Изучение курса Гидравлические машины является важной составной частью подготовки инженера-гидротехника, которому в практической деятельности, при проектировании и строительстве, а также при эксплуатации гидроэлектростанций, насосных установок и станций, гидроаккумулирующих электростанций и других гидротехнических объектов необходимо решать вопросы, связанные с подбором, установкой и использованием гидравлических турбин и насосов. Основой для составления данного учебника послужил многолетний опыт чтения курса Гидравлические машины на факультете гидротехнического строительства Московского инженерно-строительного института имени В. В. Куйбышева. Это определило его содержание и структуру.

В учебнике дается описание устройства и конструкций гидравлических турбин, насосов и обратимых гидромашин, наиболее широко используемых в гидротехническом строительстве. Теория рабочего процесса, т. е. кинематика и динамика жидкости в гидравлических машинах, рассматривается лишь в объеме, необходимом для понимания условий их работы и обоснования основных расчетных зависимостей. Большее внимание уделяется номенклатурам турбин, насосов и обратимых гидромашин, их характеристикам, способам подбора, определению их основных параметров, выявлению эффективности и технико-экономических показателей. В необходимом объеме рассмотрены вопросы монтажа и условий эксплуатации гидромашин.

Проектирование геометрии проточной части гидромашин, расчеты их элементов на прочность, технология изготовления, т. е. проблемы, составляющие предмет изучения инженеров-механиков, здесь не затрагиваются.

Учебник состоит из трех разделов, посвященных турбинам, насосам и обратимым гидромашинам (насосотурбннам), причем первые два раздела практически автономны, т. е. могут изучаться раздельно. Такое построение обеспечивает большее удобство использования книги для различных специальностей и специализаций.

Книга содержит значительное количество чертежей и графиков, в нее включены наиболее важные количественные данные, а также отдельные числовые примеры. Это сщ)собствует углубленному изучению курса, облегчает курсовое и дипломное проектирование и делает ее полезной для специалистов, связанных с использованием гидравлических машин.

Большую ПОМОЩЬ оказали сотрудники кафедры гидравлических машин Московского энергетического института: проф. доктор техн. наук Г. В. Викторов, доценты кандидаты техн. наук А. П. Соколов, О. А. Вербицкая и А. Н. Машин, внимательно прочитавшие рукопись и сделавшие полезные замечания и предложения. Ряд рекомендаций был внесен канд. техн. наук Л. А. Золотовым. Эти замечания с благодарностью приняты автором и учтены при подготовке учебника к изданию.

Все пожелания по книге просьба направлять по адресу: 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, изд-во Энергия .

Доктор техн. тук проф. Г. И. КРИВЧЕНКО

Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы, принятыми на XXV съезде КПСС, предусматривается . . . продолжать сооружение преимуш,ественно крупных гидроузлов, позволяюш,их комплексно решать задачи производства электроэнергии, орошения земель, обеспечения водой городов и промышленных предприятий, развития судоходства и рыболовства, предотвраш,ения наводнений. .

Будет завершено строительство и войдут в эксплуатацию на полную мощность Усть-Илимская, Зейская, Нурекская,-Ингурская и другие гидроэлектрические станции (ГЭС), должны быть введены под нагрузку первые агрегаты крупнейшей Саяно-Шушенской ГЭС, развернуто строительство Бурейской, Рогунской, Колымской, Шамхорской и многих других ГЭС. Предусматривается строительство первых крупных в СССР гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) - Загорской и Кайшядорской. Разрабатываются проекты и ведется подготовка к строительству крупнейших водохозяйственных объектов систем переброски части стока северных рек в бассейн р. Волги и переброски части стока сибирских рек в Среднюю Азию и Казахстан, что позволит комплексно решить проблемы орошения, энергетики, водоснабжения и целого ряда других важных задач. Интенсивно развивается строительство оросительных систем, включающих мощные насосные станции.

Осуществление всех этих огромных программ требует большого количества разнообразных по типам, параметрам и конструкциям гидравлических машин, в основном турбин и насосов.

Гидравлические турбины^ предназначаются для установки на гидроэлектрических станциях, где они служат для привода электрических генераторов. Принципиальная схема гидроэлектростанции показана на рис. В-1, а. Вода из верхнего бьефа (ВБ) по напорному водоводу подводится к турбине и из нее выпускается в нижний бьеф (НБ). В турбине энергия воды преобразуется в механическую энергию вращения вала, от которого приводится во вращение ротор электрогенератора (гидрогенератора), преобразующий механическую энергию в электрическую. Электрическая энергия по ЛИНИЯМ электропередачи передается в районы потребления, иногда на очень дальние расстояния - до 1000 км и более. Турбина, соединенная с генератором, представляет агрегат

Поскольку настоящий учебник посвящен только гидравлическим турбинам, в дальнейшем слово гидравлические опускается.

ГЭС, или гидроагрегат, и характерными его параметрами являютсй напор и мощность.

Напоры на различных ГЭС изменяются в широком пределе - от нескольких метров (низконапорные ГЭС) до 700-1000 м и более (высоконапорные ГЭС). Мощность гидроагрегата может составлять и несколько сотен киловатт и достигать 500-700 тыс. кВт, и даже более - крупные, сверхмощные гидроагрегаты^

На рис. В-2 показан гидроагрегат с низконапорной турбиной при вертикальной компоновке (вертикальное положение вала - оси

Электрикская энергия

Электрическая энергия

Напорный , водоВод^

трубопродод

Турбина

Рис. В-1. Принципиальные схемы турбинной (а) и насосной (б) установок.

вращения). Подобные агрегаты установлены на каскаде волжских ГЭС (Рыбинская, Горьковская, Волжская имени В. И. Ленина, Саратовская), днепровских ГЭС (Каховская, Днепродзержинская, Кременчугская). При очень низких напорах -10-15 м в последние годы широко применяются горизонтальные капсульные агрегаты (рис. В-3), которые установлены на Киевской, Каневской и других ГЭС.

На рис. В-4 показан гидроагрегат со средненапорной турбиной, которая, как видно из сравнения с рис. В-2, существенно отличается от низконапорной. Такие агрегаты установлены на Пля-винской и Асуанской ГЭС. При больших напорах эти турбины применяются со стальными подводящими камерами круглого сечения, например на Братской,. Красноярской, Усть-Илимской, и будут установлены на Саяно-Шушенской, Рогунской ГЭС и других.

Основным определяющим размером турбины считается диаметр рабочего колеса Di, показанный на рис. В-2 и В-4. К мелким относятся турбины, у которых не превышает 1,5-2,5 м (однако их мощность может составлять и несколько десятков тысяч кило-, ватт), у крупных турбин достигает 7,5-10,5 м, а их масса 800- 1500 т.

Гидротурбиностровние является сложной отраслью энергетичв-ского машЕносгроения. В СССР турбины разрабатываются и выпускакугся Ленинградским металлическим заводом имени ЛАП

Рис. в-2. Вертикальный гидроагрегат с низконапорной турбиной.

/ - рабочее колесо турбины; 2 - крышка турбины; 3 - вал; i - гидрогенератор.

съезда КПСС (ЛМЗ) и Харьковским турбинным заводом имени С. М. Кирова (ХТГЗ). Эти заводы имеют необходимое, уникальное по размерам станочное оборудование, специальные конструкторские бюро и исследовательские лаборатории.

О высоком уровне отечественного гидротурбиностроения свидетельствует то, что оно обеспечивает все строящиеся отечествен-