Здание ГЭС


3. Расчет турбинной камеры и отсасывающей трубы

Тип турбинной камеры, служащей для подвода воды к рабочим органам гидротурбины, зависит, главным образом от ее мощности и расчетного напора. Крупные и средние реактивные гидротурбины при напорах 40÷700м оборудуются металлическими спиральными камерами. Металлические спиральные камеры, как правило, выполняются с круглыми сечениями с углом охвата 345-350о. Гидромеханический расчет таких камер выполняется по условию

аналитическим способом. При этом в качестве исходного используется уравнение:

φ - координатный угол сечения спирального канала, отсчитываемый от зуба; ρ - радиус сечения спирали; с - постоянный коэффициент


Значение коэффициента С можно определить из приведенного выше уравнения для условий входного сечения, для которого φ=φmax=350о, а

-

расход через турбину при номинальной мощности, соответствующей расчетному напору.

Vвх=12,5м/с - допустимая средняя скорость потока во входном сечении.

Радиус любого промежуточного сечения спирального канала с координатным углом φ определяется по формуле:

Полный наружный радиус спирального канала в этом сечении:

.

Необходимые для расчета и построения камеры значения диаметров Da, Db и D0, а также число лопаток направляющего аппарата Z0 принимается в зависимости от D1.

D1, см Da, см Db, см D0, см Z0
500 765 660 580 24

Расчет по построению очертания спирального канала удобно вести в форме таблицы.

φ φ/с 2ra φ/с
ρ R=2ρ+ra
0 0 0 0 0 0 3,825
25 0,025 0, 193 0,44 0,465 0,93 4,755
50 0,051 0,387 0,622 0,673 1,345 5,17
75 0,076 0,58 0,762 0,838 1,676 5,501
100 0,101 0,774 0,88 0,981 1,962 5,787
125 0,126 0,967 0,984 1,11 2,22 6,045
150 0,152 1,161 1,077 1,229 2,458 6,283
175 0,177 1,354 1,164 1,341 2,682 6,507
200 0, 202 1,548 1,244 1,447 2,893 6,718
225 0,228 1,741 1,32 1,547 3,095 6,92
250 0,253 1,935 1,391 1,644 3,288 7,113
275 0,278 2,128 1,459 1,737 3,474 7,299
300 0,304 2,322 1,524 1,827 3,655 7,48
325 0,329 2,515 1,586 1,915 3,83 7,655
350 0,354 2,709 1,646 2 4 7,825

Отсасывающие трубы для вертикальных, средних и крупных турбин делают изогнутыми.

Изогнутая отсасывающая труба состоит из следующих характерных элементов:

Начального, включающего рабочую камеру;

Конического (входного) диффузора круглого сечения;

Колена;

Горизонтального (выходного) диффузора прямоугольного сечения.

Размеры отсасывающей трубы D1=5м:

Тип отсасы-вающей трубы h h1 h2 L B5 D4 h4 h6 L1 h5 B4 a R6 a1 R7 a2 R8
20 11,5 1 0,5 17,5 10,85 5,2 5,2 2,55 7,05 4,7 10,85 1,845 4,395 5,675 3,2 0,4015 2,95

4. Выбор генератора и вспомогательного оборудования

4.1 Выбор генератора

На современных ГЭС применяются, как правило, вертикальные трехфазные синхронные гидрогенераторы. При частоте вращения свыше 200 мин-1 применяются подвесные генераторы.

Основные технические параметры гидрогенератора:

Активная мощность

;

Полная (кажущаяся) мощность

;

Напряжение U=18кВ. Нормальная синхронная частота вращения n=200 об/мин; КПД генератора ηген=91%. Диаметр расточки статора:

.

Предельная окружная скорость для шихтованных роторов Vп=145м/с. Разгонная частота вращения nррn1=1,6·200=320 об/мин. Длина активной стали:

.

сэ=12 - коэффициент эффективности использования активных материалов.

Внешний диаметр вала

Высота статора hст= (1,7-1,9) lt=1,8·0,27=4,86м.

Наружный диаметр активной стали Da=Di+ (0,5-0,9) =8+0,5=8,5м

Диаметр корпуса статора Dст= (1,07-1,1) Da=1,1·8,5=9,35м.

Высота верхней крестовины hВК= (0,2-0,25) Di=0,2·8=1,6м.

Диаметр лучей верхней крестовины DВК=Dст=9,35м.

Высота подпятника hп= (0,15-0,2) Di=0,2·8=1,6м.

Диаметр кожуха подпятника dп= (0,4-0,5) Di=0,5·8=4м.

Высота турбинной шахты hш=3м, диаметр

Dш= (1,3-1,5) Di=1,5·8=12м

Высота нижней крестовины hНК= (0,1-0,12) Dш=0,1·12=1,2м.

Диаметр ее лучей DВК=Dш+ (0,3-0,5) =12+0,5=12,5м.

Высота надстройки h0= (0,14-0,2) Di=0,2·8=1,6м, ее диаметр d0= (0,35-0,45) Di=0,4·8=3,2м.

Диаметр кратера генератора Dкр= (1,5-1,85) Di=1,75·8=14м.

Минимальная ширина прохода между воздухоохладителем и стенкой кратера b=0,5м.

Общую массу генератора приближенно можно определить по формуле:

Масса ротора генератора с валом составляет 50-55% от общей массы.

Марка генератора СВФ 8000/270-30.

4.2 Подбор системы регулирования гидротурбин

Подбор элементов системы автоматического регулирования гидротурбин ставит задачу определения размеров сервомоторов, типа и параметров маслонапорной установки и регулятора частоты вращения.

МНУ обеспечивает работоспособность системы регулирования и управления гидроагрегатом и состоит из аккумулятора давления (котла), масляного бака с расположенными на нем насосными агрегатами, аппаратурой и приборами.

Для выбора объема аккумулятора необходимо знать количество масла, расходуемого из него при нормальном и аварийном процессах управления гидроагрегатом. Объем аккумулятора МНУ определяется по формуле: Vа= (18-20) VНА=20·0,6=12м3. Рабочий объем направляющего аппарата определяется по формуле:

zн=2 - число поршней, находящихся под давлением одновременно;

Диаметр поршня сервомотора направляющего аппарата:

Максимальный ход поршней сервомоторов: Sнmax= (1,4-1,6) а0max=1,5·0,46=0,7м;

Максимальное открытие лопаток направляющего аппарата:

.

По объему аккумулятора и по номинальному давлению выбирается соответствующая МНУ и определяются ее параметры.

Тип МНУ Объем Vа, м3 Основные размеры, мм и масса, т
Котла Бака
Нк D h1 Масса Нб L B A Масса
МНУ 12,5-1/40 12,5 3950 2280 720 9 1600 2800 2800 1800 8,2

Регуляторы частоты вращения гидротурбин в основном подразделяются на две группы: гидромеханические типа РК и электрогидравлические типа ЭГР. Гидромеханическая часть регуляторов конструктивно выполняется в виде колонки управления, корпус которой унифицирован и является единым для всех типов регуляторов.

Для определения типоразмера регулятора необходимо знать диаметр золотника, который принимается равным диаметру маслопроводов, идущих от золотника к сервомотору.