3.1.2 Выбор гидротурбин по главным универсальным универсальным характеристикам
Для полученного диапазона изменения напора по справочным материалам подобраны все возможные типы гидротурбин, исходя из следующих условий:
Значение максимального напора не должно превышать значение предельного напора турбины;
Отношение
должно быть не меньше фиксированного
значения, указанного в параметрах
турбины.
Из каталога были выбраны турбины системы поворотно-лопастных, двух типов: ПЛ30а-В и ПЛ30б-В. Основные параметры выбранных модельных турбин представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Основные параметры выбранных модельных турбин
Параметр |
ПЛ30а-В |
ПЛ30б-В |
|
Предельный напор |
Hпред |
30 |
30 |
Диапазон регулирования |
Hmin/Hmax |
0,8 |
0,8 |
Оптимальная приведенная частота вращения |
n'1o, мин-1 |
126 |
130 |
КПД модели в точке оптимума |
ηмо |
0,912 |
0,911 |
Приведенный максимальный расход |
Q'1max, л/с |
1950 |
1900 |
Коэффициент кавитации |
σ при Q'1max |
1 |
1 |
Приведенный диаметр РК |
D'1м, м |
0,46 |
0,46 |
Напор модельной турбины |
Hм, м |
4 |
8 |
Температура |
t, 0C |
5 |
21 |
Коэффициент вязкости |
νмод 10-6, м2/с |
1,51 |
0,99 |
Далее рассчитывается КПД натурной гидротурбины для каждого диаметра рабочего колеса, по следующей формуле:
(3.4)
где 
– КПД, диаметр и напор модельной турбины;
– диаметр и расчетный напор натурной
турбины;
– коэффициенты кинематической вязкости
воды для натурной и модельной турбины;
– коэффициент, выражающий отношение
потерь трения ко всем гидравлическим
потерям.
Мощность одного агрегата, рассчитывается по формуле:
(3.5)
где
–
приведенный расход в расчетной точке;
–
средний КПД генератора.
Приведенное число агрегатов определяется по формуле:
(3.6)
Для
нахождения уточненной мощности агрегата,
необходимо принять уточненное количество
агрегатов
.
Для этого необходимо приведенное число
агрегатов округлить в большую сторону
до целого числа.
Отсюда уточненная мощность агрегата:
(3.7)
Поправка на приведённую частоту вращения при переходе от модели к натуре:
(3.8)
Расчетная синхронная частота вращения турбины определяется по формуле:
(3.9)
где
– приведенная частота вращения модельной
гидротурбины в расчетной точке
(определяется из главной универсальной
характеристики).
Для каждого выбранного диаметра определяется приведенная максимальная, расчётная и минимальная частота вращения:
(3.10)
(3.11)
(3.12)
Определяется
положение расчетных точек, учитывая
при этом округленное число гидроагрегатов
и округленное число их уточненной
мощности. Для этого на ГУХ, на линиях
,
должно быть выполнено условие:
(3.13)
(3.14)
Для ограничения зоны работы слева на ГУХ, рассчитываются значения приведенного максимального и минимального расхода по следующим формулам:
(3.15)
(3.16)
Результаты расчетов выбора гидротурбин представлены в таблицах 3.3 и 3.4.
Таблица 3.3 – Расчет параметров оборудования для различных значений D1 гидротурбины ПЛ30а-В
Параметр |
ПЛ30а-В |
||||||
D1, м |
4,75 |
5 |
5,3 |
5,6 |
6 |
6,3 |
6,7 |
ηТ, о.е. |
0,928 |
0,928 |
0,928 |
0,929 |
0,93 |
0,93 |
0,93 |
N'агр, МВт |
43,6 |
48,4 |
54,4 |
60,7 |
69,8 |
76,9 |
87,1 |
Z'а, шт |
3,37 |
3,04 |
2,7 |
2,4 |
2,1 |
1,9 |
1,7 |
Zа, шт |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
Nагр, МВт |
36,8 |
36,8 |
49 |
49 |
49 |
73,5 |
73,5 |
Δ1, о.е. |
1,048 |
1,049 |
1,049 |
1,05 |
1,05 |
1,051 |
1,051 |
nc', об/мин |
135,3 |
128,6 |
121,3 |
114,9 |
107,3 |
102,2 |
96,1 |
nc, об/мин |
136,4 |
130,4 |
125 |
115,4 |
115,4 |
107,1 |
100 |
n'min, об/мин |
120 |
120,7 |
122,6 |
119,6 |
128,1 |
124,8 |
123,9 |
n'р, об/мин |
127 |
127,8 |
129,8 |
126,6 |
135,6 |
132,1 |
131,1 |
n'max, об/мин |
129,2 |
130 |
132,1 |
128,8 |
137,9 |
134,4 |
133,4 |
Q η, Hmax |
1,054 |
0,951 |
1,127 |
1,009 |
0,878 |
1,194 |
1,055 |
Q η, Hрасч |
1,25 |
1,128 |
1,337 |
1,197 |
1,042 |
1,416 |
1,251 |
Продолжение таблицы 3.3
Параметр |
ПЛ30а-В |
||||||
Q’1, Hmax |
0,985 |
0,889 |
0,791 |
0,708 |
0,617 |
0,559 |
0,494 |
Q’1, Hmin |
1,061 |
0,957 |
0,852 |
0,763 |
0,664 |
0,602 |
0,532 |
Таблица 3.4 – Расчет параметров оборудования для различных значений D1 гидротурбины ПЛ30б-В
Параметр |
ПЛ30б-В |
||||||
D1, м |
4,75 |
5 |
5,3 |
5,6 |
6 |
6,3 |
6,7 |
ηТ, о.е. |
0,923 |
0,924 |
0,924 |
0,925 |
0,925 |
0,926 |
0,926 |
N'агр, МВт |
44,4 |
49,2 |
55,3 |
61,8 |
71,0 |
78,3 |
88,6 |
Z'а, шт |
3,31 |
2,99 |
2,7 |
2,4 |
2,1 |
1,9 |
1,7 |
Zа, шт |
4 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2 |
2 |
Nагр, МВт |
36,8 |
49,0 |
49,0 |
49,0 |
49,0 |
73,5 |
73,5 |
Δ1, о.е. |
1,043 |
1,044 |
1,044 |
1,045 |
1,046 |
1,046 |
1,047 |
nc', об/мин |
139,3 |
132,4 |
124,9 |
118,2 |
110,4 |
105,2 |
98,9 |
nc, об/мин |
150 |
136,4 |
125 |
125 |
115,4 |
107,1 |
100 |
n'min, об/мин |
132,2 |
126,6 |
122,9 |
129,8 |
128,4 |
125,1 |
124,1 |
n'р, об/мин |
140,0 |
134,0 |
130,1 |
137,4 |
135,9 |
132,4 |
131,4 |
n'max, об/мин |
142,4 |
136,3 |
132,4 |
139,8 |
138,3 |
134,7 |
133,7 |
Q η, Hmax |
1,062 |
1,277 |
1,135 |
1,016 |
0,884 |
1,202 |
1,062 |
Q η, Hрасч |
1,260 |
1,514 |
1,347 |
1,205 |
1,049 |
1,426 |
1,259 |
Q’1, Hmax |
0,987 |
0,891 |
0,792 |
0,710 |
0,618 |
0,560 |
0,495 |
Q’1, Hmin |
1,063 |
0,959 |
0,854 |
0,764 |
0,666 |
0,604 |
0,533 |
После построения рабочих зон для диаметров D1, различные гидротурбины сопоставлены по следующим критериям:
– Максимальный КПД;
– Оптимальная рабочая зона турбины;
– Сокращение количества агрегатов;
– Условия транспортировки.
Для гидротурбины ПЛ30б–В, в рассмотрении остались рабочие колеса следующих диаметров: 5,30; 5,60; 6,3; для гидротурбины ПЛ30а–В, в рассмотрении остались рабочие колеса следующих диаметров: 5,00; 5,30.