Выбор системы, типа гидротурбины и разработка эскиза турбинной установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
. Предварительно принимаем n?1p = n?1о по /Л.8/ табл. 1-4.
Полученное по формуле (7) значение округляется до ближайшего (большего или меньшего) синхронного значения частоты вращения nc, об/мин по /Л.8/ табл. 1-4.
Таблица 3
Частота вращения турбин.
Тип турбиныДля ПЛ D1, ммДля РО D1, мм55,34,254,5n?1p = n?1о, об/мин1001007979n, об/мин165155,6153144,2nc, об/мин166,7150150142,8
.7 Уточнение расчетной приведенной частоты вращения:
Для ПЛ
5
,3
Для РО (8)
,25
,5
где n, об/мин - принятое синхронное значение частоты вращения.
Таблица 4
Уточнение частоты вращения турбин
Тип турбиныДля ПЛ D1, ммДля РО D1, мм55,34,254,5n?1p10196,477,678,3
.8 Определение рабочей зоны турбины на универсальной характеристике:
Для ПЛ
5
,3
Для РО (9)
,25
,5
Для ПЛ
,3
Для РО (10)
,25
,5
Таблица 5
Рабочая зона выбранных типов турбин
Тип турбиныДля ПЛ D1, ммДля РО D1, мм55,34,254,5n?1max, об/мин103,598,679,580n?1min, об/мин979274,375
.9 Определение расчетной точки турбины на универсальной характеристике. Вычисляется произведение
Для ПЛ
5
,3
Для РО (11)
,25
,5
где N, кВт - номинальная мощность турбины по заданию;1, м - выбранное стандартное значение;р, м - расчетный напор. Далее определяется, в какой точке универсальной характеристики, расположенной на линии n?1р=соnst, произведение Q?1 и КПД модели ?м дает значение, полученное по формуле (11). Поиск ведется методом последовательных приближений.
Для найденной расчетной точки выписываем из универсальной характеристики значения расхода Q?1 , кпд модели ?м и коэффициента кавитации ?.
Таблица 6
Определение расчетной точки выбранных типов турбин
Тип турбиныДля ПЛD1, ммДля РОD1, мм55,34,254,5Q?1?м0,9450,841,321,18Q?1, м3/с0,1050,941,341,32?м0,8830,8870,80,82?0,3270,270,2440,235
.10 Определение высоты отсасывания
Для ПЛ
5
,3
Для РО (12)
,25
,5
где Н = Нр, м;
? - коэффициент кавитации турбины в расчетной точке (см. п. 1.9); отметка расположения рабочего колеса натурной турбины над уровнем моря (принимается ?НУр); ?Нs=1,5 м - дополнительное заглубление рабочего колеса, учитывающее неточности определения ? при испытаниях моделей, масштабный эффект и антикавитационный запас; ?Zx.пл- разность высотных отметок двух характерных плоскостей турбины: новой, относительно которой определяется Нs натурной турбины, и старой, относительно которой определялась Нsм при кавитационных испытаниях моделей. ?Zx.пл определяется следующим образом:
для осевых горизонтальных капсульных турбин (ПЛ-ГК) ?Zx.пл = - D1 /2;
для осевых вертикальных ПЛ - турбин (ПЛ-В) ?Zx.пл = 0;
для вертикальных ПЛД- и РО - турбин ?Zx.пл = bо /2.
Здесь bо - высота направляющего аппарата (НА) турбины, которая пересчитывается с модели
Для РО (12)
4,25
,5 (13)
где bо м - высота направляющего аппарата модельной турбины (указана на УХ, а также в /Л.8/ табл. 1-4); D1м - диаметр модели (указан на УХ, а также в /Л.8/ табл. 1-4).
Таблица 7
Высота отсасывания (допустимая) выбранных типов турбин
Тип турбиныДля ПЛD1, ммДля РОD1, мм55,34,254,5Нsдоп, м-14,6-10,9-7,81-7,15
.11 Высоты заглубления подошвы отсасывающей трубы относительно нижнего бьефа определяются так:
Для ПЛ
5
,3
Для РО
,25
,5 .
Причем значения:
высоты отсасывающей трубы h по /Л.8/ табл. 18;
высоты ;
высоты направляющего аппарата bо пересчитываются с модели.
.12 Сопоставление различных вариантов турбин и выбор оптимального
Данные расчетов по всем рассматриваемым вариантам турбин сводятся в табл. 8.
При определении ?н в расчетной точке (табл. 8, граф. 7) следует учесть поправку на масштабный эффект:
Для ПЛ
?н = 0,883 + 0,0419 = 0,9249
,3 ?н = 0,887 + 0,0426 = 0,9296 ,
Для РО (14)
,25 ?н = 0,8 + 0,035 = 0,835
,5 ?н = 0,82 + 0,0353 = 0,8553
где ?м - КПД модели в расчетной точке; ?? - определенная по формуле (5) поправка.
Таблица 8
№ вариантаМарка турбиныD1, мn, об/минНs, м?н о, %?н в расчетной точкеn?1p, об/минn?1о об/минВ, мhз, м12345678910111ПЛ5167-14,60,94390,924910110018,05252ПЛ5,3150-10,90,94430,929696,410019,13321,983РО4,25150-7,810,9530,83577,67916,716,634РО4,5142,8-7,150,95330,855378,37917,6816,56
Сравним различные варианты турбин:
Так как колебания напора ГЭС не очень велики, то можно выбрать РО турбины.
Вариант с РО турбинами при одинаковом числе агрегатов дает меньшую стоимость турбины и строительных работ.
РО колеса этого типа имеют самую большую быстроходность и большие значения кавитационных коэффициентов.
Сравнив два варианта РО турбин, выбираем РО 75 - ВМ - 425.
Так как D1 = 4.25 м - предпочтительнее выбрать турбину с меньшим диаметром рабочего колеса, так как это влияет на массу и размеры гидротурбины.
РО 75 - ВМ - 425 имеет высокую частоту вращения n = 150 об/мин. От частоты вращения n зависит масса и размеры генератора. Частота вращения ротора и рабочего колеса турбины при работе под нагрузкой всегда должны быть строго постоянными, равными синхронной частоте вращения.
Также выбранная турбина обладает высоким КПД. Лишь незначительно уступая КПД РО 75 - ВМ - 450.
HS = - 7.81 м - высота отсасывания характеризует положение турбины относительно уровня НБ. Может быть тем больше, чем меньше кавитационный коэффициент турбины.
Следовательно, РО 75 - ВМ - 425 обладает лу