3.2 Выбор основного и вспомогательного оборудования

3.2.1 Выбор типа серийного гидрогенератора

Для выбора гидрогенератора использованы значения синхронной частоты вращения и номинальной мощности выбранной турбины.

Номинальная мощность гидрогенератора:

(3.22)

где – коэффициент мощности гидрогенератора.

Число пар полюсов гидрогенератора:

(3.23)

где – частота переменного тока сети;

– синхронная частота вращения.

Для выбранной турбины выбран гидрогенератор СВ-840/150-52.

3.2.2 Расчет на прочность вала гидроагрегата и подшипника гидротурбины

Вал гидроагрегата предназначен для передачи крутящего момента от рабочего колеса к ротору генератора. При расчете вала на прочность учитывают совместное влияние скручивающих, изгибающих и растягивающих усилий.

Крутящий момент на валу:

(3.24)

Предварительный наружный диаметр вала:

(3.25)

где – допустимое скручивающие усилие на валу.

Наружный диаметр вала принимаем .

В разделе представлен расчет направляющего подшипника сегментного вида, так как при предварительном расчёте подошли оба вида подшипников, но сегментный по сравнению с кольцевым более прост в установке и эксплуатации.

При расчете подшипника определяем его размеры и проверяем на работоспособность. Диаметр вала под подшипником , принят на 20 мм больше , таким образом .

Радиальная сила на рабочем колесе:

(3.26)

Высоту подшипника h_п при диаметре вала равном 900 мм, принимается равным 400 мм, а число сегментов Z_сегм=8.

Усилие на более загруженный сегмент:

(3.27)

где – центральный угол расположения сегментов, определяется по формуле:

(3.28)

Длина сегмента в окружном направлении:

(3.29)

Удельная нагрузка на сегмент:

(3.30)

Допустимое удельное давление:

(3.31)

, условие выполняется, значит, выбираем сегментный подшипник.

3.2.3 Выбор типа маслонапорной установки

Маслонапорная установка (МНУ) – один из наиболее крупных элементов системы регулирования гидротурбин, она необходима для создания давления масла в системе регулирования, которая осуществляет поворот лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса. Её габаритные размеры определяются объёмом масловоздушного котла, зависящего от суммарного объема сервомоторов, обслуживаемых одной МНУ.

По номограмме Я.Л. Духовного и Л.М.Шифрина для турбины ПЛ30а – В определяется тип маслонапорной установки: МНУ8/1-40-8-2.

Маслонапорная установка с гидроаккумулятором, вместимостью 8 м³, состоящая из двух сосудов на давление 4 МПа, имеющим сливной бак вместимостью 8 м³ с двумя насосами.

3.2.4 Выбор электрогидравлического регулятора

Так как турбина поворотно-лопастная, то выбираем ЭГРК (для ГА с двумя регулирующими органами и комбинатором). Выбран регулятор ЭГРК–2И1–100–4. Диаметр главного золотника 100 мм.

3.3 Гидромеханический расчет и построение плана спиральной камеры

По данным модельных испытаний турбины подобной ПЛ30а-В-560 принимается бетонная трапецеидальная спиральная камера с углом охвата 210⁰.

Наружный радиус входного сечения:

(3.32)

По справочным данным в соответствии с =5,6 м, выбраны основные размеры статора:

Диаметр расположения входных кромок статора, ;

Диаметр расположения выходных кромок статора,

Высота направляющего аппарата определяется по главной универсальной характеристике:

(3.33)

Высота статора:

(3.34)

Полный расход через турбину при расчетных значениях мощности и напора:

(3.35)

Расход через входное сечение спирального канала камеры:

(3.36)

Площадь входного сечения:

(3.37)

где – допустимая скорость во входном сечении.

Ширина входного сечения:

. (3.38)

Высота входного сечения определяется из квадратного уравнения:

. (3.39)

Решив квадратное уравнение, определено значение Результаты расчета спиральной камеры представлены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 – Расчет спиральная камера

Величина	Сечение
	вх	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	вых
ri	10,02	9,45	8,89	8,32	7,76	7,19	6,62	6,06	5,49	4,93	4,36	3,80
bi	5,46	5,14	4,82	4,50	4,17	3,85	3,53	3,21	2,89	2,57	2,24	1,92
rk	5,22	5,13	5,05	4,96	4,87	4,79	4,70	4,61	4,53	4,44	4,36	4,27
rk/ra	1,20	1,18	1,16	1,14	1,12	1,1	1,08	1,06	1,04	1,02	1,00	0,98
ln(rk/ra)	0,18	0,16	0,15	0,13	0,11	0,09	0,08	0,06	0,04	0,02	0,00	-0,02

Продолжение таблицы 3.7

Величина	Сечение
	вх	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	вых
ln(ri/ra)	0,83	0,77	0,71	0,65	0,58	0,5	0,42	0,33	0,23	0,12	0,00	-0,14
ri/ra	2,30	2,17	2,04	1,91	1,78	1,65	1,52	1,39	1,26	1,13	1,00	0,87
b ln(ri/ra)	4,55	3,98	3,44	2,91	2,41	1,93	1,48	1,06	0,67	0,32	0,00	-0,26
rk ctgy	19,48	19,15	18,83	18,51	18,19	17,87	17,54	17,22	16,9	16,58	16,26	15,93
rk ctgy ln(rk/ra)	3,52	3,15	2,77	2,41	2,05	1,69	1,34	1	0,66	0,33	0	-0,32
mi	3,22	2,9	2,58	2,26	1,93	1,61	1,29	0,97	0,65	0,33	0	-0,32
Ji	4,56	4,05	3,55	3,07	2,61	2,16	1,74	1,34	0,97	0,62	0,31	0,04
Фиi	210	186,4	163,5	141,4	120	99,61	80,11	61,69	44,48	28,63	14,34	1,88
ai	5,66	5,1	4,53	3,97	3,4	2,83	2,27	1,7	1,14	0,57	0,01	-0,56

По рассчитанным промежуточным сечениям спиральной камеры построен график представленный на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – График

Для построения плана спирали угол охвата спиральной камеры разбивается через интервалы 15^о и находятся радиусы сечений спиральной камеры. Результаты расчетов представлены в таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Радиусы сечений спиральной камеры

φ, град0	0	15	30	45	60	75	90	105
ri, м	3,8	4,4	5,01	5,55	6,04	6,5	6,95	7,35
φ, град0	120	135	150	165	180	195	210
ri, м	7,78	8,18	8,57	8,94	9,31	9,66	10

Ширина подвода определяется по главной универсальной характеристике:

(3.40)

Так как ширина подвода больше 7 м, поэтому устанавливается промежуточный бычок, толщина которого определяется по формуле:

(3.41)

Тогда ширина подвода с учетом промежуточного бычка:

(3.42)

По полученным данным строится план бетонной спиральной камеры, представленный на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – План спиральной камеры турбины ПЛ30а-В-560