|
Універсальна характеристика ковшової турбіни (рис. 19) дає значення для умов, відповідних (4.7).
Рис. 19. Універсальна характеристика ковшової турбіни (односоплова, число лопатей робочого колеса 18)
Знаючи і , можна визначити коефіцієнт швидкохідності ковшової турбіни:
. (4.8)
При повному відкритті сопла можна прийняти = 88 87 %. Тоді
. (4.9)
Діапазони ns для найбільш вигідних співвідношень по (4.7) приведені в таблиці:
Турбіна | ||
на одне сопло | 14-23 | |
на два сопла | 20-34 | |
на три сопла | 26-40 | |
на чотири сопла | 32-47 | |
на шість сопел | 38-58 |
На підставі викладеного можна рекомендувати наступний порядок підбору ковшових турбін.
1. По заданих розрахункових значеннях потужності і напору Нр по (3.1) обчислюється розрахункова витрата , ККД приймається = 0,87 0,88.
2. По універсальній характеристиці ковшової турбіни (рис. 19) визначається розрахункове значення і знаходяться діаметри робочого колеса D1 для різного числа сопeл (струменів).
В розрахунках zc приймається рівним 1, 2, 3...:
; (4.10)
Для знаходяться відповідні швидкості обертання:
. (4.11)
Вибирається найбільш сприятливий варіант (зазвичай 600 об/хв.) і приймається найближча синхронна частота обертання по (1.1). Як видно з рис. 19, ковшова турбіна різко знижує ККД при відхиленні від оптимального значення. У зв'язку з цим, якщо синхронна частота обертання відрізняється від n, слід змінити D1, згідно (4.11), щоб зберегти = .
3. Знаходяться основні розміри турбіни:
- діаметр струменя
; (4.12)
- діаметр сопла
; (4.13)
- зовнішній діаметр робочого колеса (рис. 18)
, (4.14)
де: а = (2,8 3,6) dc. (4.15)
4. Вибирається конструктивна форма турбіни. При цьому рекомендується використовувати креслення аналогів.
5. Осьові навантаження робочого колеса турбіни
Осьові навантаження робочого колеса турбіни, що сприймаються підп'ятником агрегату, складаються з осьових компонент тиску на маточину і обід або на корпус і з осьової складової гідродинамічної дії потоку на лопаті робочого колеса, а також сили ваги останнього. З метою зменшення осьового зусилля в радіально-осьових турбінах здійснюється урівноваження робочого колеса, для чого в ступиці влаштовуються ущільнення і розвантажувальні отвори (рис. 10., позиція 20).
Рис. 20. Радіально – осьова турбіна
1 - колони статора; а і б – верхній і нижній пояс статора; 2 - направляючі лопатки; 3 - нижнє кільце направляючого апарату; 4 – кришка турбіни; 5 – підшипники опор верхньої цапфи направляючої лопатки; 6 – кріплення кришки до верхнього поясу статора; 7 – фланець валу; 8 – вал; 9 – маточина робочого колеса; 10 – обід робочого колеса; 11 – лопаті робочого колеса; 12, 13 і 14 – важелі і тяги механізму приводу; 15 – сервомотори; 16 – підшипник; 17 – опора підп'ятника генератора; 18 – обтічник; 19 – ущільнення обода робочого колеса; 20 – розвантажувальний отвір.
Типова характеристика приведених гідродинамічних осьових зусиль осьової поворотно-лопатевої турбіни показана на рис. 21 для трьох фіксованих значень кута нахилу лопаток турбіни: φ = -10°, 0° та +15°.
Розрахунок осьового зусилля для натурної турбіни проводиться по формулі
, (5.1)
де: береться по кривим на рис. 21.
Загальне осьове зусилля, що сприймається підп'ятником, буде рівне сумі осьового зусилля - РГ, ваги частин, що обертаються, і відносно невеликої добавки, що враховує тиск в зазорі між корпусом і кришкою, і для вертикальних турбін зваженому гідростатичному зусиллю (робоче колесо занурене у воду).
Рис. 21. Осьові гідродинамічні навантаження робочого колеса осьової поворотно – лопатевої турбіни
Проте в осьових турбінах урівноважити робоче колесо неможливо, і для них осьові гідродинамічні зусилля мають велике значення.
З характеристик (рис. 11) видно, що гідродинамічне осьове зусилля збільшується зі зменшенням кута φ. Гідродинамічна складова сили дає значне навантаження на підп'ятник
Із збільшенням осьове зусилля швидко зменшується, але і при зберігає знак плюс, тобто направлено за течією (зверху вниз). При подальшому зростанні , коли турбіна переходить в гальмівний режим (момент на валу міняє знак), падаєдо нуля і переходить в від’ємну зону. Особливо швидко зростають негативні значення привеликих кутах φ і при малих відкриттях направляючого апарату. Це створює небезпеку підйому частин агрегату, що обертаються, при швидкому закритті направляючого апарату турбіни, оскільки в цих умовах гідродинамічне осьове зусилля РГ, що діє вгору, може перевищити вагу частин, що обертаються. Такі аварійні випадки на ГЕС виникали, що підтверджує аварія на Саяно-Шушенській ГЕС.
ДОДАТОК
Таблиця Д-1. Ряд рекомендованих діаметрів турбін.
Номінальний ряд діаметрів , см | |||||||
Таблиця Д-2. Ряд рекомендованих діаметрів для турбін високих напорів.
,м | 200 | ||
,см |
Таблиця Д-3. Основні розрахункові дані поворотно-лопатевих турбін.
Показники | Тип турбіни | ||||||
ПЛ15 | ПЛ20 | ПЛ30 | ПЛ40 | ПЛ50 | ПЛ60 | ПЛ70 | |
Максимальний напір, м | |||||||
Приведена частота обертання, об/хв.: оптимальна |
|
|
|
|
|
|
|
середня розрахункова | |||||||
Приведена витрата (максимальна розрахункова) , л/с | 2300-1900 | 2200-1750 | 2000-1500 | 1800-1400 | 1500-1200 | 1350-1100 | 1250-1000 |
Коефіцієнт кавітації , що відповідає і | 1,2-0,9 | 1,1-0,8 | 0,9-0,65 | 0,75-0,50 | 0,55-0,40 | 0,45-0,30 | 0,35-0,28 |
Число лопатей робочого колеса | |||||||
Відносна висота направ. апарату | 0,42 | 0,4 | 0,4 | 0,375 | 0,375 | 0,35 | 0,35 |
Відносний діаметр корпуса робочого корпуса | 0,35 | 0,37 | 0,41 | 0,43 | 0,47 | 0,51 | 0,57 |
Таблиця Д-4. Основні розрахункові дані поворотно-лопатевих капсульних турбін
Показники | Тип турбіни | |
Діапазон напорів, м | ПЛК10 | ПЛК16 |
Приведена частота обертання, об/хв. оптимальна середня розрахункова |
|
|
Приведена витрата (максимальна розрахункова) , л/с |
4200-3800 |
3000-2800 |
Коефіцієнт кавітації , що відповідає | 2.8-2.2 | 2.0-1.6 |
Відносний діаметр капсули | 0.8-0.85 | 1.0-1.25 |
Таблиця Д-5. Основні розрахункові дані поворотно-лопатевих діагональних турбін.
Показники | Тип турбіни | ||
Д60 | Д45 | Д30 | |
Кут нахилу осі повороту лопатей робочого колеса θ, град. | |||
Діапазон напорів, м | 40-70 | 60-130 | 120-220 |
Приведена частота обертання, об/хв оптимальна |
|
|
|
середня розрахункова | |||
Приведена витрата (максимальна розрахункова) , л/с | 1600-1300 | 1400-1100 | 1000 - 700 |
Коефіцієнт кавітації , що відповідає | 0,50-0,38 | 0,32-0,22 | 0,18-0,12 |
Число лопатей робочого колеса | 8-9 | 9-10 | 10-12 |
Відносний діаметр корпуса робочого колеса | 0,5-0,55 | 0,6-0,65 | 0,7-0,8 |
Відносний діаметр горловини камери робочого колеса | 1,0 | 0,98 | 0,97 |
Відносна висота направляючого апарату | 0,375 | 0,25 | 0,2 |
Таблиця Д-6. Основні розрахункові дані радіально-осьових турбін.
Показники | Тип турбіни | |||||||||
РО45 | РО75 | РО115 | РО140 | РО170 | РО230 | РО310 | РО400 | РО500 | РО700 | |
Максимальний напір, м | ||||||||||
Приведена частота обертання, ,об/хв.: | ||||||||||
Приведена витрата , що відповідає 5% запасу потужності, л/с | ||||||||||
Коефіцієнт кавітації | 0,22 | 0,17 | 0,13 | 0,11 | 0,09 | 0,07 | 0,055 | 0,045 | 0,038 | 0,03 |
Відносна висота направляючого апарату | 0,35 | 0,3 | 0,25 | 0,23 | 0,2 | 0,15 | 0,12 | 0,1 | 0,08 | 0,06 |
Відносний діаметр на виході робочого колеса | 1,15 | 1,1 | 1,0 | 0,95 | 0,95 | 0,9 | 0,85 | 0,7 | 0,65 | 0,55 |
Таблиця Д-7. Вихідні дані для вибору гідравлічної турбіни.
Варіант | |||||||||||||||
Максимальний напір, м | |||||||||||||||
Розрахунковий напір, м | |||||||||||||||
Середня багаторічна витрата створу ріки, м3 /с | |||||||||||||||
Орієнтовна кількість агрегатів, шт. | |||||||||||||||
Розрахункова потужність турбіни, МВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відмітка висоти нижнього б’єфа, м | |||||||||||||||
Прізвище студента, група |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця Д-7 (продовження). Вихідні дані для вибору гідравлічної турбіни.
Варіант | |||||||||||||||
Максимальний напір, м | |||||||||||||||
Розрахунковий напір, м | |||||||||||||||
Середня багаторічна витрата створу ріки, м3 /с | |||||||||||||||
Орієнтовна кількість агрегатів, шт. | |||||||||||||||
Розрахункова потужність турбіни, МВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Відмітка висоти нижнього б’єфа, м | |||||||||||||||
Прізвище студента, група |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зразок титульного аркуша
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
РОЗРАХУНКОВА РОБОТА
з дисципліни
«ГІДРАВЛІЧНА ЧАСТИНА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ»
Керівник П.Л.Денисюк Виконав_________________
Допущений до захисту Група ЕТ-____________
«____»_________201_ р.
Захищена з оцінкою
____________________
«____»_________201_ р.
Київ
ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКІВ
Приклад 1. В відповідності до вибраного варіанту розрахункової роботи (табл. Д-7), наприклад, варіант №30, де: максимальний напір турбіни 230 м, розрахунковий напір турбіни 212 м, середня багаторічна витрата створу ріки 1228 м3 /с, орієнтовна кількість агрегатів 16, визначити тип турбіни та її розрахункову потужність
Рішення. Якщо прийняти , потужність гідроелектричної станції кВт.
Розрахункова потужність турбіни
МВт.
В відповідності до рис. 4 для м, як варіант, можна брати радіально-осьову турбіну РО230 з розрахунковою потужністю 150 МВт.
Приклад 2. Визначити допустиму висоту відсмоктування Hs для турбіни з напором Н = 60 м і позначкою нижнього б'єфа 350 м, якщо в відповідності до характеристики турбіни =0,1.
Рішення. Якщо задатися коефіцієнтом запасу = 1,15, тоді, відповідно до (2.16),
= = 1,15·0,1=0,115.
Допустима висота відсмоктування (2.15)
= = 10 - - 0,115·60 = 10 - 0.4 - 6,9 = 2,7 м.
Турбіну можна встановити на 2,7 м вище позначки нижнього б'єфа (рис. 16).
Приклад 3. Яка буде допустима висота відсмоктування, якщо відповідно до умов приклада 1 застосувати іншу турбіну, у якої = 0,2.
Рішення. Якщо взяти той же коефіцієнт запасу =1,15, тоді, відповідно до (2.16),
= = 1,15·0,2=0,23.
Допустима висота відсмоктування (2.15)
= = 10 - - 0,23·60= 10 - 0.4 - 13,8 = - 4,2 м.
Турбіну прийдеться встановити таким чином, щоб вона була заглиблена під рівень нижнього б'єфа на 4,2 м (рис. 16).
Дата добавления: 2015-11-05; просмотров: 18 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |