2014-01-25
945
Назначение и классификация. Типы турбинных камер.
Турбинные камеры
Лекция 7.
Спиральная камера служит для подвода воды к турбине и формирования потока на входе в направляющий аппарат.
Она должно обеспечивать:
· равномерный подвод воды к направляющему аппарату при максимально возможной осевой симметрии потока;
· допустимые величины скоростей и углов атаки на входе в статор и направляющий аппарат при различных его открытиях, при которых потери энергии в спиральной камере и главным образом в направляющем аппарате минимальны;
· величину циркуляции (закрутки) потока, близкую к расчетной.
Кроме того, турбинная камера должна иметь минимальные размеры и простую конструкцию.
Установлено, что размеры и форма спиральной (турбинной) камеры влияют на потери энергии в ней и последующих элементах проточной части.
При увеличении размеров турбинной камеры энергетические характеристики турбины улучшаются. С другой стороны, размеры турбинной камеры определяют габариты блока агрегата, влияют на форму подводной части и стоимость здания ГЭС. В связи с этим при проектировании ГЭС выполняют технико-экономические расчеты ряда вариантов турбинных камер и всего здания и выбирают оптимальные размеры турбинного блока. Вместе с тем, конструкция турбинной камеры должна обеспечить также оптимальную компоновку турбины и вспомогательного оборудования и удовлетворять определенным строительным требованиям
|
|
|
В зависимости от величины напора и типа гидроэлектростанции
применяют различные типы турбинных камер:
1. Открытые камеры. При напорах Н = 3 ÷ 10 м и небольшой мощности агрегата применяют открытую камеру. Для равномерного подвода воды к направляющему аппарату при небольших потерях энергии, ширина турбинной камеры в этом случае должна быть достаточно большой В ≥ 4D1.
2. Кожуховая турбинная камера. С увеличением напора, размеров и мощности гидроагрегатов перешли к спиральным мерам, имеющим значительно меньшие размеры в плане. Кожуховая турбинная камера применялась ранее при небольших напора Н = 6 ÷ 25 м для турбин малой мощности.
3. Бетонная спиральная камера. Бетонная спиральная камера с неполным углом охвата и трапециевидной формой поперечных сечений нашла наибольшее применение (рис. 7.1) при малых и средних напорах Н = 3 ÷ 45 м. Рекомендуемые основные параметры: ширина в плане В = (2,4 ÷ 3,5) D1; угол охвата φ = 180 ÷ 270°.
Бетонная спиральная камера состоит из входной открытой части и спирального канала, характеризуемого углом φ. В месте соединения спирального канала с правой по направлению потока стенкой неспиральной части размещается так называемый зуб спирали. Первое по направлению потока сечение спиральной части называют входным сечением (рис. 7.1).
|
|
|
Рисунок 7.1. Бетонная спиральная камера с неполным углом охвата.
Угол охвата φ спиральной камеры отсчитывают от зуба до входного сечения. Спиральные камеры с неполным углом охвата имеют угол φ < 360°. Ширина спиральной камеры в плане зависит от типа турбины, угла охвата, принятой скорости во входном сечении спиральной части и его формы.
Для бетонных спиральных камер рекомендуется назначать угол спирали φ по таблице 7.1:
Таблица 7.1. Рекомендуемые углы охвата бетонных спиральных камер.
| Параметр | Турбины: осевые поворотно-лопастные | радиально-осевые | ||||||
| Напор м | 5÷15 | 20÷30 | 30÷40 | 40÷50 | 50÷70 | 60÷80 | 30÷45 | 40÷70 |
| φСП ◦ |
4. Металические спиральные камеры. Металлические спиральные камеры с круглыми сечениями (рис. 7.2) применяют при средних и высоких напорах Н = 150 ÷ 700 м.
Рекомендуемые параметры: В = (2,5 ÷ 4)D1; φ = 345 ÷ 360°.
Рисунок 7.2. Металлическая спиральная камера. Двухподводная спиральная камера.
5. Смешанные спиральные камеры. Смешанные спиральные камеры (из стали и железобетона) с передачей нагрузки на бетон для напоров Н = 200 ÷ 300 м и металлические двухподводные для напоров Н = 75 ÷ 170 м (рис. 7.2). Двухподводная спиральная камера позволяет значительно уменьшить диаметр входного сечения и толщину листа сварной спиральной камеры, что важно при изготовлении уникальных радиально-осевых гидротурбин большой мощности и размеров. Двухподводная спиральная камера применена на одной из опытных турбин Бухтарминской ГЭС.
6. Турбинные камеры капсульных гидроагрегатов для напоров Н = 3 ÷ 15 м имеют кольцеобразную форму с переходом на прямоугольное сечение водоприемника.
Области применения различных типов турбинных камер в зависимости напора показаны на рис. 7.3.
Рисунок 7.3. Области применения турбиных камер: I - открытые, II - кожуховые, III - спиральные бетонные, IV - спиральные металлические, V - с частичной пердачей нагрузки на бетон.
