Синхронная частота вращения

Определим частоту вращения по формуле

где Н= оптимальная приведенная частота вращения турбины, определяется с помощью масштабного коэффициента по формуле

где оптимальная приведенная частота вращения модели, максимальное значение КПД модели. Величины определяются по универсальной характеристики 69 мин^-1, .

где - диаметр и напор модельной турбины, которые указываются на универсальной характеристике.

По таблице 1.6 на стр. 21 [5] выбираем синхронную частоту вращения. При округлении принимаем ближайшее значение синхронной частоты. .

Для дальнейших расчетов необходимо найти поправки по КПД и по приведенной частоте вращения , учитывающие увеличение КПД и приведенных оборотов натурной турбины по сравнению с моделью за счет масштабного эффекта. Поправку на приведенный расход обычно не учитывают. В соответствии с рекомендациями номенклатуры поправку определяют по формуле:

Найденные поправки, вычисленные для оптимального режима, можно принять одинаковыми для всех режимов работы гидротурбины, т.е. ,

Пересчитаем величины установленной мощности и рабочего расхода турбины:

Зона работы гидротурбины

После расчёта и выбора диаметра и частоты вращения n проектируемой гидротурбины необходимо убедиться в правильности выбранных значений. Для этого на универсальную характеристику наносим зону работы проектируемой гидротурбины.

Зона работы ограничена по приведенной частоте вращения двумя горизонтальными линями, соответствующими минимальному и максимальному напорам, то есть линями:

Указанные линии соответствуют работе гидротурбины при заданных минимальном и максимальном напорах.

Координаты точки, соответствующие работе турбины при расчетном напоре и заданной мощности, определяются по формулам:

Аналогично определяются координаты точки, соответствующие работе турбины при максимальном напоре и заданной мощности:

Координаты точки А на универсальной характеристике соответствуют работе турбины при минимальном напоре, поэтому . Однако, как правило, при минимальном напоре турбина не дает заданную мощность. Поэтому приведенный расход в точке А нельзя найти по выше представленной формуле. Его определяют из условия равенства открытия лопаток направляющего аппарата при минимальном и расчетном напорах.

Чтобы найти на универсальной характеристике точку А, надо провести через точку Р линию а_о=const (либо линию, перпендикулярную .) до пересечения с горизонтальной линией .

При правильном выборе турбины полученная зона ее работы должна охватывать центральную часть универсальной характеристики (УХ) и с достаточно высокими значениями КПД.

Недопустимым является зона работы турбины, если она смещена вниз относительно центра УХ, т.к. в этом случае работа турбиныпри напорах, выше расчетного, характеризуется повышенной вибрацией агрегата. Для того, чтобы сместить зону работы в сторону повышенных приведенных оборотов, необходимо увеличить диаметр или приведенную частоту вращения рабочего колеса.

Высота отсасывания гидротурбины

Высоту отсасывания гидротурбины приходится опре­делять в связи с тем, что в гидротурбинах имеет место явле­ние кавитации. Кавитация играет важную роль при эксплуатации гид­ротурбин, в зависимости от степени своего развития она сопровождается следующими нежелательными последствиями:

1. кавитационными разрушениями деталей проточного тракта;

2. вибрациями агрегата и здания ГЭС, а также резким шумом;

3. ухудшением энергетических параметров, то есть снижением КПД и мощности.

Высоту отсасывания для любого режима работы целесообразно определять по формуле:

где:

- отметка расположения УНБ станции, м;

- напор турбины;

- коэффициент запаса, следует принимать в пределах 1,05-1,1[5] стр.29;

- кавитационный коэффициент турбины.

Расчет произведем в табличном виде.

Таблица 1. Высоты отсасывания РО 170

Н, м	σ	Кσ	Нs, м
144	0,111	1,1	–7,702	101,3
149,67	0,110	1,1	–8,230	100,8
151	0,107	1,1	–7,892	101,1

Получили отрицательную величину отсасывающей трубы. Это отрицательно скажется на стоймости работ, так как часть гидротурбины будет находится под землей и для вывода отсасывающей трубы на поверхность потребуется больше затратить материала, а следовательно возрастет стоимость работ.

Вычисляем отметку рабочего колеса гидротурбины:

Расчетное значение не должно превосходить заданной экономически целесообразной предельной величины высоты отсасывания , которая ориентировочно принимается, при обычном расположении здания ГЭС, равной: .

Выбираем наихудший вариант H_s=-8,23 м, 100,8 м.