Определяне на основните параметри на хидротурбина - Студопедия
Избор на турбинна система и тип работно колело.
Така например, в диапазона на налягането H = 30 ÷ 80 m, е възможно да се използват радиално-аксиални, диагонални и аксиални хидравлични турбини с ротационни лопатки. Ако има значителни колебания в налягането и натоварването във водноелектрическите централи, инсталирането на турбини Kaplan обикновено е по-икономично. В същото време е необходимо разходите за допълнително производство на електроенергия, дължащо се на повишаване на средната ефективност на работа на турбините на Каплан, да бъдат по-големи от допълнителните разходи за турбинно оборудване и строителни работи за изграждането на сградата на гарата
1. Като се използва универсалната характеристика на модела на работното колело, приет за дадено налягане, неговият диаметър се изчислява от израза за мощността на турбината:
, (m)
къдетоQ ′ I е намаленият дебит вm 3 /sиηМ е ефективността на моделната турбина, взети са в проектната точка на универсалната характеристика;НР — проектна глава, (m);N - мощност на турбината (kW).
Трябва да се отбележи, че:
- за радиално-аксиална хидравлична турбина стойността на намаления дебит обикновено се избира на граничната линия на мощността на универсалната характеристика. Изчислената точка е на хоризонтална линия, минаваща с 3 ÷ 5 rpm над оптимума на универсалната характеристика.
- За хидравлична турбина с променливи лопатки стойността на намалените обороти се приема с 10–15 rpm повече от оптималната стойност, тъй като намалените стойности на пълномащабната хидравлична турбина са по-големи от моделните, тъй като относителните загуби на енергия в изогоналните режими на работа на пълномащабната турбина са по-малки. Стойността на намалената консумация по универсалхарактеристиката се избира в диапазона Q'I MAX ÷ Q'I MIN (Таблица 5.1) въз основа на условието за получаване на приемлива височина на засмукване.
Съгласно приетата стойност на намаления дебит, диаметърът на турбината се изчислява и закръгляза PL турбинидо най-близкотопо-голямо, нормализирано съгласно таблица 5.2.
Ако получената стойност е достатъчно близка допо-малкия нормализиран диаметър, тогаваза RO турбинитази стойност може да бъде приета. В този случай проектната мощност на хидравличната турбина ще бъде осигурена при малко по-висока стойност на намаления дебит. За радиално-аксиална турбина това ще доведе до известно намаляване на маржа на мощността; за турбина на Каплан малко увеличение на намаления дебит е напълно приемливо, ако приетият дебит не надвишава стойносттаQ'I MAX, l/s (вижте Таблица 5.1). Трябва също така да се има предвид, че капацитетът на пълномащабната хидротурбина е по-голям в сравнение с геометрично подобен модел, което осигурява увеличаване на резерва на мощност.
2. Ефективността на пълномащабна хидротурбинаηТ се изчислява, като се използват следните формули за преобразуване (вижте L № 7, точка 7.5):
при наклони N 150 m
В нашия случай за изчисления ще използваме формулата за преизчисляване на втората група и в общи линии може да бъде представена като:
,
където ε = 0,25; γ = 5 и
По-долу е процедурата за преизчисляване на ефективността на турбини с твърда лопатка и турбини на Каплан.
Радиално-аксиални и витлови аксиални хидравлични турбини.
Като се знае максималната ефективност на моделаηM MAX, се определя максималната ефективност на естествената турбинаηT MAX. Обикновено разликата
се приемат за еднакви за всички режими, включително режима на проектиране. Тогава ефективността на пълната турбинаηТ = ηМ + Δη
Изчислената стойностηТ се замества във формулата
и посочете стойността на намаления дебит, при който турбината развива проектната мощност.
На ъгловата линия φ = const, минаваща през изчислената точка, да се намери максималната стойност на КПД на моделаηM MAX, който определя КПД на турбинатаηТ MAX за възприетия диаметър и да се изчисли корекцията за КПД
Намерената корекцияΔη се приема постоянна само за даден ъгъл на монтаж на лопатките и ефективността на пълномащабна турбина се изчислява в проектната точкаηТ = ηМ + Δη.
За да се определи ефективността на турбината при различни режими на работа, стойноститеηM MAX и корекциитеΔη се намират по подобен начин за всеки ъгъл на лопатките на работното колело.
Таблица 5.3. Определяне на корекцията на ефективността при различни ъгли на монтаж на лопатките на работното колело на лопаткова хидравлична турбина
3. След приемане на стойността на намалените обороти в изчислената точка на универсалната характеристика се изчислява скоростта на турбината
Ако стойността на среднопретеглената главаHCP. ВЗ В не е зададен, тогава се замества изчислената главаНР. Намаленият брой обороти на пълномащабна турбина в проектната точка е:
КорекциятаΔ n ′ I се определя за оптималния режим и се приема постоянна за всички точки на универсалната характеристика:
Ако корекциятаΔ n ′ I е по-малка от 3% от стойносттаn ′ I OPT, тя се пренебрегва. Намерената стойностn rpm се закръгля до най-близката по-висока синхронна стойност (Таблица 5.4). Синхронна честота на въртене на хидравличния агрегат, осигуряваща необходимата честота на токаf = p∙n /60 =50 херца присъответният брой двойки полюсиp на генератора е равен наn = 3000/p,rpm.
Таблица 5.4. Синхронна скорост на хидравличните агрегати (f =50Hz).
Напр. Броят на полюсите в скоби е нежелателен според технологията.
За да се оцени правилността на избора на стойностите на диаметъра и скоростта на хидравличната турбина, се прилагат точки към полето на универсалната характеристика на модела, определено от стойностите на намалените стойности:
И
иQ ′ I, съответстващи намаксималнииминималнимощности на турбинатаN при максимални HMAX и минимални HMIN напори (фиг. 5.2). Ако централната зона на универсалната характеристика е покрита достатъчно пълно, тогава изборът на диаметър и скорост е направен правилно. В противен случай трябва да се посочи различен диаметър или да се приеме различна скорост. Окончателната преценка за правилността на избора на параметрите на хидротурбината може да бъде направена само след изграждането на експлоатационната характеристика и изчисляването на нейната средна работна ефективност. Опцията за хидротурбинно оборудване, която осигурява максимална средна ефективност на работа, се счита за оптимална.
Фигура 5.2. Избор на диаметър и скорост на въртене на хидравличната турбина за дадените условия
4. За приетата проектна точка по универсалната характеристика на модела се намира стойносттаσМ, с помощта на която се изчислява височината на засмукване на турбината в този режим.
КорекциятаΔσ =σТ -σМ отчита увеличаването на коефициента на кавитация на турбината с увеличаване на нейния диаметър, както и известна разлика между пътя на потока на пълномащабна турбина и модела.
Най-високата височина на засмукване се получава, като правило,приизчислен напор, когато дебитът и скоростта на потока в пътя на потока са най-високи.
5. Скоростта на ускорение на агрегата зависи от хидравличните характеристики на работното колело и максималното налягане на турбината. Зададените ускоряващи обороти на моделаn ′ I Р се определят чрез специални тестове, според които се изчислява ускоряващата скорост на въртене на пълноразмерна турбина:
6. Аксиалната сила, възприемана от опорния лагер на хидравличния агрегат, се определя по формулата
къдетоKOS е коефициентът на хидравлична тяга;GРК — тегло на работното колело;GVA — тегло на единичния вал;GWP. - тегло на ротора на хидравличния агрегат; 1.1 е фактор, който отчита теглото на другите въртящи се части на турбината и генератора.
Стойностите на скоростта на ускорение и коефициентите на аксиална сила на номенклатурните работни колела се определят експериментално и са дадени в таблица. 5.1. В процеса на проектиране стойноститеnР иРОК се използват както за изчисляване на якостта на самата хидротурбина, така и за проектиране на хидрогенератора и опорния лагер.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо