2.5. Построение рабочих характеристик турбины

По данным таблиц 5 строятся рабочие характеристики турбины для четырех напоров, причем для построения:

h = f₁ (N) – данные из граф 7 и 9;

Н ^доп_s = f₂ (N) – данные из граф 10 и 11;

Q = f₃ (N) – данные из граф 8 и 9.

На рис. 1 показан пример рабочих характеристик турбины ПЛ20-В-600.

Рис.1. Рабочие характеристики гидротурбины ПЛ20-В-600 при n=100 об/мин.

Этап 3. Построение эксплуатационной характеристики турбины

Необходимо построить эксплуатационную напорно – мощностную характеристику турбины, используя для этого построенные рабочие характеристики, а также вспомогательные зависимости открытий направляющего аппарата a_o=f₄ (N) и углов установки лопастей рабочего колеса поворотно-лопастных турбин φ = f₅ (N).

3.1. Расчет зависимостей

Расчет зависимостей a_o = f₄ (N) и φ = f₅ (N) проводится на основании УХ турбины для четырех напоров. Данные расчетов следует свести в таблицы 6 и 7.

Таблица 6

Модель nI' = ____________(об/мин)				Натура Н =______м; k N =_______
№ точек	ao м, мм	h м	QI', м3/с		ao н, мм	N, кВт
1	2	3	4		5	6

Таблица 7

φ0	Модель nI' = ___________(об/мин)		Натура Н = _______м; k N = ________
	h м	QI', м3/с	N, кВт
1	2	3	4

3.2. Значения aoм, кпд и приведенного расхода

В графы 2, 3 и 4 таблицы 6 записываются значения открытий модели a_oм, КПД модели и приведенного расхода в точках пересечения горизонталей n_I^'=Const с изолиниями a_oм на УХ (значения h _м определяются интерполяцией).

3.3. Значения аoн натурной турбины

В графу 5 таблицы 6 записываются значения a_oн натурной турбины, рассчитываемые по формуле:

a_oн=a_oм*(D_0н/D_0м)*(z_0м/z_0н), (3.1)

где D_{0 м} и z_{0 м} - диаметр окружности расположения осей лопаток НА и число этих лопаток (указаны на УХ);

D_{0 н} и z_{0 н} – то же для натурной турбины, причем для ПЛ и РО турбин.

D_{0 н} = 1.2 * D ₁. (3.2)

Для ПЛД турбин значение D_{0 н} вычисляется в соответствии с данными УХ и округляется до ближайшего стандартного значения. Ряд стандартных значений диаметров получается путем умножения стандартных значений D₁, приведенных в таблице 2, на коэффициент 1,2.

Число лопаток z_{0 н} принимается в зависимости от значения D_{0 н} следующим образом:

• при D_{0 н} < 7 м, z_{0 н} = 20,

• при 7 ≤ D_{0 н} < 7 м, z_{0 н} = 24,

• при D_{0 н} ≥ 10 м, z_{0 н} = 28.

3.4. значение угла установки лопасти модели

В графу 1 таблицы 7 записываются значения угла установки лопасти модели, обозначенные на УХ. Эти же значения угла φ принимаются и для натурной турбины.

3.5. значения КПД модели и приведенного расхода

В графы 2 и 3 табл. 7 записываются значения КПД модели и приведенного расхода, определяемые на УХ в точках пересечения горизонталей n_I^' = Const с линиями угла установки φ (значения h _м определяются интерполяцией).

3.6. Мощность турбины

Мощность турбины в обеих таблицах определяется по формуле (2.4).

3.7. зависимости a_o и φ

Используя данные табл. 6 и 7, строят зависимости a_o = f₄ (N) и φ = f₅ (N) для четырех напоров.

3.8. эксплуатационная характеристика

В координатах N – H наносятся изолинии КПД турбины (8 – 10 кривых через 1 – 2 %), линии равных допустимых высот отсасывания Н ^доп_s (4 – 5 линий), линии равных открытий направляющего аппарата a_{o н} и линии равных углов установки лопастей φ. Для этой цели полученные графики соответствующих зависимостей рассекаются горизонтальными линиями и точки их пересечения переносятся на поле N – H (по значениям мощности при данном напоре). Соединяя точки равных значений соответствующих параметров получают эксплуатационную характеристику.

На Рис. 2 показана эксплуатационная характеристика турбины ПЛ20-В-600 при частоте вращения 100 об/мин.

На эксплуатационной характеристике наносится линия ограничения мощности, причем:

а) на участке от H _max до H _p линия ограничения, как правило, является вертикальной линией N = Const и соответствует номинальной мощности турбины (ограничение по генератору).

б) на участке от H_p до H _min линия ограничения является наклонной линией и соответствует постоянству одного из следующих параметров:

• a_{o н} = Const (ограничение по a_{o max});

• φ = Const (ограничение φ _max);

• Н ^доп_s = Const (ограничение по Н ^доп_{s min} ).

При этом ограничивающее значение принятого параметра соответствует его значению в «рабочей» точке и определяется из построенных графиков Н ^доп_s = f₂ (N), a_o = f₄ (N) и φ = f₅ (N) для Н_р и заданной номинальной мощности. Из этих же графиков определяется и N^*, которое соответствует линии ограничения при Н _min (Рис. 2).

Конструктивная реализация линии ограничения проще всего осуществляется при выполнении условий a_o = Const или φ = Const. Поэтому предпочтение следует отдавать этим параметрам.