Выбор типа и определение параметров

ГИДРОТУРБИНЫ

При выполнении курсового проекта ограничимся рассмотрением поворотно-лопастных и радиально-осевых турбин с вертикальной осью вращения и горизонтальных капсульных гидротурбин. Типы гидротурбин и диапазон их применения указаны в табл. 4.

Рис. 4. Зависимость высоты водяного столба H_d, соответствующего

давлению парообразования, от температуры t °C

 

Используя исходные данные (см. табл. 1), определяют мощность на валу турбины:

, тыс. кВт,

(10)

где N – установленная мощность ГЭС, тыс. кВт;

m – заданное число турбин;

η_Т = 0,96 – 0,98 – КПД генератора.

 

По значению N_T и заданной величине расчетного напора Н на сводном графике областей применения вертикальных поворотно-лопастных и радиально-осевых турбин (рис. 5) уточняют тип турбины. Тип поворотно-лопастной капсульной турбины предварительно можно принять по табл. 4 в зависимости от величины расчетного напора.

 

Таблица 4

Типы гидротурбин и диапазоны их применения

Система турбин	Тип турбины	Напор, Н, м.	Диаметр, Д 1, м.
наибольший	наименьший	наименьший	наибольший
Поворотно-лопастные (горизонтальные капсульные)	ПЛ7-ГК ПЛ10-ГК ПЛ15-ГК ПЛ20-ГК ПЛ25-ГК			3,55
Поворотно-лопастные (вертикальные)	ПЛ10-В ПЛ15-В ПЛ20-В ПЛ30-В ПЛ40-В ПЛ50-В ПЛ60-В ПЛ70-В ПЛ80-В			1,8 1,8 1,8	10,6 10,6 9,5 9,5 8,5 8,5 8,5
	РО45-В РО75-В РО115-В РО140-В РО170-В РО230-В РО310-В РО400-В РО500-В РО600-В			1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,25 1,25 1,25 1,25	6,7 3,55

 

 

Рис. 5. Сводный график, характеризующий области применения крупных вертикальных поворотно-лопастных и радиально-осевых гидротурбин

Для определения приближенных значений диаметра рабочего колеса Д ₁, частоты вращения Н и высоты отсасывания Н_s воспользуемся гидравлическими параметрами, приведенными для каждого типа турбины по результатам модельных испытаний: для вертикальных поворотно-лопастных (табл. 5), радиально-осевых (табл. 6) и капсульных гидротурбин (табл. 7). В таблицах указаны пределы, изменений приведенного расхода (оптимального и максимального по кавитационным условиям ), приведенной оптимальной частоты вращения , коэффициента быстроходности n_s и коэффициента кавитации σ при , снятые с универсальных гидравлических характеристик гидротурбин, а также отдельные геометрические параметры турбин, приведенные к диаметру рабочего колеса Д ₁: относительная высота направляющего аппарата , относительные диаметры втулки рабочего колеса , диаметра , капсулы горизонтальной турбины и др. При определении Д ₁ (5) для радиально-осевых турбин приведенный расчетный расход принимается равным максимальному расходу на линии пятипроцентного запаса мощности .

Для примера рассмотрим выбор параметров РО турбины при следующих исходных данных: N_Т = 200 МВт; Н = 64 м; Н_ср.взв. = 66 м. Для заданных параметров согласно номенклатуре (рис. 5) следует принять турбину РО 75 и для нее из табл. 6 – л/с.

Расход воды через турбину определяем по зависимости

м^3/с.

Наименьший диаметр рабочего колеса Д ₁ определяется равным:

м.

 

Таблица 5

Основные геометрические и гидравлические параметры поворотно-лопастных гидротурбин

Параметр	Тип гидротурбин
ПЛ10	ПЛ15	ПЛ20	ПЛ30	ПЛ40	ПЛ50	ПЛ60	ПЛ70	ПЛ80
Число лопастей рабочих колес z 1	3-4	3-4		4-6	5-6	7-8	7-8
Относительный размер корпуса рабочего колеса	0,35	0,35	0,37	0,4	0,44	0,47	0,51	0,56	0,6
Относительная высота направляющего аппарата не менее	0,43	0,42	0,4	0,375	0,375	0,375	0,35	0,35	0,35
Оптимальная приведенная частота вращения , об/мин	165-185	150-165	138-150	125-135	115-126	110-120	105-116	102-110	100-105
Приведенный расход, л/с: оптимальный , максимальный по кавитационным условиям	1250-1450   2300-2500	1150-1350   2100-2350	1050-1250   1800-2250	1000-1200   1450-2000	1000-1200   1250-1700	950-1150   1150-1500	900-1050   1050-1300	850-1000   950-1200	800-950   900-1100
Коэффициент быстроходности гидротурбины ns, об/мин	870-1010	750-880	640-780	520-600	450-570	410-510	370-460	340-420	320-380
Коэффициент кавитации σ при	1,5-1,9	1,1-1,6	0,78-1,35	0,54-1	0,42-0,78	0,35-0,6	0,31-0,48	0,27-0,4	0,25-0,36

 

Таблица 6

Основные геометрические и гидравлические параметры радиально-осевых гидротурбин

Параметр	Тип гидротурбин
РО45	РО75	РО115	РО140	РО170	РО230	РО310	РО400	РО500	РО600
Относительный диаметр	1,13	1,1	1,03	1,0	0,94	0,86	0,78	0,71	0,67	0,62
Относительная высота направляющего аппарата , не менее	0,35	0,3	0,25	0,25	0,2	0,16	0,12	0,1	0,08	0,06
Оптимальная приведенная частота вращения , об/мин	80-90	75-83	68-77	66-74	64-72	62-68	60-65	60-65	58-65	56-65
Приведенный расход, л/с: оптимальный , максимальный на линии 5%-ного запаса мощности	1150-1300   1350-1550	1000-1150   1150-1400	850-1000   950-1150	750-900   850-1000	550-700   700-850	400-550   500-650	300-400   350-500	200-300   300-370	180-250   250-300	150-200   200-260
Коэффициент быстроходности гидротурбины ns, об/мин	320-390	280-340	230-290	210-260	180-230	150-190	120-160	110-140	100-120	90-120
Коэффициент кавитации σ при	0,15-0,24	0,13-0,21	0,1-0,17	0,09-0,15	0,07-0,13	0,05-0,09	0,04-0,07	0,04-0,065	0,04-0,065	0,04-0,065

 

Таблица 7

Основные геометрические и гидравлические параметры