Визначення основних параметрів гідротурбіни - Студопедія

Вибір системи турбіни та типу робочого колеса.

Так, наприклад, у діапазоні напорів Н = 30 ÷ 80 м можливе застосування радіально-осьових, діагональних та осьових поворотно-лопатевих гідротурбін. Якщо на ГЕС мають місце значні коливання напору та навантаження, встановлення поворотно-лопатевих гідротурбін, як правило, виявляється більш економічним. При цьому необхідно, щоб вартість додаткового вироблення електроенергії за рахунок збільшення середньоексплуатаційного ККД поворотно-лопатевих турбін була більшою за додаткову вартість турбінного обладнання та будівельних робіт зі спорудження будівлі станції.

1. Користуючись універсальною характеристикою моделі робочого колеса, прийнятого на заданий натиск, обчислюють діаметр з виразу для потужності турбіни:

, (м)

деQ 'I - наведена витратам 3 /сіηМ - ККД модельної турбіни, що приймаються в розрахунковій точці універсальної характеристики;НР - розрахунковий натиск, (м);N - потужність турбіни (кВт).

Слід зазначити, що:

для радіально-осьової гідротурбіни величину наведеної витрати зазвичай вибирають лінії обмеження потужності універсальної характеристики. Розрахункова точка знаходиться на горизонтальній лінії, що проходить на 3 ÷ 5 об/хв вище оптимуму універсальної характеристики.
Для поворотно-лопатевої гідротурбіни значення наведених оборотів приймають більше оптимальної величини на 10 - 15 об/хв, оскільки наведені величини натурної гідротурбіни більше, ніж модельної, так як відносні втрати енергії на режимах вигональних роботи у натурної турбіни менше. Величину наведеної витрати за універсальноюхарактеристиці вибирають у діапазоні Q'I MAX Q'I MIN (табл. 5.1) виходячи з умови отримання прийнятної висоти відсмоктування.

За прийнятим значенням наведеної витрати обчислюють діаметр турбіни і округляють його для підводного човна турбін до найближчогобільшого нормалізованого за таблицею 5.2.

Якщо отримана величина досить близька доменшого нормалізованого діаметру, тодля РВ турбін, можна прийняти це значення. В цьому випадку розрахункова потужність гідротурбіни буде забезпечена при дещо більшому значенні наведеної витрати. Для радіально-осьової турбіни це призведе до зменшення запасу потужності; для поворотно-лопатевої гідротурбіни невелике збільшення наведеної витрати цілком допустимо, якщо витрата, що приймається, не перевищує значенняQ'I MAX, л/с (див. табл. 5.1). Треба також мати на увазі, що пропускна здатність натурної гідротурбіни більша в порівнянні з геометрично подібною моделлю, що забезпечує збільшення запасу потужності.

2. ККД натурної гідротурбіниηТ обчислюють за допомогою наступних формул перерахунку (див. Л № 7, п. 7.5):

при напорах Н 150 м

У нашому випадку для розрахунків будемо використовувати формулу перерахунку другої групи та у загальному вигляді може бути подана як:

де ε = 0,25; γ = 5 і

Нижче наводиться порядок перерахунку ККД жестколопастних та поворотно-лопатевих гідротурбін.

Радіально-осьові та пропелерні осьові гідротурбіни.

Знаючи максимальний ККД моделіηМ МАХ, визначають максимальний ККД натурної турбіниηТ МАХ. Зазвичай різниця

приймають однаковою всім режимів, зокрема й у розрахункового режиму. Тоді ККД натурної турбіниηТ = ηМ + Δη

Обчислене значенняηТ підставлять у формулу

і уточнюють величину наведеної витрати, за якої турбіна розвиває розрахункову потужність.

На лінії кута ф = const, що проходить через розрахункову точку, знаходять максимальне значення ККД моделіηМ МАХ, за яким визначають ККД турбіниηТ МАХ для прийнятого діаметра та обчислюють поправку на ККД

Знайдену поправкуΔη приймають постійною тільки для даного кута установки лопатей та обчислюють ККД натурної турбіни в розрахунковій точціηТ = ηМ + Δη.

Для визначення ККД турбіни на різних режимах роботи аналогічно знаходять значенняηМ МАХ та поправкиΔη для кожного кута установки лопат робочого колеса.

Таблиця 5.3. Визначення поправки ККД на різних кутах установки лопатей робочого колеса поворотно-лопатевої гідротурбіни

3. Прийнявши величину наведених оборотів у розрахунковій точці універсальної характеристики, обчислюють частоту обертання турбіни

Якщо величина середньозваженого напоруНСР. ВЗ В не задана, то підставляють розрахунковий напірНР. Наведене число оборотів натурної турбіни в розрахунковій точці дорівнює:

ПоправкуΔ n ′ I визначають для оптимального режиму та приймають постійною для всіх точок універсальної характеристики:

Якщо поправкаΔ n ′ I менше 3% від величиниn ′ I ОПТ, нею нехтують. Знайдене значенняn об/хв, округляють до найближчого синхронного більшого (табл. 5.4). Синхронна частота обертання гідроагрегату, що забезпечує необхідну частоту струмуf = p∙n /60 =50 герц привідповідному числі пар полюсівр генератора, що дорівнюєn = 3000/p,про/хв.

Таблиця 5.4. Синхронна частота обертання гідроагрегатів (f =50гц).

Прим. У дужках зазначено число полюсів, небажане за технологією.

Для оцінки правильності вибору величин діаметра та частоти обертання гідротурбіни на полі універсальної характеристики моделі наносять точки, що визначаються значеннями наведених величин:

іQ 'I відповіднихмаксимальноїтамінімальноїпотужностям турбіниN при максимальному HMAX та мінімальному HMIN напорах (рис. 5.2). Якщо центральна зона універсальної характеристики буде охоплена досить повно, то вибір діаметра та частоти обертання зроблено правильно. В іншому випадку необхідно задатися іншим діаметром або прийняти іншу частоту обертання. Остаточне судження про правильність вибору параметрів гідротурбіни можна зробити лише після побудови експлуатаційної характеристики та підрахунку її середньоексплуатаційного ККД. Варіант гідротурбінного обладнання, що забезпечує максимальну величину середньоексплуатаційного ККД, вважається оптимальним.

Малюнок 5.2. Вибір діаметра та частоти обертання гідротурбіни на задані умови

4. Для прийнятої розрахункової точки на універсальній характеристиці моделі знаходять значенняσМ, за допомогою якого обчислюють висоту відсмоктування турбіни на даному режимі

ПоправкаΔσ =σТ -σМ враховує зростання кавітаційного коефіцієнта турбіни при збільшенні її діаметра, а також деяку відмінність проточної частини натурної турбіни від моделі .

Найбільше значення висоти відсмоктування набувають, як правило,прирозрахунковому натиску, коли витрата та швидкості потоку в проточній частині найбільші.

5. Розгінна частота обертання агрегату залежить від гідравлічних характеристик робочого колеса та максимального напору турбіни. Наведені розгонні обороти моделіn 'I Р визначають за допомогою спеціальних випробувань, за якими обчислюють розгінну частоту обертання натурної турбіни:

6. Осьове зусилля, що сприймається підп'ятником гідроагрегату, визначається за формулою

деКОС - коефіцієнт гідравлічного осьового зусилля;GРК - вага робочого колеса;GВА - вага валу агрегату;GРГ. - Вага ротора гідроагрегату; 1,1 -коефіцієнт, що враховує вагу інших частин турбіни і генератора, що обертаються.

Значення розгінної швидкості та коефіцієнтів осьового зусилля номенклатурних робочих коліс визначено експериментально та наведено в табл. 5.1. У процесі проектування значенняnР іРОС використовують як для розрахунків на міцність самої гідротурбіни, так і для проектування гідрогенератора та підп'ятника.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно