Содержание

 

1.    Классификация гидротурбин

2.    Использование различных типов гидротурбин в соответствии с напорами

3.    Применение гидротурбин в соответствии с напорами

4.    Новые типы гидротурбин и обратимые гидроагрегаты

5.    Заключение

Список используемой литературы

1.         Классификация гидротурбин

 

Гидравлической турбиной называется двигатель, преобразующий энергию движущейся воды в механическую энергию вращения его рабочего колеса. Из основного закона механики жидкости — закона Бернулли следует, что удельная энергия, т. е. энергия единицы массы, Н на входе в рабочее колесо составляет

,  (1)

на выходе из рабочего колеса

,  (2)

В зависимости от того, какие из трех членов уравнения Бернулли главным образом использованы в конструкции машины, различаются типы турбин.

Отданная водой рабочему колесу энергия равна разности энергий в потоке до и после рабочего колеса

.  (3)

Таким образом, вся энергия потока состоит из энергии положения z1-z2, энергии давления (образующих вместе потенциальную энергию), а также кинетической энергии .

Турбины, хотя бы частично использующие потенциальную энергию, называются реактивными. В таких турбинах

 (4)

и, следовательно, процесс преобразования энергии на рабочем колесе происходит с избытком давления. Кроме того, в рабочем колесе частично используется и кинетическая энергия потока.

Если в гидротурбинах используется только кинетическая энергия потока, то они называются активными.

В таких турбинах z1=z2, p1=p2, т. е. вода поступает на рабочее колесо без избыточного давления. Для достижения высокого КПД в них почти весь напор преобразуется в скорость.

Мощность турбины может быть выражена

NT=9,81QTHTηT (5)

В практике принято гидротурбины подразделять на классы, системы, типы и серии. Существует два класса гидротурбин: активные и реактивные.

Класс реактивных турбин объединяет следующие системы: осевые-пропеллерные и поворотно-лопастные, диагональные, поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины.

В класс активных турбин входят системы ковшовых, наклонно-струйных турбин и турбин двойного действия. Последние две системы не имеют столь широкого распространения, как ковшовые.

Каждая система турбин содержит несколько типов, имеющих геометрически подобные части и одинаковую быстроходность, но различающихся по размерам. Геометрически подобные турбины различных размеров образуют серию.

Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Низконапорными принято считать турбины, работающие при Н<25 м, средненапорными при 25<=Н<=80 м и высоконапорными при Н>80 м.

Турбины подразделяются на малые, средние и крупные.

К малым турбинам относятся те, у которых диаметр рабочего колеса D1<=1,2 м при низких напорах и D1<=0,5 м при высоких, а мощность составляет не более 1000 кВт.

К средним — те турбины, у которых 1,2<=D1<=2,5 м при низких напорах и 0,5<=D1<=1,6 м при высоких, а мощность 1000 <N<=15000 кВт.

К крупным турбинам относятся те, которые имеют D1 и N1 больше, чем у средних. Подчеркнем, однако, условность и историчность такого деления гидротурбин.

2.         Использование различных типов гидротурбин в соответствии с напорами.

Современное гидротурбостроение развивается с учетом следующих основных тенденций:

·           повышения экономичности и надежности в эксплуатации;

·           дальнейшего увеличения быстроходности гидротурбин с целью обеспечения требуемой расчетной мощности при меньших габаритах и весах гидроагрегатов, что обеспечивает снижение стоимости энергетического оборудования и здания ГЭС;

·           улучшения энергетических характеристик гидротурбин и повышения среднезксплуатационного КПД агрегатов при работе на нерасчетных нагрузках и напоре;

·           улучшения кавитационных характеристик с целью уменьшения разрушений проточной части и снижения отметки установки турбины по отношению к нижнему бьефу, что приводит к существенному уменьшению стоимости строительных работ по зданию ГЭС;

·           уменьшения пульсаций давления в проточной части (особенна за рабочим колесом радиально-осевой гидротурбины) и сопутствующих им вибраций агрегата;

·           дальнейшего роста единичных мощностей гидроагрегатов; применение на ГЭС мощных гидроагрегатов позволяет уменьшить их число, повысить КПД и снизить стоимость энергетического оборудования и здания.

Разработку высокоэффективного энергетического оборудования ведут в двух направлениях:

1.         Дальнейшее совершенствование проточной части, технико-экономических характеристик и увеличение быстроходности обычных типов гидротурбин — вертикальных осевых поворотнолопастных, радиально-осевых и ковшовых турбин.

2.         Разработка новых схем проточной части и конструкций гидротурбин с улучшенными энергетическими и кавитационными характеристиками.

В последние годы достигнуты большие  успехи  в  расширении диапазона применения обычных реактивных гидротурбин по напорам. ............