывают затвор после рабочего колеса насоса.

Рис. 9. Обратимая гидромашина «Изоджир»:

1 — турбинное рабочее колесо; 2 — спиральная камера; 3 — насосное рабочее колесо; 4 — вал гидроагрегата; 5 — всасывающий патрубок; 6 — цилиндрический затвор; 7 — отсасывающая труба.

Таким образом, переход из одного режима работы в другой существенно упрощается и требует меньшего времени. Экспериментальный агрегат «Изоджир» установлен на ГЭС «Роби» (Швейцария).

Другим подходом к решению вопроса об улучшении КПД и характеристик обратимой гидромашины при работе в турбинном и насосном режимах является конструкция агрегата «Хайвар», разработанная английской фирмой «Инглиш Электрик» (рис. 10). Отличительной особенностью рабочего колеса такого агрегата являются поворотные элементы разрезных лопастей. Регулирование положения выходных частей лопастей в зависимости от открытия направляющего аппарата позволяет существенно улучшить характеристики агрегата при переменных напоре и нагрузке. С другой стороны, при работе в насосном режиме поворотные элементы лопастей позволяют обеспечить не только высокий КПД, но и требуемую величину напора, так как при повороте выходной части лопасти изменяется диаметр рабочего колеса.

Рис. 10. Рабочее колесо обратимой радиально-осевой гидромашнны «Хайвар» с поворотными элементами лопастей:

а — общий вид рабочего колеса; б — схема лопастного канала рабочего колеса: / — поворотная часть лопасти; 2 — поворотное кольцо; 3 — цапфа; 4 — фиксирующий штифт.

Читайте также  Использование метафоры в поэзии С. Есенина

Современной тенденцией в развитии обратимых гидромашин является дальнейшее их продвижение в зону более высоких напоров Н =500 ÷ 1000 м.Работы ведутся в двух направлениях: разработка двухступенчатых или многоступенчатых радиально-осевых обратимых гидромашин; последовательное соединение двух обычных обратимых радиально-осевых машин (сдвоенные обратимые агрегаты).

Список литературы:

1. А.М. Антонова, Б.Ф. Калугин, М.А. Вагнер. Общая Энергетика. Томск 2003 г. 387 с.

2. В.В. Парлит. Гидравлические турбины. М. 1987 г. 328 с.

Всё об энергетике

Гидротурбины. Классы, системы, типы. Особенности

Гидравлической турбиной (гидротурбиной) называют двигатель преобразующий механическую энергию воды в энергию вращения турбины. Современная классификация турбин включает в себя их деление на классы, системы и типы [1, c. 24] .

Классификация гидротурбин

Таблица 1 — Классификация гидротурбин
Класс Активные Реактивные
Система Ковшовые Наклонно-струйные Двойного действия Кольцеструйные Осевые Диагональные поворотно-лопастные Радиально-осевые
Типы (1, 2) К600 ПЛ20 ПЛД90 РО45
    Примечание:
  1. Указан один из существующих типов;
  2. Гидротурбины типы которых помечены «—» не получили промышленного применения.

Классы турбин различают по тому, какие из слагаемых энергии потока воды используется в турбине.Системы турбин отличаются формой и направлением потока через турбину, а также особенностями её проточной части.Тип турбины определяет её конечный размер и форму элементов проточной части в пределах системы.

В зависимости от того, какие части энергии потока воды используется в турбине выделяют два класса:

  • активные;
  • реактивные;

Активные турбины используют только кинетическую энергию потока воды, а их рабочие органы находятся в воздухе, при атмосферном давлении. Из-за этого давление воды на входе в рабочее колесо и на выходе из него одинаково и равно атмосферному. Реактивные турбины используют кинетическую энергию потока воды вместе с потенциальной (энергией давления), поэтому давление на входе в рабочее колесо и выходе из него не равно. Само рабочее колесо реактивной турбины погружено под воду [1, c. 22,23]. Каждый из приведенных классов делится на системы.

Активные гидротурбины

Класс активных турбин делится на:

  • ковшовые;
  • наклонно-струйные;
  • двойного действия (двукратные);
  • кольцеструйные.

Рисунок 1 — Ковшовая турбина

Ковшовые турбины получили такое название из-за своей конструкции — рабочее колесо снабжено ковшеобразными лопастями на которые под прямым углом через специальное сопло подается вода. Ковшовые турбины могут выполнятся как с горизонтальной осью, так и с вертикальной. Применяются при напорах от 300 до 2000 м.

Рисунок 2 — Наклонно-струйная турбина

Наклонно-струйные гидротурбины отличаются от ковшовых тем что струя к рабочему колесу подводится не под прямым углом. Из этого также есть некоторые изменения в геометрии ковшов.

Рисунок 3 — Двукратная турбина

Турбины двойного действия или двукратные характеризуется тем что поток воды проходит через рабочее колесо дважды.

Рисунок 4 — Кольцеструйная турбина

В кольцеструйных турбинах поток воды подводится к рабочему колесу по всему его периметру в виде кольцевой струи.

Реактивные гидротурбины

Класс реактивных турбин делится на следующие системы:

  • осевые;
  • диагональные поворотно-лопастные;
  • радиально-осевые.

Рисунок 5 — Пропеллерная турбина

Рисунок 6 — Поворотно-лопастная турбина

Рисунок 7 — Двухперовая турбина

Рисунок 8 — Горизонтально-капсульная турбина

В осевых турбинах поток воды, проходя через рабочее колесо, не меняет своего направления и всегда параллелен оси вращения турбины. При этом ось может быть ориентирована как вертикально, так и горизонтально.
Осевые турбины могут изготавливаться с жестко закрепленными лопастями — пропеллерные (Пр), с поворотными лопастями — поворотно-лопастные (ПЛ), двухперовыми и горизонтально капсульными (ГК). Применяются при напорах до 80 м.

Рисунок 9 — Диагональная турбина

Диагональные турбины, а точнее поворотно-лопастные диагональные (ПЛД) имеют конструкцию схожую с осевыми поворотно-лопастными турбинами. Основное отличие состоит в том, что поток воды проходит через рабочее колесо по конической поверхности или, проще говоря, по диагонали. Такая особенность конструкции диагональных турбин позволяет применять их при более высоких напорах (от 50 до 170 м), чем осевые турбины.

Рисунок 10 — Радиально-осевая турбина

Радиально-осевые турбины (РО) характеризуются тем, что поток воды попадающий в турбину изменяет своё направление с радиального на осевое. Радиально-осевые турбины могут изготавливаться как с вертикальной осью, так и с горизонтальной. Они применимы для широкого диапазона напоров — от 40 до 600 м.

1. Классификация гидротурбин

Гидравлической турбиной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса. Из основного закона механики жидкости — закона Бернулли следует, что удельная энергия, т. е. энергия единицы массы, Н на входе в рабочее колесо составляет

на выходе из рабочего колеса

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различаются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего колеса

Таким образом, вся энергия потока состоит из энергии положения z1-z2, энергии давления (образующих вместе потенциальную энергию), а также кинетической энергии .

Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энергию, называются реактивными. В таких турбинах

и, следовательно, процесс преобразования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе частично используется и кинетическая энергия потока.

Если в гидротурбинах используется только кинетическая энергия потока, то они называются активными.

В таких турбинах z1=z2, p1=p2, т. е. вода поступает на рабочее колесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется в скорость.

Мощность турбины может быть выражена

В практике принято гидротурбины подразделять на классы, системы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные.

Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные, поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины.

В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия. Последние две системы не имеют столь широкого распространения, как ковшовые.

Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически подобные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию.

Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать турбины, работающие при Н 80 м.

Турбины подразделяются на малые, средние и крупные.

К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D1

Похожие главы из других работ:

2.2 Классификация

В зависимости от типа реактора, используемого теплоносителя, состава оборудования энергетической установки и других факторов тепловая схема АЭС может быть одно-, двух- и трехконтурной.

1. Классификация

ГОСТ 9098-78 — устанавливает следующую классификацию автоматических выключателей 1. По роду тока главной цепи: постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного тока. Номинальные токи главных цепей выключателей.

1. Классификация

Размерность ДУ равна количеству независимых переменных и для УЧП должна быть не меньше 2 (при 1 получается обыкновенное дифференциальное уравнение). Есть линейные и нелинейные уравнения.

1. Классификация ИБП

Первое и самое главное назначение источника бесперебойного питания — обеспечить электропитание компьютерной системы или другого оборудования в то время, когда электрическая сеть по каким-то причинам не может это делать.

2. Использование различных типов гидротурбин в соответствии с напорами.

Современное гидротурбостроение развивается с учетом следующих основных тенденций: · повышения экономичности и надежности в эксплуатации; · дальнейшего увеличения быстроходности гидротурбин с целью обеспечения требуемой расчетной.

3. Применение гидротурбин в соответствия с напорами

Типы гидротурбин Диапазон напоров Н, м Единичная максимальная мощность N, Мет Диаметр турбины максимальный di, М Реактивные гидротурбины Осевые капсульные.

4. Новые типы гидротурбин и обратимые гидроагрегаты

Рассмотрим основные типы гидротурбин, созданных или разрабатываемых в настоящее время: Осевые горизонтальные поворотнолопастные гидротурбины (на напоры Н = 3 ч20 м).

Классификация и разновидности

Из всего многообразия миражей выделим несколько видов: нижние, видимые под объектом, верхние — над объектом, боковые, двойные и тройные миражи, миражи сверхдальнего видения.

Классификация

Резонансные частотомеры характеризуются следующими основными параметрами: · класс точности · допускаемые дополнительные погрешности; · диапазон измеряемых частот; · запас по краям диапазона и перекрытие между поддиапазонами; ·.

1. Классификация электроприемников

Группа электроприемников — совокупность электроприемников, характеризующаяся одинаковыми требованиями к надежности электроснабжения, например, электроприемники операционных, родильных отделений и др.

1.3.5 Классификация и индексация В.И. Старосельского, классификация В.А. Соколова

Существует классификация и индексация природных газов по содержанию полезных компонентов В.И. Старосельского, которая основана на требованиях промышленности по минимальной концентрации компонентов, являющихся ценным химическим сырьем.

1.2 Классификация ТН

трансформатор напряжение однофазный масляный ТН различаются: · по числу фаз: однофазные и трехфазные; · по числу обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные; · по классу точности, т.е.

4. Классификация

ГОСТ 17242-86 ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ПЛАВКИЕ СИЛОВЫЕ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 1.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

1.1 Предохранители подразделяются по нижеследующим основным признакам. 1.1.

1.1 Классификация ТЭР

Существует несколько видов классификации ТЭР. Первый вид это, классификация энергетических ресурсов, согласно которой их можно разделить на теоретические, технические и экономические.

Классификация и применение гидротурбин

Использование различных типов гидротурбин в соответствии с напорами

Применение гидротурбин в соответствии с напорами

Новые типы гидротурбин и обратимые гидроагрегаты

Список используемой литературы

Гидравлической турбиной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса. Из основного закона механики жидкости — закона Бернулли следует, что удельная энергия, т. е. энергия единицы массы, Н на входе в рабочее колесо составляет

, (1)

на выходе из рабочего колеса

, (2)

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различаются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего колеса

. (3)

Таким образом, вся энергия потока состоит из энергии положения z 1 — z 2 , энергии давления (образующих вместе потенциальную энергию), а также кинетической энергии .

Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энергию, называются реактивными. В таких турбинах

(4)

и, следовательно, процесс преобразования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе частично используется и кинетическая энергия потока.

Если в гидротурбинах используется только кинетическая энергия потока, то они называются активными.

В таких турбинах z 1 = z 2 , p 1 = p 2 , т. е. вода поступает на рабочее колесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется в скорость.

Мощность турбины может быть выражена

N T =9,81 Q T H T η T (5)

В практике принято гидротурбины подразделять на классы, системы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные.

Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные, поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины.

В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия. Последние две системы не имеют столь широкого распространения, как ковшовые.

Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически подобные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию.

Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать турбины, работающие при Н 80 м.

Турбины подразделяются на малые, средние и крупные.

К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D 1 D 1 D 1 D 1 N D 1 и N 1 больше, чем у средних. Подчеркнем, однако, условность и историчность такого деления гидротурбин.

Использование различных типов гидротурбин в соответствии с напорами.

Современное гидротурбостроение развивается с учетом следующих основных тенденций:

повышения экономичности и надежности в эксплуатации;

дальнейшего увеличения быстроходности гидротурбин с целью обеспечения требуемой расчетной мощности при меньших габаритах и весах гидроагрегатов, что обеспечивает снижение стоимости энергетического оборудования и здания ГЭС;

улучшения энергетических характеристик гидротурбин и повышения среднезксплуатационного КПД агрегатов при работе на нерасчетных нагрузках и напоре;

улучшения кавитационных характеристик с целью уменьшения разрушений проточной части и снижения отметки установки турбины по отношению к нижнему бьефу, что приводит к существенному уменьшению стоимости строительных работ по зданию ГЭС;

уменьшения пульсаций давления в проточной части (особенна за рабочим колесом радиально-осевой гидротурбины) и сопутствующих им вибраций агрегата;

дальнейшего роста единичных мощностей гидроагрегатов; применение на ГЭС мощных гидроагрегатов позволяет уменьшить их число, повысить КПД и снизить стоимость энергетического оборудования и здания.

Разработку высокоэффективного энергетического оборудования ведут в двух направлениях:

Дальнейшее совершенствование проточной части, технико-экономических характеристик и увеличение быстроходности обычных типов гидротурбин — вертикальных осевых поворотнолопастных, радиально-осевых и ковшовых турбин.

Разработка новых схем проточной части и конструкций гидротурбин с улучшенными энергетическими и кавитационными характеристиками.

В последние годы достигнуты большие успехи в расширении диапазона применения обычных реактивных гидротурбин по напорам. В настоящее время вертикальные осевые поворотнолопастные гидротурбины применяют на напоры 10 ÷ 80 м. Следует заметить, что целесообразность применения вертикальных осевых турбин на низкие (Н или высокие напоры (Н > 60 м) не является бесспорной. Так, применение вертикальных осевых гидротурбин на низкие напоры Н = 3 м – 10м связано с чрезмерным увеличением размеров и веса агрегата, удорожанием здания ГЭС. Поэтому для диапазона напоров Н = 3 ÷ 15 м в последние годы разработаны более быстроходные и экономичные горизонтальные капсульные агрегаты. Применение вертикальных осевых поворотнолопастных гидротурбин на относительно высокие напоры (Н = 50 ÷ 80 м) объясняется стремлением повысить среднеэксплуатационный КПД агрегатов в том случае, если на станции имеют место большие колебания нагрузки и напора. У радиально-осевых гидротурбин в таких условиях падает среднеэксплуатационный КПД и уменьшается выработка энергии. С другой стороны, высоконапорные вертикальные осевые гидротурбины имеют худшие кавитационные качества, что ограничивает их применение на высокие напоры. Экономически целесообразно устанавливать их на ГЭС только при заглублении под уровень нижнего бьефа, не превышающем 6 м — 8 м. В связи с этим возникла потребность в новом типе гидротурбины, которая объединяла бы в себе преимущества осевой поворотнолопастной (малое изменение КПД при значительных колебаниях напора и нагрузки) и радиально-осевой гидротурбины (хорошие кавитационные качества, небольшое заглубление турбины). Такие гидротурбины, называемые диагональными поворотнолопастными, были созданы и получают в настоящее время все большее применение в практике гидроэнергостроительства при напорах Н = 50 ÷ 200 м. Радиально-осевые гидротурбины в настоящее время используют при напорах от 30 до 700 м. Причем продвижение радиально-осевых гидротурбин в зону высоких напоров (Н = 300 ÷ 700 м), более быстроходных по сравнению с ковшовыми, стало возможным благодаря улучшению их кавитационных характеристик, что позволило вытеснить из зоны напоров Н = 300 ÷ 650 м менее экономичные ковшовые гидротурбины.

Ковшовые гидротурбины в настоящее время применяют главным образом при напорах свыше 500 м (Н = 500 ÷ 2000 м) . Их конструкции также претерпели существенные изменения. Современные мощные ковшовые гидротурбины выполняются вертикальными многосопловыми; они имеют более высокие значения КПД (т) = 91 ч- 92%) по сравнению с ранее применявшимися горизонтальными турбинами. Если на заданные диапазон напоров и условия работы ГЭС возможно применение нескольких различных типов гидротурбин или рабочих колес, то необходимо провести технико-экономический анализ различного энергетического оборудования и выбрать оптимальный вариант. Общая классификация гидротурбин различных типов по напорам представлена в таблице.

Главные характеристики гидротурбин

В управлении режимами работы гидротурбин большое значение имеет графическое изображение взаимосвязей между основными параметрами турбины. В практике наибольшее распространение имеют главные универсальные, рабочие и эксплуатационные универсальные характеристики.

Главная универсальная характеристика строится на основании результатов модельных испытаний на специальной установке в гидравлической лаборатории. Измерения проводят для 12 -16 различных значений открытий направляющего аппарата . При каждом открытии испытания начинают с большей нагрузки на тормоз вала турбины. Затем нагрузку на тормоз уменьшают, и скорость вращения увеличивается. При этом проводят замеры скорости вращения n, напора Н, расхода Q и полезного момента вращения М. Полезная мощность на валу турбины вычисляется по выражению

, (6.24)

где P — величина груза, уравновешивающая момент тормоза; l — плечо тормоза. КПД модельной турбины определяется из соотношения

, (6.25

где — мощность потока, подведенного к турбине; — коэффициент стенда. Результаты испытаний пересчитывают по формулам подобия на приведенную турбину.

Для всех открытий направляющего аппарата строят частные графики испытаний модели: и . Затем частные графики наносят на общий график в координатах , . Соединяя между собой точки с равными значения КПД, получают семейство изолиний для разных КПД. Данное семейство, представляющее собой зависимость КПД модельной турбины от параметров , (рис. 6.2), является основной составной частью главной универсальной характеристики турбины. Главная универсальная характеристика отражает энергетические свойства серии рабочих колес, подобных испытанной модели, и является как бы паспортом данной серии. На главной универсальной характеристике величина обычно обозначается буквой без индекса.

Рис. 6.2. Главная универсальная характеристика поворотно-лопастной турбины

На поле графика также наносятся степени открытия направляющего аппарата и значения коэффициентов кавитации . Для поворотно-лопастных турбин дополнительно наносятся линии равных углов поворота лопастей рабочего колеса . Для радиально-осевых и пропеллерных турбин наносятся также линии 5-процентного запаса мощности.

Особенность построения главной универсальной характеристики поворотно-лопастной турбины заключается в том, что предварительно снимается серия главных универсальных характеристик рабочего колеса для ряда фиксированных значений углов поворота лопастей. На основании этих характеристик строят одну универсальную, отвечающую условию, что при данном открытии направляющего аппарата и приведенной частоте вращения рабочего колеса за счет поворота лопастей на определенный угол достигается максимальное значение КПД турбины.

Главные универсальные характеристики используются при подборе натурных турбин, а также при построении рабочих и эксплуатационных характеристик турбин.

Рис. 6.3. Рабочие характеристики турбин: 1 — радиально-осевой; 2 — пропеллерной; 3 — поворотно-лопастной; 4 — ковшовой

Рабочие характеристики турбин представляют собой зависимость их КПД от развиваемой мощности Nт при постоянном напоре Н и частоте вращения n. Они строятся на основании главной универсальной характеристики. Задавшись определенными значениями n, D и H в соответствии с (6.14), вычисляют значение приведенной частоты вращения . Для вычисленной величины с главной универсальной характеристики снимается по точкам характеристики зависимость . Затем каждому значению данной зависимости по формулам (6.18) — (6.20) находят соответствующие значения КПД натурной турбины и, таким образом, определяют зависимость . Далее с помощью выражения (6.10) строится рабочая характеристика натурной турбины .

На рис. 6.3 приведены рабочие характеристики основных типов гидротурбин. Из приведенных характеристик следует, что наибольшие КПД имеют радиально-осевые и пропеллерные турбины. Более пологие характеристики имеют поворотно-лопастные турбины. В связи с этим у них среднеэксплуатационный КПД получается выше. Однако эти турбины уступают радиально-осевым по коэффициенту кавитации и поэтому не могут быть установлены на высокие напоры. Очень пологую характеристику имеют ковшовые турбины, уступая остальным по уровню максимального КПД.

Таким образом, сопоставляя рабочие характеристики, можно судить об энергетических свойствах турбин.

По рабочим характеристикам для номинальной частоты вращения рабочего колеса и различных значений используемых напоров строится эксплуатационная универсальная характеристика, которая представляет собой зависимость в координатах (рис. 6.4). На эксплуатационной универсальной характеристике дополнительно наносят линии равных допустимых высот отсасывания Hs. Также на характеристике приводятся линии ограничений мощности по генератору (при напорах, превышающих расчетный Hр) и пропускной способности турбины (при напорах ).

Рис. 6.4. Эксплуатационная универсальная характеристика поворотно-лопастной турбины

Эксплуатационные универсальные характеристики дают наиболее полное представление об энергетических и кавитационных качествах турбин в рабочем диапазоне изменения напора и мощности.

| следующая лекция ==>
Быстроходность гидротурбин | Гледко Ю.А., Кухарчик М.В

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: