Расчет гидротурбины ПЛ40/587а-46 (расчетный напор - 36,3 м, номинальная мощность турбины одного агрегата - 75000 кВт)

Минобрнауки России

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Инженерно-строительный институт

Кафедра «Водохозяйственное и гидротехническое строительство»

КУРСОВАЯ РАБОТА

“Оборудование установок ВЭ”

Выполнил студент гр.43101/14                                                                 Беллендир Н.Э.

Руководитель                                                                            Дульдин М.В.

«__» _________ 2014 г.

Санкт-Петербург

2014г

Содержание

1     Выбор основных параметров гидротурбины. 4

1.1     Исходные данные. 4

1.2     Выбор системы турбины и типа рабочего колеса. 4

1.3     Определение диаметра рабочего колеса. 4

1.4     Определение частоты вращения турбины.. 5

1.5     Построение зоны работы турбины на универсальной характеристике. 6

1.6     Разгонная частота вращения. 6

1.7     Осевое усилие. 7

1.8     Определение критической высоты отсасывания. 8

2     Эксплуатационная характеристика гидротурбины.. 9

2.1     Построение линий равных значений КПД турбины. 9

2.2     Построение линий равных высот отсасывания. 15

2.3     Построение линий постоянных открытий направляющего аппарата и углов установки лопастей. 18

2.4     Построение линии ограничения мощности турбины.. 21

3     Спиральная камера гидротурбины.. 21

3.1     Основные положения. 21

3.2     Гидромеханический расчет металлической спиральной камеры   22

4     Статор гидротурбины.. 25

5     Направляющий аппарат. 25

5.1     Выбор формы сечения лопатки. 26

5.2     Построение кинематической схемы.. 27

6     Рабочее колесо гидротурбины.. 28

7     Отсасывающая труба гидротурбины.. 29

Приложения. 32

1  Выбор основных параметров гидротурбины.

1.1Исходные данные

Максимальный напор Hmax = 39,4м.

Минимальный напор Hmin = 26,7м.

Расчетный напор Hp = 36,3м.

Номинальная мощность турбины одного агрегата N = 75 000 кВт

Отметка рабочего колеса Δр.к. = 100м.

1.2Выбор системы турбины и типа рабочего колеса

Выбор системы турбины и типа рабочего колеса производится по заданному максимальному напору Hmax = 39,4 м. По табл. 1.1 [1] принимаем поворотно-лопастную турбину с типом рабочего колеса ПЛ40. Универсальная характеристика турбины ПЛ40/587а-46 приведена в приложении 1.

1.3Определение диаметра рабочего колеса

Диаметр рабочего колеса определяем по формуле 1.1

=       =4,85м,                    (1.1)

где

                                       (1.2)

Q’_I –приведенный расход в расчетной точке

Q’_I = 1,4·Q_I’опт =1,61м³/с.

η – КПД натурной турбины, соответствующий режиму ее работы в расчетной точке .

η = η_м +Δη = 0,893+0,03=0,923                                                          (1.3)

Принимаем стандартный диаметр рабочего колеса 5,0 м.

Для принятого значения диаметра рабочего колеса пересчитываем значение приведенного расхода :

.

На универсальной характеристике отмечаем расчетную точку  с координатами , .

1.4Определение частоты вращения турбины

Частота вращения турбины определяется по формуле 1.4

==149,54 об/мин,                                     (1.4)

где  – оптимальная приведенная частота вращения турбины, определяется по формуле:

==124,1 об/мин,          (1.5)

где  – максимальное значение КПД натурной турбины, определяется по формуле:

=

,                          (1.6)

где Re_m и Re_т – число Рейнольдса модели и турбины, причем

==0,0966.                                   (1.7)

По таблице 1.6 [1] принимаем стандартное значение частоты вращения рабочего колеса n=150 об/мин.

Для принятой частоты вращения следует пересчитать значение оптимальной приведенной частоты вращения из формулы 1.4.

=

Для дальнейших расчетов необходимо посчитать величину поправки по КПД и приведенной частоте вращения, учитывающих увеличение КПД и приведенных оборотов натурной турбины по сравнению с моделью за счет масштабного эффекта.

Δη=η_max- η_{M max} = 0,931 – 0, 904 = 0,027                        (1.8)

Δn_I’ = =124,1-122,3=1,8                           (1.9)

1.5Построение зоны работы турбины на универсальной характеристике

Зона работы турбины ограничена по приведенной частоте вращения двумя горизонтальными линиями:

=,

=.

Указанные линии соответствуют работе гидротурбины при заданных минимальном и максимальном напорах.

Точка С соответствует работе турбины при максимальном напоре и заданной мощности. Ее координаты:

=,

.

Точка Р соответствует работе турбины при расчетном напоре и заданной мощности. Ее координаты:

,

.

Расположение точки А определяют из условия равенства открытий направляющего аппарата при минимальном и расчетном напорах. Для нахождения ее на универсальной характеристике надо провести через точку Р линию a₀ = const до пересечения с горизонтальной линией  .

1.6Разгонная частота вращения