Комплексное использование и охрана водных ресурсов - Юшманов О.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Коэффициент быстроходности современных турбин п5 изменяется от 2 до 1 200. Наибольшей быстроходностью обладают реактивные турбины, наименьшей—активные.
Быстроходность определяет еще один важный пока» затель — размеры турбины и генератора. В равных условиях более быстроходная турбина дает меньшие габариты агрегата. Сравнение габаритов рабочих колес гидротурбин разной быстроходности, подобранных для одних и тех же условий, показано на рисунке 3.9.
Схема установки с активной турбиной показана на рисунке 3.10. Ее рабочее колесо, выполненное в виде диска с насаженными на нем лопастями, располагается
Рис. 3.9. Основные размеры рабочих колес гидротурбин разной быстроходности при N= 1 кВт иЯ=1 и (размеры даны в см).
в воздушном пространстве над уровнем воды в нижнем бьефе. Вода к рабочему колесу подводится напорным трубопроводом, заканчивающимся соплом с регулирующей иглой. Поток поступает на лопасти в виде свободной струи под атмосферным давлением и располагает только кинетической энергией.
Рис. 3.10. Схема установки с активной (ковшовой) турбиной: а — схема установки; б — схема лопасти (ковша); 1 — напорный бассейн; 2 — турбинный трубопровод; 3 — сопло с регулирующей иглой; 4 — рабочее колесо; 5 — защитный кожух; 6 —* отводящий канал; 7 — отклонитель струи; 8 — диск рабочего колеса; 9 — нож ковша; 10 — вырез в ковше для пропуска струи через ковш, находящийся в неблагоприятном положении к струе.
Наиболее распространенной активной турбиной является ковшовая (рис. 3.10). Ее лопасти напоминают ковши, разделенные перегородкой с острой кромкой (ножом) на две части. Нож, плавно разрезая струю, исключает потери энергии на удар (обеспечивает безударный вход потока), чем повышает КПД турбины. Коэффициент быстроходности ковшовой турбины изменяется от 2 до 40 за счет изменения диаметра рабочего колеса. Если к одному рабочему колесу подвести несколько сопл, то быстроходность турбины возрастет в корень квадратный из числа сопл. Как самые тихоходные, эти турбины используют при высоких напорах: Н = 50...2 000 м.
Ковшовые турбины в нашей стране приняты на Храми I, Гизельдонской, алма-атинских I и II и ряде других деривационных ГЭС.
Реактивные турбины — более сложные машины. Их основными элементами являются рабочее колесо, направляющий аппарат, турбинная камера и отсасывающая труба. Рабочее колесо этих турбин полностью погружено в воду. Вращение колеса обеспечивается в основном за счет разности давления на рабочую и тыльную сторону лопастей.
Реактивные турбины подразделяются на следующие основные типы.
1. Радиально-осевые турбины (РО). Эти турбины имеют коэффициент быстроходности от 70 до 350 и используются при напорах от 15 (при малых размерах) до 500 м. Воду к этим турбинам обычно подводят напорным трубопроводом, который заканчивается спиральной турбинной камерой, откуда вода через направляющий аппарат поступает на лопасти рабочего колеса в радиальном направлении, сходит же с него в осевом. Отсюда следует название турбины. В нижний бьеф вода выходит через отсасывающую трубу. Схема установки с тихоходной РО турбиной показана на рисунке 3.11, с быстроходной— на рисунке 3.18. В зависимости от быстроходности форма рабочего колеса претерпевает изменения, показанные на рисунке 3.9.
Радиально-осевые турбины установлены на многих электростанциях страны с напорами более 50 м. Наибольшую мощность имеют турбины Саяно-Шушенской ГЭС (640 МВт), их диаметр Di = 6,5 м.
2. Пропеллерные турбины (Пр). Эти турбины (рис. 3.12) быстроходны (ns=350...800), применяют их при
Рис. 3.11* Схема установки с радиально-осевой турбиной;
1 — трубопровод; 2 — поворотное кольцо привода лопаток направляющего аппарата; 3 — лопатки направляющего аппарата; 4 — статорные колонны; 5 —спиральная турбинная камера; 6 — рабочее колесо турбины; 7 — отсасывающая тру* ба; 8 — отводящий канал.
малых напорах (3...20 м). Рабочее колесо турбины напоминает пропеллер (рис. 3.13, а). Поток проходит по рабочему колесу в осевом направлении, поэтому их называют еще осевыми. Число лопастей принимают 4...6. Недостаток таких турбин — резкое падение КПД при снижении нагрузки. Высокий КПД наблюдается в очень узком диапазоне мощностей (рис. 3.13, а). Поэтому, пропеллерные турбины применяют редко. Использование их целесообразно лишь при малоизменяющейся нагрузке или при большом числе агрегатов.
Рис, 3,12. Схема установки с пропеллерной турбииой в открытой турбинной камере:
1 — генератор; 2 — автоматический регулятор частоты вращения турбины; .3 — турбинная камера; 4 — крышка турбины; В — лопатки направляющего аппарата; 6 — поворотное кольцо привода лопаток направляющего аппарата;1 7 — втулка рабочего колеса; 8 — отсасывающая труба; 9 — отводящий канал.
3. Поворотно-лопастные турбины (ПЛ). Эти турбины внешне напоминают пропеллерные, но в отличие от последних лопасти ПЛ турбин в процессе работы могут поворачиваться вокруг своих осей (рис. 3.13,6). Поворотом лопастей турбина приспосабливается к новому режиму, обеспечивая безударный вход потока на лопасти, благодаря чему сохраняет высокий КПД при любой нагрузке. Ее рабочая характеристика представляет огибающую характеристик пропеллерных режимов (рис. 3.13,6). Число лопастей изменяется от 4 до 8. С увеличением числа лопастей быстроходность турбины снижается.
