Главная универсальная характеристика поворотно-лопастных турбин.
Поворотнолопастные турбины имеют двойное регулирование расхода, осуществляемое одновременным и согласованным поворотом лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса. Этим обеспечивается пологая рабочая характеристика, т. е. малые изменения к. п. д. при значительном изменении нагрузки на турбину. Испытание поворотно-лопастной турбины ведется на нескольких (4 ÷ 8) углах φ° установки лопастей рабочего колеса (рисунок 8.7), причем при каждом φ° = const в объеме, достаточном для построения пропеллерной характеристики (рисунок 8.8, б) описанным выше способом.
Рисунок 8.7. Положение лопастей рабочего колеса поворотно-лопастной турбины.
Отсчет углов φ° производится по периферийному профилю лопастей от φ = 0°, соответствующего углу, при котором произведен гидравлический расчет рабочего колеса. Этот угол теоретически должен соответствовать предполагаемому оптимальному к. п. д. турбины и на практике бывает к нему близок.
Таким образом, поворотно-лопастная турбина как бы совмещает в себе ряд пропеллерных турбин. Кривые η = const главной универсальной характеристики (рисунок 8.8) получаются как огибающие одинаковых значений к. п. д. этих пропеллерных характеристик.
 |
Рисунок 8.8. Схема построения главной универсальной характеристики поворотно-лопастной турбины.
Для построения их на плоскости Q′1, n′1 наносятся пропеллерные характеристики, которые должны иметь сетку кривых η = const и а0 = const с одинаковыми значениями указанных величин.
Кривые φ° = const на главной универсальной характеристике проводятся через точки касания огибающих и огибаемых кривых и представляют собой геометрическое место рабочих точек соответствующих пропеллерных режимов.
Таким образом, все рабочие режимы при одном угле установки лопастей рабочего колеса лежат на линии φ° = const.
Очевидно, что при n′1 = const и φ° = const турбина может работать только при одном Q′1.
Кривые постоянных открытий a0 = const, соответствующие работе турбины по комбинаторной связи, т. е. при лучшей по к. п. д. комбинации φ° и a0, наносятся по точкам пересечения заданных a0 с φ°= const пропеллерных характеристик.
Для примера укажем на кривую AВ (рисунок 8.8), проходящую через точки 1, 2, 3 и 4, соответствующую открытию направляющего аппарата а0 = 80 мм.
В лабораторной практике обычно применяют другой, более удобный способ построения главной универсальной характеристики поворотно-лопастной турбины, который заключается в следующем.
Как обычно испытывают модель турбины при нескольких (4 ÷ 8) углах установки лопастей рабочего колеса и для нескольких сечений частных пропеллерных характеристик при помощи линий n′1 = const строят кривые:
η =f1 (Q′1 ), а0 = f2 (Q′1 )
Затем проводят огибающие кривых η =f (Q′1 ) например, М – N (рисунок 8.9).
0 400 800 1200 1600 Q′1 л/с
Рисунок 8.9. Разрезы пропеллерных характеристик линиями n′1 = const.
Точки касания огибающих кривых и пропеллерных кривых η =f (Q′1) (комбинаторные точки А, В, С и т. д.) переносят на кривые а0 = f2 (Q′1 ).
Далее, значения φК; ηК и а0К комбинаторных точек для выполненных разрезов n′1 = const переносят на поле характеристики, пользуясь известными координатами Q′1 — n′1.
Точки равных значений φК и а0К соединяют плавными кривыми и получают линии равных открытий а0К и углов φК на поле главной универсальной характеристики (рисунок 8.10).
Выполняя разрезы огибающих η =f (Q′1) линиями η = const, строят линии равных к. п. д. в координатах Q′1 — n′1 главной универсальной характеристики (рисунок 8.10).
Рисунок 8.10. Главная универсальная характеристика модели поворотно-лопастной осевой гидротурбины (D1 = 460 мм, Н = 4 м)
Главная универсальная характеристика поворотно-лопастной гидротурбины действительна только при строгом соблюдении определенной зависимости между открытиями а0 и углами φ. Связь между величинами а0 и φ для натурной гидротурбины устанавливается при помощи комбинаторной зависимости φК= f (а0К, n′1 ).
На гидроэлектростанции турбина работает при различных напорах (в диапазоне НMAX ÷ HMIN), и для каждого напора необходимо построить комбинаторную зависимость, следуя которой сервомотор рабочего колеса будет разворачивать лопасти на нужный угол в зависимости от открытия направляющего аппарата.
Частота вращения для турбины постоянна и равна:
n′1 = nТ ·D1T / √H
следовательно, каждому напору Н соответствует своя комбинаторная кривая: φК= f (а0, Н)
Имея модельную универсальную характеристику, комбинаторные кривые можно построить следующим способом. Для этого, задаются несколькими значениями напора Н, для каждого находят свое значение n′1 по вышеприведенному выражению. Затем по найденным n′1 проводят сечение главной универсальной характеристики, при помощи интерполяции по линиям φ = const или a0 = const находят значения φК и а0К по которым строят кривые φК= f (а0) для каждой величины напора (рисунок 8.11).
Полученные кривые используют для построения кулачка комбинатора системы регулирования гидротурбины.
Рисунок 8.11. Комбинаторная зависимость φК = f (а0К) осевой поворотно-лопастной гидротурбины.
Таким образом, при регулировании поворотно-лопастных турбин требуется не только строго выдерживать зависимость между а0 и φ, но эта зависимость должна изменяться с изменением напора ГЭС.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 2706;