Определение заглубления рабочего колеса гидротурбины для обеспечения её бескавитационной работы.

 

Отметка расположения рабочего колеса гидротурбины для обеспечения её бескавитационной работы определяется по формуле

, (5.1)

где - отметка уровня воды в нижнем бьефе при расходе , соответствующем расчётному значению высоты отсасывания .

Расчётное значение высоты отсасывания определяется наиболее неблагоприятным с точки зрения кавитации режимом работы гидротурбинного оборудования. Полное представление о таких режимах даёт кавитационная характеристика, которая представляет собой совмещение кривой связи нижнего бьефа и характеристики при различном числе работающих агрегатов ГЭС. Анализ кавитационной характеристики показывает, что наиболее опасными с точки зрения кавитации, т.е. требующими наибольшего заглубления, являются, как правило, три режима: работа одного агрегата с установленной мощностью при отметке НПУ, работа ГЭС с установленной мощностью при отметке НПУ и работа всех агрегатов с установленной мощностью при расчётном по мощности напоре.

Высота отсасывания вычисляется по формуле

, (5.2)

где В – барометрическое давление, равное 10,33 м вод. cт; - коэффициент запаса по кавитации при переходе от модельной гидротурбины к натурной, принимаемый равным 1,05 – 1,15; - коэффициент кавитации, определяемый по главной универсальной характеристике для расчётных условий; Н – напор турбины, определяемый уровнем верхнего бьефа и ; - разность высотных отметок двух характерных плоскостей модельной и натурной турбин, которая определяется следующим образом: для осевых горизонтальных капсульных турбин (ПЛ-ГК) ; для осевых вертикальных ПЛ-турбин ; для вертикальных ПЛД- и РО-турбин .

Высота направляющего аппарата натурной турбины пересчитывается с модели по формуле:

, (5.3)

где , - соответственно высота направляющего аппарата и диаметр рабочего колеса модельной гидротурбины.

Из всех полученных расчётных значений выбираем такое значение, которое обеспечивает бескавитационную работу турбин во всех рассматриваемых режимах работы. Если оказалось, что требуется слишком большое заглубление, которое осуществить технически сложно или экономически нецелесообразно, то возможно наложение ограничения на наиболее неблагоприятный режим работы агрегатов по условиям кавитации, которое приведет к уменьшению заглубления.

Рассмотрим три характерных режима, наиболее опасных с точки зрения кавитации.

 

5.1 Работа одного агрегата с установленной мощностью при отметке .

 

На режимном поле проектируемой ГЭС (см. рис. 3.1) находим точку 1 на характеристике Н(Q) при отметке , соответствующую известной величине установленной мощности агрегата .

Гидротурбина ПЛ60 – В-560

Получим координаты точки 1:

;

.

 

Пересчитаем эту точку 1 в координаты :

На главной универсальной характеристике турбины ПЛ60 проводим линию до пересечения с линией ограничения по генератору. В этой точке определяем . По кривой связи нижнего бьефа определяем м.

– коэффициент запаса по кавитации при переходе с модели на натуру.

 

Определяем высоту отсасывания по формуле 5.2:

Гидротурбина РО75-В-560

Получим координаты точки 1:

;

.

 

Пересчитаем эту точку 1 в координаты :

На главной универсальной характеристике турбины РО75 проводим линию до пересечения с линией ограничения по генератору. В этой точке определяем . По кривой связи нижнего бьефа определяем м.

– коэффициент запаса по кавитации при переходе с модели на натуру.

.

где , (см. рис.5.1.1)

.

.

 

Определяем высоту отсасывания:

рис.5.1.1. Проточная часть модели гидротурбины РО75-В-46.

 

рис.5.1.2. Проточная часть модели гидротурбины ПЛ60-В-46.

5.2 Работа всех агрегатов с установленной мощностью при отметке .

На режимном поле проектируемой ГЭС (см. рис. 3.1) этому режиму соответствует точка 2. Для неё:

;

.

Гидротурбина ПЛ60 – В-560

Пересчитаем эту точку 2 в координаты :

 

На главной универсальной характеристике определяем . По кривой связи нижнего бьефа определяем м.

– коэффициент запаса по кавитации при переходе с модели на натуру.

 

Определяем высоту отсасывания:

 

Гидротурбина РО75-В-560

Пересчитаем эту точку 2 в координаты :

 

На главной универсальной характеристике определяем . По кривой связи нижнего бьефа определяем м.

– коэффициент запаса по кавитации при переходе с модели на натуру.

.

где , (см.рис.5.1.1)

.

.

 

Определяем высоту отсасывания: