- •(55) Типы гидроэнергетических установок (гэс, гаэс, пэс, нс). Основные параметры гидротурбин.
- •Основные параметры гидротурбин.
- •(56) Классификация гидротурбин (класс, тип, конструктивная схема).
- •(58) Основные рабочие органы гидротурбинных установок (конструкция, назначение).
- •(58) Характерисики турбин. Гух. Сущность явления кавитации в гидротурбинах.
- •(59) Регулирование расхода и мощности турбины. Потери энергии в проточном тракте турбины. Отсасывающие трубы гидротурбин.
- •1. (49) Воздушные и вакуумные высоковольтные выключатели (назначение, конструкция, особенности гашения дуги, достоинства и недостатки)
- •2. (50) Масляные и элегазовые высоковольтные выключатели(назначение, конструкция, особенности гашения дуги, достоинства и недостатки).
- •3. (51) Конструкция и принцип действия высоковольтных аппаратов применяемых для защиты электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений
- •4. (52) Назначение,конструкция и принцип действия разъединителей, отделителей, короткозамыкателей.
-
(59) Регулирование расхода и мощности турбины. Потери энергии в проточном тракте турбины. Отсасывающие трубы гидротурбин.
Установим зависимость расхода воды от параметров направляющего аппарата и рабочего колеса.
Воспользуемся уравнением турбины, которое позволяет установить зависимость пропускной способности от геометрических размеров и исследовать возможности регулирования расхода и мощности в реактивных турбинах.
-
ηГgH = (ω/2π) • (Г1 - Г2)
Циркуляция на входе в рабочее колесо Г1 создается направляющим аппаратом, рисунок 6.2, а). Из треугольника скоростей на выходе из НА следует:
-
Г0 = πDvUo = πDvroctgά0 = Г1
-
Рисунок 6.2 Связь между циркуляциями Г1, Г2 и расходомчерез турбину:
б) — треугольник скоростей на выходе из направляющего аппарата; в) — то же на выходе из рабочего колеса.
Подставив значение vr0 = Q / πDb0 в предыдущие уравнение уравнение, получим:
Г1 =
Циркуляцию Г2 на выходе из рабочего колеса в первом приближении можно определять для средней по расходу поверхности тока 0 – 1 – 2
-
Г2 = πD2СРvU2 = πD2CР(u2 – vm2ctgβ2)
Подставляя в это уравнение значения: u2 = ω•r = πD2CР •n/ 60 и vm2 = Q / F2, где F2 - площадь потока на выходе из рабочего колеса, получаем зависимость между циркуляцией Г2, геометрическими параметрами рабочего колеса и расходом:
Г2 =
Подставив значения Г1 и Г2 в исходное уравнение
Q = (6.1)
Где: А = ; В = 1/b0 ; С = π•D2СР /F2
Из выражения для определения расхода через турбину Q следует, что на пропускную способность турбины влияют: геометрические размеры проточной части (F2; D2СР; b0), форма потока в проточной части (углы потока (струйные) на выходе из направляющего аппарата ά0и на выходе из рабочего колеса γ2 =180° - β2), напор Н и частота вращения n турбины.
Таким образом, исходя из выше приведенных зависимостей, имеется три параметра: ά0; b0 и γ2 три возможности регулирования расхода.
Способы регулирования расхода и мощности турбины.
1.Регулирование расхода при помощи направляющего аппарата с поворотными лопатками.
Этот способ регулирования расхода применяют в радиально-осевых и пропеллерных гидротурбинах.
2. Двойное регулирование расхода при помощи поворота лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса.
Этот принцип регулирования применяют в поворотно-лопастных осевых и диагональных гидротурбинах.
3. Регулирование расхода за счет изменения угла потока γ2 на выходе из рабочего колеса.
4. Изменение высоты направляющего аппарата при помощи изменения положения цилиндрического щита, установленного перед направляющим аппаратом. Опусканием и подниманием щита регулируют расход через гидротурбину.
5. Одновременное изменение высоты аппарата и положения его лопаток. Такое регулирование расхода осуществимо для радиально-осевой гидротурбины средней быстроходности, имеющей цилиндрическую форму лопасти у верхнего обод рабочего колеса.
Отсасывающая труба. Отсасывающая труба гидротурбины предназначена для: отвода воды от рабочего колеса в нижний бьеф с минимальными потерями энергии; использования части геометрического напора, если рабочее колесо турбины расположено над нижним бьефом; преобразования кинетической энергии потока, выходящего из рабочего колеса, в энергию давления. Величина кинетической энергии потока на выходе из рабочего колеса зависит от типа гидротурбины и режима ее работы.
При отсутствии отсасывающей трубы энергия потока после рабочего колеса теряется, и КПД турбины уменьшается. При установке отсасывающей трубы, которая представляет собою прямоосный или изогнутый диффузор определенных размеров, кинетическая энергия потока после рабочего колеса преобразуется в энергию давления. В результате под РК создается дополнительное разрежение, вследствие чего напор, используемый турбиной, возрастает.
Размеры и тип отсасывающей трубы также влияют на кавитационные и пульсационные характеристики турбины, габариты и стоимость подводной части здания ГЭС. Следовательно, при выборе типа и размеров отсасывающей трубы необходимо тщательно проанализировать ее влияние на характеристики гидротурбины и стоимость здания ГЭС и при помощи технико-экономических расчетов выбрать оптимальный вариант.
В зависимости от компоновки гидроагрегата (вертикальное или горизонтальное расположение вала) применяются изогнутые с тем или иным типом колена и прямоосные отсасывающие трубы. Основным параметром, определяющим гидравлические характеристики изогнутой отсасывающей трубы, является ее высота h.
Независимо от формы отсасывающей трубы уменьшение ее высоты приводит к падению КПД турбины. При этом наиболее резкое снижение КПД наблюдается на турбинах большой пропускной способности. С уменьшением пропускной способности турбины влияние высоты отсасывающей трубы на ее энергетические показатели уменьшается.
Потери энергии в СК. Движение жидкости в СК является существенно трехмерным.
Скорости потока варьируются как в поперечном, так и в продольном направлении.
Определяющим видом потерь в СК являются потери по длине.
Если относительные шероховатости (Δ) модели и натуры близки, то и коэф.
Сопротивления примерно совпадают.
Удобно выражать потери относительно скорости во входном сечении: ,
тогда относительные потери в СК получим в виде . Скорость во
входном сечении . Введем понятие относительной площади:
.
, выразим Q и подставим в выражение относит потерь: .
Относительная величина потерь в СК невелика, но от качества согласования спирали с
последующими рабочими органами и равномерности создоваемого потока
существенно зависят потери в них.