Горизонтальных капсульных гидротурбин

Параметр	Тип гидротрубины
ПЛ7-ГК	ПЛ10-ГК	ПЛ15-ГК	ПЛ20-ГК	ПЛ25-ГК
Число лопастей рабочих колес z1	3-4	3-4			4-5
Относительный размер корпуса рабочего колеса	0,35	0,35	0,36	0,37	0,4
Относительная высота направляющего аппарата , не менее	0,4	0,4	0,4	0,375	0,375
Угол наклона оси поворота лопатки направляющего аппарата к оси турбины α, град.	60-65	60-65	60-65
Относительный диаметр капсулы	1,1-1,15	1,15-1,2	1,15-1,2	1,2	1,2
Оптимальная приведенная частота вращения , об/мин	150-190	145-180	140-170	135-165	135-160
Приведенный расход, л/с: оптимальный , максимальный по кавитационным условиям	1800-2000   3200-3500	1700-1900   2800-3250	1600-1800   2400-3000	1500-1750   2000-2750	1450-1700   1700-2500
Коэффициент быстроходности гидротурбины ns, об/мин	920-1230	850-1140	750-1020	660-920	610-850
Коэффициент кавитации σ при	2,2-3,0	1,9-2,4	1,5-2,1	1,2-1,8	1-1,6

Ближайшее унифицированное значение согласно табл. 3 – Д₁ = 6,0 м, диаметр направляющего аппарата Д₀= 7,2 м, а число лопаток аппарата принимается равны 24. Частота вращения турбины будет равна:

об/мин.

Принимаем ближайшее рекомендуемое значение синхронной частоты вращения п = 107,1 об/мин.

Высоту отсасывания Н_s радиально-осевой турбины определяем по зависимости (7). По графику (рис. 4) при t = 17° С принимаем H_d = 0,2 м, а σ и из табл. 6 (коэффициент кавитации при σ = 0,13, = 0,3 Д₁ = 0,3×6 = 1,8 м). Отметка нижнего бьефа 20 м.

Тогда м.

Для поворотно-лопастных турбин, как отмечалось в п. 2, значение приведенного расчетного расхода и диаметра рабочего колеса Д₁ определяются совестно с выбором высоты отсасывания Н_s для нескольких значений коэффициента кавитации σ, и на основании технико-экономического анализа выбирают оптимальные величины.

Выполним для примера выбор параметров ПЛ турбины при следующих исходных данных: N =40 МВт, Н = 36 м, Н_ср.вз. = 42,4 м. Согласно номенклатуре (рис. 5) этим параметрам соответствует турбина ПЛ50, имеющая η_макс = 0,905 (рис. 6).

Рис. 6. Универсальная характеристика поворотно-лопастной турбины ПЛ-50

Расход воды через турбину определяется равным

м3/с.

Рассмотрим зону работы турбины от (при σ = 0,25) до наибольшего по условиям кавитации (при σ = 0,35). Основные геометрические и гидравлические параметры турбины приведены в табл. 5.

Тогда при σ = 0,25 и

м,

(принимаем ближайшее рекомендуемое значение из табл. 3 – Д₁ = 4,5 м);

а при σ = 0,35и

м,

(по табл. 3 принимаем Д₁ = 4,0 м).

Частота вращения турбины при принятых диаметрах Д₁ определятся равной:

· при Д₁ = 4,5 м, об/мин,

(принимаем ближайшее синхронное значение п = 166,7 об/мин),

· при Д₁ = 4,0 м, об/мин,

(ближайшее синхронное значение п = 200 об/мин).

Высоту отсасывания турбины ПЛ50 определяем по зависимости (8), принимая отметку нижнего бьефа 20 м и значение H_d = 0,2 мпри t = 17° С:

· при Д₁ = 4,5 м

· при Д₁ = 4,0 м

м.

В результате расчета получены два возможных варианта:

Д₁ = 4,0 м; п = 200 об/мин; Н_s = – 3,99 м;

Д₁ = 4,5 м; п = 166,7 об/мин; Н_s = – 0,39 м.

Окончательный выбор можно сделать на основании технико-экономического сравнения.

Первый вариант по диаметру и частоте вращения более предпочтителен, однако он имеет высоту отсасывания Н_s = – 3,99 м, что приведет к значительному заглублению фундамента здания. На практике допускается иметь высоту отсасывания не менее – 3,0 м. Поэтому при выполнении курсового проекта предпочтение отдадим турбине с более высоким значением Н_s, т. е. турбине с Д₁ = 4,5 м.

Аналогичным образом осуществляется выбор параметров поворотно-лопастных турбин капсульного типа. Основные геометрические и гидравлические параметры турбин принимаются по табл. 7. Наибольшее значение η принимаются по универсальным характеристикам: для турбин типа ПЛ – ГК они изменяются от 0,916 до 0,92; для турбин типа ПЛ – В – от 0,905 до 0,921; для турбин типа РО – В – от 0,921 до 0,931. Диаметры турбин ПЛ – ГК должны соответствовать номинальным для следующих предпочтительных значений (м): 3,55; 3,75; 4,0; 4,25; 4,5; 4,75; 5,0; 5,3; 5,5; 6,0; 6,3; 6,7; 7,1; 4,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5; 10,0, а частота вращения – рекомендуемым синхронным значениям, приведенным в п. 5.