г Э с, или Г )i д р О а Г р с г л г, ii x.-ipaKTcpubiMii его параметрами являются напор п мощность.

Напоры иа различных ГЭС изменяются в iiaipoKOM пределе от нескольких метров (кизкопапорныс ГЭС) до 700-1000 ы н более (высоконапорные ГЭС). .Мощность гидроагрегата может составлять и несмолько сотен киловатт и достигать 500-700 тыс. кВт, и даже более - крупные, сверхмощные гидроагрегаты.

На рнс. В-2 показан гидроагрегат с ннзконапорной турбиной прн вертикальной компоновке (вертикальное положение вала - оси

PiiC. В-1. Принципиальные схемы турбинной (а) и ii;icociioii (б) установок.

вращения). Подобные агрегаты установлены на каскаде волжских ГЭС (Рыбинская, Горьковская, Еол:кская имени В. И. Ленина, Саратовская), днепровских ГЭС (Каховская, Днепродзержинская, Кременчугская). Прн очень низких напорах -10-15 м в последние годы UHipoKo применяются горизонтальные капсульные агрегаты (рнс. В-3), которые установлены па Киевской, Каневской и других ГЭС.

На рнс. В-4 показан гпд1юагрегат со средненапорной турбиной, которая, как видно нз сравнения с рнс. В-2, существенно отличается от низконапориой. Такие агрегаты установлены на Пля-викской и Асуанской ГЭС. При ббльип1х напорах этп 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 Dj не превышает 1,5- 2,5 м (однако их мощность может составлять и несколько десятков тысяч кило-ьатт), у крупных турбин D, достигает 7,5-10,5 м, а их масса 800- 1500 т.

Гидротурбиностробние является сложной отраслью энергетического машиностроения. В СССР турбины разрабатываются и выпускаются Ленинградским металлическим заводом имени ХАИ

Рис. В-2. Вертика.чьный гидроагрега! с низконапориой турбиной.

/ - рабочее колесо ту1)0нпы; 2 - крышка турбины; 3 ~ вал; 4 - - п<л-регенератор.

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-

ные гидроэлектростанцпн иысококачественнымн турбинами, многие из которых по .своим размерам и мощности являются крупнейшими в мире, а также то, что значительное число наших турбин поставлено за границу, например для ГЭС Джердап (Югославия),

Рис. В-3. Горизонтальный капсульный гидроагрегат.

/ - рабочее колесо турбины; 2 - стальная капсула; 3 - гидрогенератор.

Асуанской (АРЕ), Евфратской (Сирия), Капивара (Бразилия), Джанпег (Канада), Клостерфосс, Внгеландс-Брук (Норвегия) и пр.

Следует отметить, что в дореволюционной России изготавливалось лишь небольшое число мелких турбин, да и особой потребности в них не было. Лишь после Великой Октябрьской социалистической революции, когда по инициативе В. И. Ленина был разработан, а в декабре 1920 г. на VHI Всероссийском съезде Советов был принят план ГОЭЛРО - государственный план электрификации России, предусматривающий строительство ряда крупных по тому времени ГЭС, возникла острая необходимость в создании собственного гидротурбиностроения. В 1924 г. на ЛМЗ была выпу-

щена первая гидротурбина мощностью 55 кВт. С тех пор эта отрасль непрерывно развивалась и достигла современного высокого уровня.

Насосы служат для перекачки жидкостей! и устанавливаются на насосных станциях или насосных установках, принципи-

Рис. В-4. Гидроагрегат со средненапорной турбиной.

/ ~ рабочее колесо турбыпи; 2 - крышка турбины; 3 - вал; - i идрогене ратор.

альная схема которых дана на рис. В-1, б. Для привода насосов применяются электродвигатели, но иногда, особенно для передвижных установок, используются и двигатели внутреннего сгорания.

Вода забирается (засасывается) насосом из нижнего бассейна (НБ) и по напорному трубопроводу подается в верхний бассейн (ВБ). При этом подводимая к насосу механическая энергия двига-

* Машины, служащие для перекачки газов, называются компрессорами, воздуходувками, вентиляторами.

Введение

теля преобразуется в энергию жидкости, что и заставляет ее двигаться вверх по трубопроводу.

В гидротехническом строительстве насосы используются очень широко. Они устанавливаются на насосных станциях для переброски стока в системах ирригации и водоснабжения. Например, на канале Иртыш - Караганда длиной около 450 км сооружено 22 насосныестанции суммарной мощностью 350 тыс. кВт, которые способны поднимать около 2 млрд. м' воды в год на высоту 470 м. Четыре насосные станции Каршинского канала подают до 200 м*(с воды на высоту до 100 м.

Большое число сверхмощных насосов потребуется для осуществления планируемой переброски части стока северных и сибирских рек в южные районы. Мощные насосные станции имеются на судоходных каналах, например на канале имени Москвы, на канале Волга-Дон.

Крупные насосные установки необходимы для тепловых и атомных электростанций, где они входят в системы охлаждения, циркуляционные, питательные и конденсатные.

Большое значение имеют насосы и в процессе возведения гидротехнических сооружений, где они обеспечивают водоснабжение, водоотлив из котлованов и понижение уровня грунтовых вод. Специальные насосы - грунтовые, служащие для перекачки смеси воды с грунтом - пульпы, широко используются для разработки и транспорта грунта.

Обратимые гидромашины, или насосотур-б и н ы, появились сравнительно недавно, но получают все большее развитие в связи с интенсивным строительством гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), предназначенных для выравнивания графика нагрузки энергосистем. В ночные часы, когда в энергосистеме имеется избыток мощности, агрегаты ГАЭС работают в насосном режиме (схема на рис. В-1, б) и аккумулируют энергию, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний, а в часы максимума нагрузки - пика они включаются в турбинный режим (схема на рис. В-1, а).

В СССР строительство ГАЭС только начинает развиваться: работает Киевская ГАЭС мощностью 200 МВт, сооружаются Загорская ГАЭС (6 агрегатов по 200 МВт) и Кайшядорская (8 агрегатов по 200 МВт). В Западной Европе, в США и Японии эксплуатируется более 30 мощных ГАЭС и строительство их продолжается весьма интенсивно.

Технический прогресс в гидромашиностроении был бы невозможен, если бы оно не базировалось на широких научных исследованиях, которые проводятся в заводских и в специализированных научно-исследовательских лабораториях и институтах. Ведущим в области насосов является Всесоюзный научно-исследовательский институт гидромашиностроения (ВНИИГидромаш.) Исследовани-

Введение

ями гидротурбин занимается Центральный котлотурбинный институт имени И. И. Ползунова (ЦКТИ). Значительный объем важных исследований, направленных на совершенствование турбин и насосов, проводится в вузах: Ленинградском политехническом институте имени М. И. Калинина (ЛПИ), Московском энергетическом институте (МЭИ), Московском высшем техническом училище имени Н. Э. Баумана (МВТУ), Московском инженерно-строительном институте имени В. В. Куйбышева (МИСИ), Харьковском политехническом институте (ХПИ) и в других вузах.

Важные исследования гидромашин в комплексе с гидротехническими сооружениями проводятся в научно-исследовательском секторе Гидропроекта и во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники имени Б. Е. Веденеева (ВНИИГ).

Для становления и развития гидромашиностроения, так же Как и для авиации, огромное значение имели теоретические работы проф. И. Е. Жуковского и исследования проф. С. А. Чаплыгина. Большой вклад в развитие отечественного гидромашиностроения внесли академик И. Н. Вознесенский, проф. И. И. Куколевский, проф. Н. М. Щапов, проф. А. А. Ломакин, проф. Г. Ф. Проскура. Много сделали для развития современного гидромашиностроения проф. В. С. Квятковский, чл.-корр. АН СССР Н. Н. Ковалев, проф. С. С. Руднев, проф. Г. С. Щеголев.

Сейчас основными задачами в области гидромашиностроения являются: дальнейшее улучшение энергетических показателей турбин и насосов, повышение надежности их работы, снижение стоимости оборгдования и сооружений, уменьшение эксплуатационных расходов, совершенствование систем автоматизации и управления.