Лопастные гидромашины

Турбины

Гидропередачи

Осевые Гидротрансфоматоры

Диагональные Гидромуфты

Радиально-осевые Гидропривод

Обратимые гидромашины

Осевые

Диагональные

Радиально-осевые

Насосы

Осевые

Диагональные

Радиально-осевые

Классификация гидротурбин.

Гидравлические турбины применяют на напоры Н = 2 ÷ 2000 м при различных величинах расхода. В зависимости от особенностей преобра­зования энергии потока в механическую энергию на валу гидравли­ческие турбины разделяют на классы: реактивные (с избытком давления) и активные (свободноструйные).

Реактивные гидротурбины (напорноструйные), в которых давление в потоке на входе в рабочее колесо больше, чем на выходе из него.

Активные турбины (свободноструйные)— давление в потоке на входе и выходе из рабочего колеса одинаково и равно, как пра­вило, атмосферному давлению.

Деление на классы производится в зависимости от того, за счет какого вида энергии работает рабочее колесо турбины.

Разность удельных энергий потока на входе:

Е_вх = z₁ + +

и на выходе из рабочего колеса :

Е_вых = z₂ + +

представляет собой срабатываемый напор, используемый на рабочем колесе гидротурбины:

Н_т = (z₁ + +) – (z₂ + +), м.

Кроме того, в рабочем колесе реактивных гидротурбин частично используется кинетическая энергия потока.

В активных гидротурбинах давление на входе и на выходе из рабочего колеса одинаково. Следовательно, в рабочем колесе используется только кинетическая энергия потока: К = , подводимая к нему в виде свободных струй.

В активной гидротурбине практически вся удельная потенциаль­ная энергия потока преобразуется в направляющем аппарате в ки­нетическую энергию струи (или струй).

Реактивные и активные гидротурбины подразделяют на различ­ные системы в зависимости от направления потока в рабочем колесе и способа регулирования расхода.

Каждая система имеет тихоходные, нормальные и быстроходные типы турбин, характеризуемые значением коэффициента быстроходности

n_s =

Быстроходность турбины определяется в основном формой рабочего колеса и его лопастей.

Гео­метрически подобные турбины различных размеров образуют серию. Таким образом, общая классификация гидротурбин может быть пред­ставлена следующей схемой:

Класс → Система → Тип → Серия (размер и мощность)

Рис. 2.2 Схемы турбин.

а – поворотно-лопастная, б – диагональная, в – радиально-осевая, г – горизонтально-осевая, д – ковшовая (турбина Пельтона).

• Класс реактивных гидротурбин объединяет следующие системы:

осевые гидротурбины — вертикальные поворотнолопастные и пропеллерные, а также горизонтальные (капсульные и прямоточ­ные) (рис. 2.2 а, г) поток в рабочем колесе этих турбин движется вдоль оси турбины;

диагональные поворотнолопастные гидротурбины; поток в рабо­чем колесе движется вдоль конических поверхностей тока (рис. 2.2 б);

радиально-осевые гидротурбины; в пределах рабочего колеса по­ток изменяет свое направление из радиального в осевое (рис. 2.2 в).

Все перечисленные системы реактивных гидротурбин широко применяются в практике гидротурбостроения.

• Класс активных турбин подразделяют на такие сис­темы:

ковшовые гидротурбины; оси струй касательны к средней окруж­ности ковшей и находятся в плоскости рабочего колеса (рис. 2.2 д);

наклонно-струйные гидротурбины; струя подводится к рабочему колесу под некоторым углом;

двукратные гидротурбины – двойного действия; струя проходит через каналы рабо­чего колеса дважды;

Распределение отдельных видов турбин по классам приведено в таблице 2.1, по типам турбин в таблице 2.2.

Таблица 2.1 Классификация гидротурбин.

Классы

Реактивные

Активные

Системы

Осевые

Диагональ- ные

Радиально- осевые

Ковшовая

Наклонно- струйные

Двукрат-ные

Пр

ПЛ

ПЛГ

ПЛД

РО

К

-

-

Напор, м

3 -70

4 - 80

3 – 25

30 – 150

40 – 650

30 –1700

30 – 400

10 – 60

Диаметр РК(Д1),м

0,35 – 9,0

1,0 -10,0

4,0 – 9,0

2,2 – 7,65

0,35 – 7,5

0,35 – 6,0

-

-

Мощность мВт

150

250

55*

350

700

250

4,0

0,15

КПД ή, %

92,5

94,5

95,0

90,0

80,0

80,0

Схемы гидротурбинных установок.

2.3.1.Конструкции гидротурбин.

По конструкции турбины разде­ляются:

• по форме турбинной камеры — открытые (D < 1,2 м; Н < 8 м) и закрытые (кожуховые Н < 25 м; спиральные металлические и бетонные; прямоточные и капсульные);

• по расположению вала — горизонтальные, вертикальные;

• по числу колес на валу — одноколесные, многоколесные.

Кроме того, гидротурбины делятся по размерам и мощности на крупные, средние и малые. К крупным относятся гидротурбины диаметр рабочего колеса которых равен и более 1,8 м, а мощность доходит до 700 мВт. Средние гидротурбины имеют диаметр рабочего колеса не более 2,75 м при низких и 1,6 м при высоких напорах, а их мощности находятся в пределах от 1 до 20 мВт. Малые гидротурбины имеют диаметр рабочего колеса не более 1,2 м при низких и 0,5 м при высоких напорах, а мощность не более 1,0 мВт.

Гидравлические турбины характеризуются следующими основ­ными геометрическими параметрами (рис. 2.3), которые определяют их размеры и влияют на гидравлические характеристики:

1. Номинальный диаметр рабочего колеса D₁:

• (для осевой гидротур­бины — наибольший диаметр камеры рабочего колеса;

• для диаго­нальной гидротурбины — условный диаметр пересечения осей по­ворота лопастей с камерой рабочего колеса;

• для радиально-осевой гидротурбины — условный наибольший диаметр расположения входных кромок рабочего колеса;

• для ковшовой гидротурбины — диаметр средней окружности ковшей, к которой касательны осевые линии струй;

2. Относительная высота направляющего аппарата bo/D1 и относительный диаметр Do/D1 расположения осей поворота лопаток на­правляющего аппарата — для реактивной турбины;

3. Относитель­ный диаметр струи do/D1 — для ковшовой турбины.