Графоаналитический расчет бетонной спиральной камеры таврового сечения

Бетонные спиральные камеры большей частью имеют тавровые поперечные сечения (рис. 7.5), так как при этом обеспечивается более удобное производство строительных работ.

Для бетонных спиральных камер в практике отечественного турбиностроения угол охвата φ_СП = 180 ÷ 225°, чаще всего φ_СП = 180.

Выбор соотношений размеров m и n (рис. 7.5) определяется конструкцией подводной части гидроэлект­ростанции и турбинного оборудования. С точки зрения гидравлики нет препятствий к выбору любых соотношений m и n в пределах от m= b — b₀ и n = 0 до m = 0 и n = b — b₀.

При n = 0 спиральная камера получает развитие вниз относи­тельно направляющего аппарата турбины. Это уменьшает объем бетона в массиве подводной части и освобождает пространство меж­ду перекрытием спиральной камеры и полом машинного зала, ко­торое может быть использовано для вспомогательного оборудова­ния гидроэлектростанции. При такой форме спиральной камеры, в частности, удобно размещаются шахты сервомоторов направляю­щего аппарата. Поэтому выгодно принимать n = 0, кроме тех слу­чаев, когда подводная часть станции используется для водосброс­ных галерей. В этом случае сечение спиральной камеры должно развиваться вверх.

Рисунок 7.10. Тавровое сечение бетонной спиральной камеры

с плоским потолком, n = 0

Необходимые при проектировании размеры диаметров располо­жения осей лопаток направляющего аппарата D₀, входных D_а и выходных D_b кромок статорных ребер (рис. 7.5 и 7.10) даны в таблице 7.3. Построив входное сечениеABGHDC (рис. 7.11), через которое пропускается расход Q_ВХ со средней скоростью v_C, пере­ходят к определению положения в плане других сечений спирали.

Рисунок 7.11. К расчету спиральных камер, имеющих радиальные се­чения тавровой формы. Вершины наружных углов лежат на кри­вых AG и СН.

Изме­нение сечений производится законо­мерно, так, чтобы вершины наружных углов лежали на прямых AG и СН (рис. 7.11) или на кривых AG и СН (рис. 7.11). Обычно задают зависимость между размером а сечения и его высотой по параболическому закону, причём для части сечения, рас­положенной выше направляющего аппарата — по кубической пара­боле, а для части, расположенной ниже направляющего аппара­та — по квадратичной параболе.

Таким образом:

для верхней части сечений: n = к₁ ∙а³

для нижней части сечений: m = к₂ ∙а²

Здесь коэффициенты к₁ и к₂ определяются по заданным размерам входного сечения: к₁ = n_ВХ / а³_ВХ; к₂ = m_ВХ / а²_ВХ.

Аналитический расчет спиральных камер с тавровыми радиальными сечениями. При простых формах радиальных сечений спиральной камеры, например с сечениями тавровой формы (рис.7.11) J_i может быть определен аналитически, а именно для любого сечения i:

Здесь: m = ( r_k – r_a)ctgγ, и n = (r^I_k – r_a)ctgδ, следовательно:

Для спиральных камер с плоским потолком n = 0 и r^I_k = r_a, поэтому для них справедливо выражение:

Задаваясь углом r_i (как правило с шагом 0.3 ÷ 1.0 м) и расчитывая радиус φ_i можно изобразить зависимость φ_СП = f (R_i) и в конечном итоге построить очертание спиральной камеры.

В определение величины J_i входит постоянный член - , остальные данные расчета сводятся в таблицу:

Таблица 7.3