Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
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

общие размеры и масса обратимой гидромашины [формулы (7-3) и (7-411 Однако при этом быстро растет требуемое заглубление. Оптимальное решение выявляется в результате технико-экономического* анализа.

16-3. КРУГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛОПАСТНОЙ ГИДРОМАШИНЫ

Приведенное рассмотрение показывает, что обратимые гидромашины работают в широком диапазоне режимов. Однако и обычные насосы могут проходить широкий диапазон режимов и попадать в турбинный режим, если при работе отключится от сети электродви-

--~~


тпр

Рис. 16-3. Кругоиая характеристика радиально-осевой гидромашнны.

гатель и под действием напора насос изменит направление вращения. Таким образом, изучение работы гидромашин? широкой области режимов представляет важную для практики1адачу. , Наиболее полное представление о возможных режимах работы гидромашины дает так называемая круговая характеристика, показанная на рис. 16-3. Она построена в координатах п (частота вращения) и Q (расход радчально-осевой машины данного

16-4. виды ОБРАТИМЫХ ГИДРОМАШИН и их УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Наиболее широкое применение в ГАЭС в настоящее время получили радиально-осевые обратимые гидромашины (ОРО). Имеется некоторое число ГАЭС и с диагональными поворотно-лопастными обратимыми гидромашинами. Могут использоваться и осевые обратимые гидромашины.

В качестве характерного показателя типа обратимой гидрома-, шины можно принять его коэффициент быстроходности п^, определяемый в турбинном режиме по (3-38) или (3-39) для номинальной мощности и расчетного напора. На рис. 16-4 показано поле H-risi, на котором нанесены точки, соответствующие обратимым машинам ряда современных ГАЭС. Из приведенных данных следует, что радиально-осевые обратимые гидромашины (ОРО) применяются в диапазоне напоров 80-600 м, диагональные поворотно-лопастные гидромашины (ОД) используются при напорах менее 100-120 м. Имеющиеся опытные данные позволяют дать зависимость для определения fist для расчетных условий турбинного режима

1150 - 1600

51 =

0,4

(16-12)

диаметра при постоянном открытии направляющего аппарата). При этом условие подобия режимов представляется соотношением

- = const п

и, следовательно, каждый луч, проходящий через начало координат, характеризует свой режим (например, на каждом луче сохраняется к. п. д.).

На характеристике показано изменение к. п. д, т) и напора Я во всех четырех квадрантах. Четко выделяются следующие группы режимов: турбинный прямой (/ квадрант) - участок р-Ь, точка а - оптимальный турбинный, насосный прямой ( / квадрант) - участок k-m, точка / - оптимальный насосный, обратный насосный - участок d-e (работает как насос, но с обратным вращением рабочего колеса), обратный турбинный, участок g-h. Между этими четырьмя рабочими режимами находятся четыре тормозные режима (энергия затрачивается, а полезной работы нет).

Все восемь режимов реально существуют только в установках, где напор может действовать с одной или с другой стороны, например в приливных электростанциях (ПЭС). В ГАЭС, в которых отметка ВБ всегда выше отметки НБ, т. е. напор имеет один знак, возможны лишь один турбинный режим, два насосных и два тормозных режима.



м

еоо

60 60

н

\ 1 1

о Радиальна-асеОые

ч

Z .Диагональные

к

= 1150

\/Г= 1600

ч

ч

60 во 100 150 гоо 300 ш еоо

В настоящее время осевые гидромашины, за исключением приливных электроотанций ПЭС, в обратимых режимах практически не используются. Однако в дальнейшем такая перспектива имеется в связи с возможностью переоборудования некоторых низконапорных ГЭС в ГЭС-ГАЭС с целью повышения их роли в покрытии пика графика нагрузки энергосистемы, а также в связи со строительством крупных систем переброски стока с мощными агрегатами на небольшие напоры, которые могут использоваться не только как потребители, но и с целью выравнивания графика нагрузки энергосистемы как потребители-регуляторы.

При напорах выше 500-600 м в современных ГАЭС применяют трехма-шинные агрегаты с ковшовыми турбинами (активными) и многоступенчатыми насосами. Однако процесс продвижения обратимых гидромашин в область более высоких напоров непрерывно продолжается. При этом возможны различные пути. Один - повышение напора радиально-осевой обратимой гидромашины. Из формулы (16-2) следует, что с увеличением напора должна расти и окружная скорость колеса. Например, чтобы получить Я„ = 1000 м окружная скорость должна составлять 135- 150 м/с. С увеличением быстро растут напряжения в рабочем колесе, повышается относительная скорость течения, что способствует возникновению динамических воздействий и кавитации.

Другой путь повышения напора обратимых гидромашин - это применение многоступенчатых гидромашин. В этом направлении сейчас также ведутся интенсивные работы (см. рис. 17-6).

Универсальные характеристики обратимых гидромашин рассмотрим на примере радиально-осевой гидромашины с п„ 250 об/мин, предназначенной для напоров примерно до 110 м (рис. 16-5). Характеристика дана в приведенных параметрах nj и Qj для всех четырех квадрантов, причем нанесены линии открытия направляющих лопаток (указаны для модели диаметром 362 мм), линии приведенных моментов на валу М\,а также некоторые линии к. п. д.

Имея связь между мощностью N, кВт, частотой вращения п, об/мин, и моментом на валу М, кН-м по (6-4)

9,55

Рис. 16-4. Область использования современных обратимых гидромашин.

рззг = 1.5 1,7, т. е. значительно меньше, чем у турбин соответствующей быстроходности.

В области турбинного режима с уменьшением nj от


Рис. 16-6. Расходная, моментная и напорная характеристики ОРО гидромашины.

ipaar приведенный момент Mj непрерывно возрастает и лишь при относительно малых значениях nj начинает убывать. С переходом в режимы противотока Mj довольно быстро убывает, достигая своего минимума в точке nj д, т. е. там, где линия Оо пересекает вертикаль Qj == 0.

Подбор обратимых гидромашин и определение фактических значений подачи, к. п. д. мощности в насосном режиме производить по приведенной характеристике неудобно. Для этого нужно построить эксплуатационную расходную характеристику для принятых значений частоты вращения п и диаметра D. Пересчет от приведенных параметров производится с помощью формул подобия (3-34) и (3-35). В результате получаем:

Н=(-\ (16-15)

парата мало влияет на подачу (расход) и мощность радиально-осевой обратимой гидромашины.

В насосном режиме максимум к. п. д. соответствует Qj = 520 л/с

и п[ = 97 об/мин.

С целью большей наглядности на рис. 16-6 построены кривые только для одного открытия flo = const. Здесь на общей оси ординат п[ представлены зависимости Q[ = f (nj) и Af j = fi (nJ). Полезно выделить некоторые особые точки. Это nj - оптимальная приведенная частота турбинного режима, - разгонная частота вращения. Отношение

разг = % (16-14) I опт

дающее коэффициент разгона, является важным показателем. Для радиально-осевой обратимой гидромашины разг зависит от быстроходности и для = 140 250 об/мин k



(16-16)

На рис. 16-6 показана перестроенная напорно-расходная характеристика, причем масштаб оси Q связан с Q\ коэффициентом TiD*. С целью наглядности даны точки 1-4 на линии в области насосных режимов и соответствующие точки /, 2-4 на линии Q-Н. Смещение этих точек, относительно исходных вызывается влиянием роста п\ в (16-16).

В заключение остановимся на некоторых особенностях подбора обратимых гидромашин. Как видно из характеристики на рис. 16-5, в зоне насосных режимов линии идут с малым уклоном и это указывает на то, что изменение п' резко сказьшается на величине приведенной подачи QJ. Следовательно, при всех условиях необходимо обеспечить, чтобы п\ были не ниже требуемых для насосного режима, например для данной характеристики 92-100 об/мин.

Учитывая, что

а в турбинном режиме

п

tPi

где п„ и Пт -частота вращения; и Я„-напор в турбинном и насосном режимах, находим:

J n V Ят

(16-17)

при одинаковой частоте вращения п„ = п^, если принять HJH = 1,06, для данной характеристики получим диапазон rtj, равный 95-103 об/мин. Как видно, оп лежит значительно выше оптимума для турбинного режима, что приводит к снижению к. п. д. Это является одной из особенностей характеристик радиально-осевых обратимых гидромашин.

Обеспечить совпадение оптимумов по к. п. д. в насосных и турбинных режимах, как видно из (16-17), можно применением двигателей-генераторов с различной частотой вращения п^. < п„. Такие двухскоростные двигатель-генераторы установлены на нескольких ГАЭС (например, на ГАЭС Ава-Спин в Швейцарии, = = 500 об/мин, Пт = 375 об/мин). Но поскольку они имеют большие

размеры, более высокую стоимость и худшие энергетические показатели, они применяются редко.

Обычно частота вращения в обоих режимах одинакова = п^, а оптимальные условия работы стремятся обеспечить разработкой соответствующей формы проточного тракта обратимой гидромашины.

ГЛАВА СЕМНАДЦАТАЯ

КОНСТРУКЦИИ ОБРАТИМЫХ ГИДРОМАШИН 17-1. РАДИАЛЬНО-ОСЕВЫЕ ОБРАТИМЫЕ ГИДРОМАШИНЫ

Характерным примером применения радиально-осевых обратимых гидромашин для относительно небольших напоров является ГАЭС Далешице (ЧССР), построенная в 1976 г. Гидромашина этой


Рис. Л7-1. Радиальио-осевая обратимая гидромашина ГАЭС Далешице.

ГАЭа(рис. 17-1) имеет следующие параметры: напоры 93,0-частоте вращения 136,3 об/мин, мощность в турбинном 104 МВт и в насосном 115 МВт, подача 137,5 м'/с.

-67,4 м, режиме

Как видно из к радиально-осевым

рис. 17-1, общее конструктивное решение близко т турбинам (см. рис. 2-26, 2-30). Рабочее колесо /



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

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95