Главная -> Гидравлические машины: турбины и насосы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 При напорах более 50 м бетонные спиральные камеры снабжаются стальной облицовкой из листов толщиной 10-16 мм. Эта облицовка в основном служит противофильтрационной защитой, но учитывается при расчете конструкции на прочность. Она должна быть хорошо заанкерена в бетон. При проектировании гидроэлектростанций приходится рассматривать возможность изменения форм и paisMepoe турбинных камер А-А
Рис. 4-9. Бетонные турбинные камеры. с целью ИХ лучшей увязки с компоновкой блока здания ГЭС и со строительными конструкциями. Одним из важных параметров является ширина турбинной камеры В^. Относительное значение где Di - диаметр рабочего колеса, в зависимости от расчетного напора Яр показано на рис. 4-10. Здесь же даны точки, соответствующие некоторым ГЭС. Как видно из рисунка, разброс получается довольно большой, особенно для бетонных турбинных камер. Это связано в основном с различием форм поперечного сечения. Выбор формы и определение габаритов турбинных камер производится на основании гидравлического расчета. Поскольку турбинная камера непосредственно примыкает к статорному кольцу, то необходимо знать его размеры, характери- зуемые относительными высотой bo диаметрами расположения входных и выходных кромок колонн D . вх и D . вых (см- рис. 4-5 и 4-9). Высота \ дается на габаритных чертежах турбин и зависит от их типа. Размеры статора изменяются не столь сильно. Для турбин с бетонными камерами D .3x= 1.5-1.55 />ст.вых=1.3-Ы,35, большие значения при < < 4,0 м. Для турбин с м е-таллическими спиральными камерами D . зх= 1.551,64
= 1,331,37, 70 15 го 30 <fO 60 80 100 150zoo 300 Рнс. 4-10. Зависимость ширины турбинной камеры от напора. большие значения для < 3,2 м. Кроме того, для напоров выше 100 м оба диаметра увеличиваются на 0,03-0,07. Исходным положением для гидравлического расчета турбинной камеры является равномерное поступление расхода в статор и в Рис. 4-11. К расчету металлической спиральной камеры. направляющий аппарат по его периметру. Отсюда следует, что расход Q<p, проходящий через данное сечение спирали, определяемое углом ф (рис. 4-11), будет выражаться формулой (4-2) Здесь Q - полный расход турбины, а ф - угол, отсчитываемый от конца зуба спирали. Расход во входном сечении спиральной камеры равен: qJPoxb 360° (4-2) Определение размеров сечений спиральной камеры производится на основании одной из двух гипотез: 1) по заданным значениям средней окружной компоненты 7 0,3 *5 -70°!
Рис. 4-12. Закон убывания средней скорости в спирале. 10 15 го iOtO GO 80 100 150200 300 м BOO Рис. 4-13. Зависимость средней скорости во входном сечении спиральной камеры от напора. скорости течения Vucp, 2) по заданному направлению скорости течения на выходном диаметре статора D. вых. т. е. непосредственно перед входом на направляющий аппарат. Рассмотрим методы расчета, основанные на каждой из гипотез. 1. Расчет по средним значениям скоростей производят либо по закону постоянства средней скорости иср = сп.вх = const, где вх - средняя скорость во входном сечении спирали 0-0 (рис. 4111), либо по закону убывающей средней скорости =/(ф). причем Усп. ср убывает с уменьшением ф по графику на рис. 4-12. Значение средней скорости во входном сечении vn. вх желательно брать большим, так как это приводит к уменьшению размеров спиральной турбинной камеры, но в то же время при чрезмерном увеличении v, вх заметно растут потери (снижается к. п. д.) и сокращается пропускная способность турбины. Кривая у^п. вх = = / (Яр), где Яр - расчетный напор турбины, построенная на основании современного опыта, показана на рис. 4-13. Расчет спирали по убывающей средней скорости (рис. 4-12) позволяет на 10-20% (большие значения для бетонных камер) увеличить v, вх по сравнению с рис. 4-13 без ощутимого ухудшения энергетических показателей. Зная изменение средней скорости по длине спирали, можно найти соответствующую площадь меридианного сечения спиральной камеры Vu ср (Ф) 360 причем в случае у„ ср = const берут у„ р = сп. вх- (4-3) Рис. 4-14. Построение промежуточных сечений бетонных камер. Габариты металлической спиральной камеры с круглыми поперечными сечениями определяются достаточно просто: задаются различными значениями углов ф и для каждого угла по (4-3) вычисляются соответствующие площади и радиусы Окружности сечений вписываются так, что они касаются верхнего и нижнего статорных колец, как показано на рис. 4-11. Для бетонных спиральных камер сначала определяют угол охвата фохв (рис. 4-8) и по (4-3), приняв ф = ф^хв и у„ .р = сп. вх (рис. 4-13), вычисляют необходимую площадь входного сечения спирали Fn. вх- По условиям компоновки блока здания ГЭС выбирается форма поперечного сечения (рис. 4-9) и строится входное сечение. При этом учитывают следующие условия: V o < 2 2,5, = 15°, 62 = 25-30° (рис. 4-14). Необходимо принять общий способ построения промежуточных сечений. Он задается кривыми пересечения вертикальной стенки с потолком и дном. Возможны три варианта (рие. 4-14): а - равномерное сокращение высоты и ширины, б - более быстрое сокращение высоты не - более быстрое сокращение ширины. В плане форма в самая обжатая, форма б самая широкая. Иногда отметку потолка или пола спирали сохраняют неизменной. > 9> и ср убывающей^ -По Vacp = oonst 9>охв 1 9>г 9>з О'сг.в^ 3 7 вх Рис. 4-15. Графическое определение размеров бетонной спиральной камеры. Построение бетонной спиральной камеры удобно производить графическим способом, как показано на рис. 4-15. Задав фов (рис. 4-8) и найдя по (4-3) площадь .сп..х-360 исходя из условий компоновки блока здания ГЭС, выбирают форму и подбирают размеры входного сечения по площади f<,n. вх. по известным размерам статора (/? . вх и строят полученное сечение (вход на рис. 4-15, б) и, выбрав закон его изменения по длине (пунктирные линии), наносят несколько промежуточных сечений (/, 2, 3 . . .). Под сечением строят сдвоенный график (рис. 4-15, ё): / fq, ~ f (ф) по (3-4). Снося промежуточные сечения на этн кривые, находят соответственные величины Ri, , . . и ф^. Ф2 . . . , которые позволяют построить спираль в плане (рис. 4-15, а). Если требуется уменьшить размер входного сечения, то можно использовать закон убывающей скорости на угле около 45° (показано пунктиром на рис. 4-15, а). 2. Расчет спиральной камеры позаданному направлению скорости при входе в направляющий аппарат производят с учетом неравномерности распределения скоростей по сечению (подробнее-см. [28]). Прн входе в спираль, как видно из S-ст.вых Рнс. 4-16. к расчету спиральной камеры по заданному направленн! скорости перед направляющим аппаратом. рис. 4-16,а, поток обладает моментом скорости относительно центра 0. Это позволяет применить к потоку в спиральной иамере закон постоянства момента скорости (3-4), в соответствии с которым К (4-4) Коэффициент К постоянен. Согласно (4-4) эпюра распределения скоростей \)и (г) представляет собой гиперболу. Величину К можно определить по расходу с учетом (4-2) и рис. 4-16, б: (4-5) где b if) - высота, зависящая от г. Отсюда находим 360° (4-6) b{t) т |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |