Отсасывающие трубы и их основные размеры

Отсасывающие трубы определяют габариты подводной части здания ГЭС и оказывают существенное влияние на энергетические показатели и условия надежной работы гидроагрегата. Они обеспечивают:

· преобразование значительной части кинетической энергии потока в энергию давления, особенно в турбинах повышенной быстроходности;

· полное использование перепадов уровней между верхним и нижним бьефами ГЭС;

· благоприятные условия отвода воды от гидромашины в нижний бьеф.

В настоящее время используются два основных типа отсасывающих труб: прямоосные конические и изогнутые.

Прямоосные конические трубы имеют наиболее простую форму и обладают наилучшими гидравлическими свойствами. Их применяют в горизонтальных капсульных гидроагрегатах, а также в вертикальных гидроагрегатах с диаметрами трубы Д₁ до 2,0 м. В турбинах горизонтального исполнения с прямоосной отсасывающей трубой достигается увеличение их пропускной способности на 20–30 % по сравнению с гидромашинной вертикального исполнения, имеющей изогнутую отсасывающую трубу. Основные размеры проточной части горизонтальных капсульных гидротурбин представлены на рис. 15.

Относительные размеры диаметра втулки рабочего колеса , высоты и угла наклона направляющего аппарата α, диаметра капсулы приводятся в табл. 7. Длину трубы принимают в пределах L_тр = (4 ÷ 5) Д₁, относительный диаметр горловины = 0,97 – 0,985 и = 0,7 – 0,85.

Относительные размеры подводящей части принимаются: = 1,9 – 2,25; = 1,9 – 2,25. Выходное сечение по ширине В₁ выбирают не более ширины подводящей трубы, и оно может выполняться круглым или прямоугольным. Угол расширения эквивалентного кругового конуса принимается в пределах 13–15°. Толщина опорного бычка принимается меньшей или равной 0,55 Д₁.

Рис. 15. Основные размеры проточной части капсульных гидротурбин:

1 – рабочее колесо; 2 – направляющий аппарат; 3 – статор; 4 – подводящая труба;

5 – отсасывающая труба; 6 – капсула; 7 – опорный бычок; 8 – проходная колонна

Изогнутые отсасывающие трубы используются для крупных гидроагрегатов с вертикальной осью вращения. Основными элементами труб рассматриваемого типа (рис. 16) являются: входной диффузор 1, колено 2 и отводящий диффузор 3.

Рис. 16. Унифицированная изогнутая отсасывающая труба: а – поворотно-лопастной турбины; б – радиально-осевой турбины

Входной диффузор является связующим звеном между камерой рабочего колеса и коленом, колено обеспечивает поворот в горизонтальное направление с наименьшими потерями энергии, а в отводящем диффузоре (в основном на его начальном участке) частично восстанавливается кинетическая энергия. Выход потока в нижний бьеф производится с меньшими скоростями по сравнению с начальным участком отводящего диффузора.

Основными размерами изогнутых отсасывающих труб являются их высота h и длина L_тр. Нормы технологического проектирования ГЭС рекомендуют принимать:

· для поворотно-лопастных турбин (рис. 16, а)

и ;

· для радиально осевых турбин (рис. 16, б)

и .

В соответствии с отраслевым стандартом размеры изогнутых отсасывающих труб унифицированы и приведены в табл. 12 для разных напоров в безразмерных величинах относительно Д₁.

Таблица 12