СИММЕТРИЧЕСКАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК F03B13/00 

Изобретение относится к области гидроэлектроэнергетики и гидротурбиностроения и предназначено для использования на симметрических гидроэлектростанциях с вертикальными реактивными гидротурбинами.

Известна гидроэлектростанция, содержащая установленные поперек русла реки плотину и станционный узел, выполненный как часть плотины, либо непосредственно примыкающий к ней, с односторонним подводом из верхнего бьефа реки и отводом рабочей жидкости, например воды, в нижний бьеф, водоприемниками с элементами защиты, односторонними турбинными напорными и отводящими водоводами, соединенными в здании гидроэлектростанции по входным и выходным створам с расположенными в нем агрегатными блоками с турбинными камерами, роторами гидроагрегатов, которые включают установленные на одном валу гидротурбины и гидрогенераторы, и отсасывающими трубами [1].

В такой гидроэлектростанции подвод рабочей жидкости к зданию станции и ее отвод в нижний бьеф осуществляется односторонне, по входным и выходным створам, установленным поперек направления течения руслового потока. Кроме того, отсутствует центральная симметрия потока в агрегатных блоках относительно вертикальных осей роторов гидроагрегатов. В этих условиях организация и последующие преобразования расходно-циркуляционных течений в агрегатных блоках, необходимых для осуществления рабочего цикла вертикальных реактивных гидротурбин, приводят к несбалансированным силовым воздействиям гидродинамического происхождения на элементы проточных трактов и гидросилового оборудования гидроэлектростанции, а также к повышению в них неравномерности распределения скоростей и давлений рабочей жидкости. В результате гидроэлектростанция имеет ухудшенные виброакустические характеристики и показатели напряженного состояния наиболее нагруженных узлов конструкции, а следовательно, надежность и долговечность работы агрегатных блоков. Кроме того, снижается их пропускная способность, возрастают гидравлические потери, приводящие к уменьшению кпд гидротурбин, и интенсивность эрозионного износа обтекаемых поверхностей из-за возникновения очагов локальной кавитации с соответствующим уменьшением межремонтного периода работы гидроэлектростанции.

Известна также симметрическая гидроэлектростанция, содержащая плотину и станционный узел с ориентированными вдоль течения двусторонними напорными и отводящими водоводами, и с агрегатными блоками, каждый из которых включает электрогенератор, вертикально установленное реактивное турбинное рабочее колесо с лопастями, расположенное в центральной части двухсторонней осесимметричной турбинной камеры, створы которой соединены с напорными водоводами, статор, направляющий аппарат с лопатками, размещенными вокруг рабочего колеса, а также отсасывающую трубу с коноидом и раструбом, в конце которого размещены лопатки опорно-направляющей решетки, и с двусторонними симметрично расположенными за опорно-направляющей решеткой выходными диффузорами со створами, соединенными с отводящими водоводами [2].

Недостатком этой гидроэлектростанции является неполная оптимизация геометрических форм проточных частей станционного узла, в связи с чем уменьшены, по сравнению с предельно достижимыми, его пропускная способность, т.е. расход рабочей жидкости, и полезно используемый (срабатываемый) турбиной каждого агрегата напор (соответственно - гидравлический кпд) из-за неминимизированного гидравлического сопротивления проточных частей турбинной камеры и отсасывающей трубы. Кроме того, при гидравлически несовершенных очертаниях этих проточных частей в агрегатных блоках в ограниченных пределах (недостаточно) понижается уровень нестационарных гидродинамических нагрузок, а следовательно, и интенсивность виброакустических явлений.

Технической задачей изобретения является создание энергетически эффективной гидроэлектростанции и расширение арсенала гидроэлектростанций.

Технический результат, обеспечивающий решение задачи, состоит в увеличении (на 10-15%) пропускной способности станционного узла (расхода рабочей жидкости) и полезно используемого напора на гидроэлектростанции, т.е. среднеэксплуатационного гидравлического, а следовательно, и полного, кпд (на 5-7%) за счет снижения гидравлического сопротивления проточных частей турбинной камеры и отсасывающей трубы каждой турбины, а также в повышении долговечности функционирования агрегатных блоков, т.е. межремонтного периода их работы (на 4-6%), за счет выполнения очертаний элементов проточных частей с гидравлически совершенными формами и понижения тем самым уровня нестационарных гидродинамических сил на опорные узлы этих агрегатов, в возрастании, как итог, выработки электроэнергии в среднем на 22-25% по сравнению с гидроэлектростанциями традиционного исполнения.

Сущность изобретения состоит в том, что симметрическая гидроэлектростанция содержит плотину и станционный узел с ориентированными вдоль течения двусторонними напорными и отводящими водоводами, и с агрегатными блоками, каждый из которых включает электрогенератор, вертикально установленное реактивное турбинное рабочее колесо с лопастями, расположенное в центральной части двусторонней центрально-симметричной турбинной камеры, створы которой попарно соединены с напорными водоводами, статор, направляющий аппарат с лопатками, размещенными вокруг рабочего колеса, а также отсасывающую трубу с коноидом и раструбом, в конце которого размещены лопатки опорно-направляющей решетки, и с двусторонними симметрично расположенными за опорно-направляющей решеткой выходными диффузорами со створами, соединенными с отводящими водоводами, отличается тем, что она снабжена направляющими колоннами напорных водоводов и направляющими колоннами отводящих водоводов, а станционный узел снабжен уравнительными каналами, при этом стенки центральной части каждой турбинной камеры выполнены в виде двухвитковых центрально-симметричных логарифмических спиралей, сопряженных со своими створами, а участки сопряжения выходных диффузоров с раструбом выполнены по эвольвентам окружности выходного сечения последнего.

При этом турбинная камера может быть выполнена со створами, расположенными на продольной оси турбинной камеры, или со створами, смещенными по часовой стрелке от продольной оси турбинной камеры, или со створами, смещенными против часовой стрелки от продольной оси турбинной камеры. Спирали турбинной камеры могут быть сопряжены с каждым соответствующим створом по дуге окружности или по прямой.

Предпочтительно, в турбинной камере установлены направляющие стенки в форме логарифмических спиралей, по меньшей мере, частично эквидистантных стенкам центральной части турбинной камеры.

Спиральные части турбинной камеры могут быть выполнены с поперечными сечениями тавровой формы или с поперечными сечениями круглой или овальной или прямоугольной формы, или с поперечными сечениями прямоугольной формы, с отношением их ширины к наружному диаметру рабочего колеса в пределах 2,48÷2,85.

В частных случаях исполнения коноид отсасывающей трубы снабжен осевым стержнем по всей высоте отсасывающей трубы, раструб снабжен выправляющей решеткой, лопатки которой установлены на верхнем конце стержня, при этом раструб предпочтительно выполнен цилиндрическим на участке расположения выправляющей решетки.

Отношения диаметра и высоты выходного сечения раструба, а также высоты отсасывающей трубы и ширины створов ее выходных диффузоров к диаметру горловины раструба выполнены предпочтительно в пределах 1,3÷3,0; 0,18÷0,42; 0,95÷1,55; 2,05÷4,71 соответственно.

Одновременно турбинные напорные и отводящие водоводы и агрегатные блоки могут быть установлены за плотиной или турбинные напорные и отводящие водоводы и агрегатные блоки могут быть установлены перед плотиной, которая в последнем случае снабжена герметичной сливной галереей и сливными перепускными арками, расположенными симметрично относительно агрегатных блоков.

На фиг.1 изображена в продольном разрезе гидроэлектростанция, в которой агрегатные блоки (показаны условно три агрегатных блока) установлены за плотиной, на фиг.2 - ступенчатый разрез А-О₁-О₂-О₃-С₄-Б по фиг.1, на фиг.3 - вид в плане гидроэлектростанции, в которой агрегатные блоки установлены перед плотиной, на фиг.4 - продольный разрез А-А по фиг.3, на фиг.5 - поперечный разрез Е-Е по фиг.1, на фиг.6 - разрез в плане турбинной камеры со створами, расположенными на ее продольной оси и сопряженными со спиралями по дуге окружности, на фиг.7 - варианты плана турбинной камеры со створами, расположенными со смещением по и против часовой стрелки (последнее изображено штриховой линией) от ее продольной оси и сопряженными со спиралями по дугам окружности, на фиг.8 - продольный разрез A₁-A₁ по фиг.6, на фиг.9 - поперечный разрез В-В по фиг.6, на фиг.10 - разрез в плане турбинной камеры с направляющими стенками и со створами, расположенными на ее продольной оси и сопряженными со спиралями по прямой, на фиг.11 - продольный разрез С-С по фиг.10, на фиг.12 - ступенчатый разрез D-D по фиг.5.

Гидроэлектростанция содержит плотину 1 и симметрический станционный узел 2 с ориентированными вдоль течения двусторонними напорными и отводящими водоводами 3, 4, соответственно, и с агрегатными блоками 5, каждый из которых включает электрогенератор (не изображен), вертикально установленное реактивное турбинное рабочее колесо 6 с лопастями 7, расположенное в центральной части двусторонней осесимметричной турбинной камеры 8, створы 9, 10 которой соединены с напорными водоводами 3, направляющий аппарат с поворотными лопатками 11, размещенными вокруг рабочего колеса 6, а также отсасывающую трубу с коноидом 12 и раструбом 13 в форме диффузора, предпочтительно, с криволинейной образующей, в конце которого размещены лопатки 14 опорно-направляющей решетки, и с двусторонними симметрично расположенными за опорно-направляющей решеткой выходными диффузорами 15, 16 со створами 17, 18, соединенными с отводящими водоводами 4. Раструб 13 представляет собой прямоосную вертикальную часть отсасывающей трубы. Стенки 19 центральной части каждой турбинной камеры 8 выполнены в виде двухвитковых центрально-симметричных логарифмических спиралей, сопряженных со своими створами 9, 10, а участки 20, 21 (на фиг.12 выделены штрихами) сопряжения выходных диффузоров 15, 16 с раструбом 13 выполнены по эвольвентам окружности с диаметром D₄ (указан на фиг.5) выходного сечения последнего.

Эвольвента на участках 20, 21 строится путем отложения по касательным (прямым линиям) в точках окружности выходного сечения раструба 13 расстояний, измеренных по дуге "λ" указанной окружности от точки касания до точки ее соприкосновения с раструбом 13 в месте соединения стенок диффузоров 15, 16. При этом турбинная камера 8 может быть выполнена со створами 9, 10, расположенными на продольной оси турбинной камеры, как показано на фиг.6, или со створами 9, 10, смещенными от продольной оси турбинной камеры по часовой стрелке, как показано на фиг.7 сплошными линиями, или со створами 9, 10, смещенными от продольной оси турбинной камеры против часовой стрелки, как изображено на фиг.7 штриховыми линиями. Предпочтительно, спиральные стенки 19 турбинной камеры сопряжены с каждым соответствующим створом 9, 10 по дуге окружности (т.е. дугообразным участком стенки на фиг.6, 7) или по прямой (прямолинейным участком стенки на фиг.10).

В турбинной камере 8 дополнительно установлены направляющие стенки 24 в форме логарифмических спиралей, по меньшей мере, частично (на части своей длины) эквидистантных стенкам 19 центральной части турбинной камеры 8.

Спиральные части, имеющие стенки 19, 24 турбинной камеры 8, могут быть выполнены с поперечными сечениями тавровой формы, или с поперечными сечениями круглой либо овальной, либо прямоугольной формы (на фиг.9 последние изображены штрихом и пунктиром, соответственно). Предпочтительно створы турбинной камеры 8 выполнены с поперечными сечениями прямоугольной формы (фиг.10, 11) и с отношением их ширины B₊ к наружному диаметру D₁ рабочего колеса в пределах B₊/D₁=2,48-2,85.

В частных случаях исполнения коноид 12 отсасывающей трубы снабжен осевым стержнем 22 по всей высоте отсасывающей трубы, раструб 13 снабжен выправляющей решеткой, лопатки 23 которой установлены на верхнем конце стержня 22, причем раструб 13 выполнен цилиндрическим на участке расположения лопаток 23 выправляющей решетки. Отношения диаметра D₄ и высоты b₄ выходного сечения раструба 13, а также высоты h_- отсасывающей трубы и ширины В_{_} створов 17, 18 выходных диффузоров 15, 16 отсасывающей трубы к диаметру D₃ горловины раструба 13 выполнены в пределах 1,3÷3,0; 0,18÷0,42; 0,95÷1,55; 2,05÷4,71 соответственно, при этом предпочтительно значения этих соотношений при D₁=1 м выбирается из указанных в таблице.

ТаблицаD₄1,31,51,82,02,53,0b₄0,420,360,300,270,220,18h_-1,551,491,41,331,150,95В_-2,052,362,833,113,934,71

Турбинные напорные и отводящие водоводы 3,4 и агрегатные блоки 5 могут быть установлены за плотиной 1, или турбинные напорные и отводящие водоводы 3, 4 и агрегатные блоки 5 могут быть установлены перед плотиной 1, которая снабжена герметичной сливной галереей (не обозначена) и сливными перепускными арками 25, расположенными симметрично относительно агрегатных блоков 5.

Ротор электрогенератора соединен с рабочим колесом 6 валом 26. Станционный узел 2 имеет уравнительные каналы 27, выполненные в теле станционного узла 2 между агрегатными блоками 5 и соединяющие левую и правую сторону напорных водоводов 3, а также опорно-поточные бычки 28 (показаны на фиг.1-3), задвижки 29, 30 и затвор 31, изображенные на фиг.5 в рабочем положении агрегатного блока 5. Вокруг поворотных лопаток 11 направляющего аппарата расположен статор 32. Плотина 1 снабжена сороудерживающими решетками 33 и аварийным затвором 34 (показаны на фиг.1). Гидроэлектростанция установлена на фундаментной плите 35. В водоводах установлены направляющие колонны 36 напорных водоводов 3 и направляющие колонны 37 отводящих (сливных) водоводов 4.

На чертежах стрелками одного направления обозначены ориентация течения рабочей жидкости или направление вращения вала 26. Стрелками с двойным направлением - движение на открытие/закрытие задвижек 29, 30 и затворов 31, 34.

На чертежах дополнительно обозначены:

θ - угол охвата спирали турбинной камеры 8.

Δθ - приращение угла охвата спирали турбинной камеры 8.

В_Б - верхний бьеф гидроэлектростанции.

Н_Б - нижний бьеф гидроэлектростанции.

ω - угловая скорость вала 26.

λ - дуга окружности выходного сечения раструба 13 от точки касания а текущей касательной до точки b' сопряжения этого сечения с раструбом 13 (на фиг.12 отмечено ab'=ab). Дуга эвольвенты cd соответствует углу λ₀=π/2 развертки окружности с диаметром D₄.

Гидроэлектростанция работает следующим образом.

Плотина 1 создает статический напор Н рабочей жидкости, например воды, в верхнем бьефе В_Б, которая при открытом аварийном затворе 34 подводится к станционному узлу 2 через сороудерживающие решетки 33. Рабочая жидкость поступает в напорные водоводы 3, огибает направляющие колонны 36 и опорно-поточные бычки 28, корректирующие направление потоков и обеспечивающие совместно с фундаментной плитой 35 необходимую прочность конструкции станционного узла 2, и при открытых затворах 31 и закрытых задвижках 29, 30 направляется через входные створы 9, 10 в турбинные камеры 8 агрегатных блоков 5. В этом процессе уравнительные каналы 27 выравнивают значения скоростей и давления воды внизу створов 9 и 10.

В агрегатных блоках 5 при обтекании турбинной камеры 8, статора 32, поворотных лопаток 11 направляющего аппарата и лопастей 7 рабочего колеса 6 преодолевается момент нагрузки на электрогенераторе. При этом рабочее колесо 6, вал 26 и ротор электрогенератора приводятся во вращение с угловой скоростью ω, и происходит преобразование механической энергии рабочей жидкости в электрическую энергию.

В турбинной камере 8 движение рабочей жидкости осуществляется вдоль стенок 19, поверхности которых имеют образующие, выполненные в виде двухвитковых центрально-симметричных логарифмических спиралей, и сопряжены со своими створами 9 и 10. Как показали теоретические исследования, при движении рабочей жидкости вдоль такой поверхности в наибольшей степени, по сравнению с общепринятыми односторонними турбинными камерами, обеспечивается постоянное значение момента скорости потока и тем самым минимизируются гидравлические потери на участке проточных частей створов 9, 10 до входа в рабочее колесо 6. Одновременно происходит оптимальная организация поля скоростей в потоке при входе на рабочее колесо 6, позволяющая осуществлять энергетически наиболее выгодное преобразование гидравлической энергии потока рабочей жидкости в электрическую энергию. Кроме того, сводится к незначительным значениям дисбаланс нестационарных радиальных гидродинамических нагрузок на элементы проточной части агрегата 5, включая рабочее колесо 6, снижается амплитуда виброакустических пульсаций, сопровождающих работу последних. Установка направляющих стенок 24 (показаны на фиг.10), поверхности которых на части длины имеют образующие, выполненные в виде двухвитковых центрально-симметричных логарифмических спиралей, эквидистантных стенкам 19, дополнительно оптимизирует поля скоростей в потоке, поскольку позволяет обеспечить близкое к постоянному значение момента скорости потока на диаметре входа в решетку колонн статора 32 при увеличенных на приращение угла охвата Δθ₀ значениях параметра θ₀.

Затем рабочая жидкость через закрепленные на раструбе 13 и осевом стержне 22 лопатки 23 выправляющей решетки, раструб 13 с коноидом 12, лопатки 14 опорно-направляющей решетки, выходные диффузоры 15, 16 и симметрично расположенные выходные створы 17, 18 и отводящие водоводы 4 с направляющими колоннами 37, геометрические формы которых выполнены из условия минимальной деформации потока на сливе, выносится в нижний бьеф Н_Б. Выправляющая решетка с лопатками 23 обеспечивает снижение гидродинамической неоднородности течения, т.е. выравнивание его характеристик на выходе из рабочего колеса 6, и создает небольшую закрутку потока по его вращению (в пределах 5-7% циркуляции) на периферии, улучшающую обтекание раструба 13, предпочтительно, в указанных выше диапазонах отношений диаметра D₄ и высоты b₄ выходного сечения раструба 13, а также высоты h_{_} отсасывающей трубы и ширины В_{_} створов 17, 18 к диаметру D₃ горловины раструба 13 (показаны на фиг.5, 12).

Лопатки 14 опорно-направляющей решетки воспринимает силовые сжимающие нагрузки от верхней части конструкции агрегата 5 и способствуют организации перевода потока в выходные диффузоры 15, 16, т.е. от вертикального направления к горизонтальному, с меньшими потерями. Выполненные по эвольвентам (с образующими в виде эвольвенты) участки 20, 21 обеспечивают постоянство проходных сечений в зоне поворота потока, выравнивание эпюры скоростей и тем самым гидравлически оптимизированный перевод потока из выходного сечения раструба 13 в отводящие диффузоры 15, 16 с минимальными потерями и нагрузками на элементы агрегатов 5. Это является одним из основных факторов существенного повышения пропускной способности и, следовательно, энергетических качеств агрегатов 5 с повышением межремонтного периода их работы на 4-6%, среднеэксплуатационного кпд на 5-7% и расхода на 10-15%.

Поскольку станционный узел 2 расположен вдоль направления течения реки и имеет продольную симметрию размещения агрегатных блоков 5 с двусторонним подводом и отводом рабочей жидкости, поток при дополнительном компенсирующем действии уравнительных каналов 27 делится на две практически равные части. То есть к каждому агрегатному блоку 5 с каждой стороны через створы 9, 10 подводится приблизительно половина расхода рабочей жидкости. Каждая из этих частей, поступая через расположенные диаметрально противоположно входные створы 9, 10 в центрально-симметричные турбинные камеры 8, закручивается с образованием необходимого для осуществления рабочего процесса гидротурбины расходно-циркуляционного потока рабочей жидкости перед осесимметричной частью агрегата 5. За рабочим колесом 6 рабочая жидкость поступает в раструб 13 отсасывающей трубы с двусторонним центрально симметричным сливом через выходные, выполненные диаметрально противоположно диффузоры 15, 16 и створы 17, 18 в отводящие сливные водоводы 4 с направляющими колоннами 37, расположенными симметрично по отношению к продольной оси симметрии станционного узла 2. Таким образом, и на выходе из осесимметричной части отсасывающей трубы, представляющей собой раструб 13, поток в каждом агрегатном блоке 5 делится на две примерно одинаковые части.

Наличие симметрии потоков в гидроэлектростанции относительно продольной оси станционного узла 2 и их центральной симметрии относительно вертикальных осей агрегатных блоков 5 позволяет уравновесить поперечные к ним динамические нагрузки на элементы проточных трактов и рабочего колеса 6 от сил давления и изменения моментов скорости рабочей жидкости.

При расположении турбинных напорных водоводов 3, турбинных отводящих водоводов 4 и агрегатных блоков 5 за плотиной 1 упрощается отвод рабочей жидкости в нижний бьеф, осуществляемый по открытым каналам - турбинным отводящим водоводам 4.

При размещении станционного узла 2 перед плотиной 1 (показан на фиг.2) упрощается подвод напорной рабочей жидкости к агрегатным блокам 5, в которые она поступает непосредственно из верхнего бьефа через напорные водоводы 3 с направляющими колоннами 36 и входные створы 9, 10 с установленными в них элементами защиты в виде сороудерживающих решеток 33 и затворов 31 с задвижками 29, 30. Отвод рабочей жидкости из агрегатных блоков 5 осуществляется через выходные створы 17, 18 в отводящие водоводы 4 (сливные галереи), которые в этом случае изолированы (герметизированы) от верхнего бьефа. Далее через сливные перепускные арки 25 рабочая жидкость стекает в нижний бьеф. Опорно-поточные бычки 28, как и здание станционного узла 2, находятся в этом случае под статическим напором Н плотины.

Выбор схемы размещения станционного узла 2 относительно плотины 1 для конкретной ГЭС должен осуществляться на основании эколого-экономических расчетов.

Принцип центральной симметрии агрегатных блоков 5 при двустороннем подводе и отводе рабочей жидкости с разделением расхода на две равные части позволяет:

- обеспечить практически равномерное в окружном направлении распределение радиальных и тангенциальных скоростей на входе в статор 32 с сохранением даже для быстроходных (низконапорных) осевых вертикальных гидротурбин постоянства значения момента скорости (количества движения) рабочей жидкости на повышенных углах охвата статора 32 циркуляционным потоком, равных 330-360°;

- на выходе из раструба 13 в диффузоры 15, 16 уменьшить и осуществить плавную деформацию потока при изменении направления течения от вертикального к горизонтальному, тем самым снизить неравномерность распределения кинетической энергии отводимых потоков по поперечным сечениям выходных створов 17, 18.

Дополнительные гидродинамические силы и гидравлические сопротивления, возникающие при подводе рабочей жидкости из водовода 3 к створам 9, 10 и ее отводом из створов 17, 18 в водоводы 4 с изменением направления течений по отношению к продольной оси симметрии станционного узла 2 от продольных к поперечным, и наоборот, несущественны ввиду низкого уровня скоростей (˜1 м/с) на этих участках проточных трактов.

Таким образом, создана энергетически эффективная гидроэлектростанция и расширен арсенал гидроэлектростанций.

При этом повышается (на 10-15%) величина рабочего потока (полезно используемого расхода, протекающего через гидроэлектростанцию), увеличивается среднеэксплуатационный кпд (на 5-7%), улучшаются виброакустические характеристики и повышается долговечность (на 4-6%) работы агрегатных блоков с общим возрастанием выработки электроэнергии гидроэлектростанций в среднем на 22-25%.

Источники информации

1. Аршеневский Н.Н. и др. «Гидроэлектрические станции». - М., Энергоатомиздат, 1987, с.29-33, 109-111.

2. RU №2232289, 2004 (прототип).

Изобретение относится к области гидроэлектроэнергетики и гидротурбиностроения и предназначено для использования на симметрических гидроэлектростанциях с вертикальными реактивными гидротурбинами. Симметрическая гидроэлектростанция содержит плотину и станционный узел с ориентированными вдоль течения двусторонними напорными и отводящими водоводами и с агрегатными блоками. Каждый из блоков включает электрогенератор, вертикально установленное реактивное турбинное рабочее колесо с лопастями, направляющий аппарат с лопатками, размещенными вокруг рабочего колеса, а также отсасывающую трубу с коноидом и раструбом. В конце раструба размещены лопатки опорно-направляющей решетки. Гидроэлектростанция снабжена направляющими колоннами напорных водоводов и направляющими колоннами отводящих водоводов. Станционный узел снабжен уравнительными каналами, при этом стенки центральной части каждой турбинной камеры выполнены в виде двухвитковых центральносимметричных логарифмических спиралей, сопряженных со своими створами, а участки сопряжения выходных диффузоров с раструбом выполнены по эвольвентам окружности выходного сечения последнего. Изобретение направлено на повышение величины рабочего потока (полезно используемого расхода, протекающего через гидроэлектростанцию) и среднеэксплуатационного кпд, а также на улучшение виброакустических характеристик и долговечности гидроагрегатов, и, как итог, повышение выработки электроэнергии гидроэлектростанцией. 14 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

1. Симметрическая гидроэлектростанция, содержащая плотину и станционный узел с ориентированными вдоль течения двусторонними напорными и отводящими водоводами, и с агрегатными блоками, каждый из которых включает электрогенератор, вертикально установленное реактивное турбинное рабочее колесо с лопастями, расположенное в центральной части двусторонней центрально-симметричной турбинной камеры, створы которой попарно соединены с напорными водоводами, статор, направляющий аппарат с лопатками, размещенными вокруг рабочего колеса, а также отсасывающую трубу с коноидом и раструбом, в конце которого размещены лопатки опорно-направляющей решетки, и с двусторонними симметрично расположенными за опорно-направляющей решеткой выходными диффузорами со створами, соединенными с отводящими водоводами, отличающаяся тем, что она снабжена направляющими колоннами напорных водоводов и направляющими колоннами отводящих водоводов, а станционный узел снабжен уравнительными каналами, при этом стенки центральной части каждой турбинной камеры выполнены в виде двухвитковых центрально-симметричных логарифмических спиралей, сопряженных со своими створами, а участки сопряжения выходных диффузоров с раструбом выполнены по эвольвентам окружности выходного сечения последнего.2. Симметрическая гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что турбинная камера выполнена со створами, расположенными на продольной оси турбинной камеры.3. Симметрическая гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что турбинная камера выполнена со створами, смещенными по часовой стрелке от продольной оси турбинной камеры.4. Симметрическая гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что турбинная камера выполнена со створами, смещенными против часовой стрелки от продольной оси турбинной камеры.5. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что спирали турбинной камеры сопряжены с каждым соответствующим створом по дуге окружности или по прямой.6. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в турбинной камере установлены направляющие стенки в форме логарифмических спиралей, по меньшей мере, частично эквидистантных стенкам центральной части турбинной камеры.7. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что спиральные части турбинной камеры выполнены с поперечными сечениями тавровой формы.8. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что спиральные части турбинной камеры выполнены с поперечными сечениями круглой или овальной, или прямоугольной формы.9. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что створы турбинной камеры выполнены с поперечными сечениями прямоугольной формы, с отношением их ширины к наружному диаметру рабочего колеса в пределах 2,48-2,85.10. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что коноид отсасывающей трубы снабжен осевым стержнем по всей высоте отсасывающей трубы.11. Симметрическая гидроэлектростанция по п.10, отличающаяся тем, что раструб снабжен выправляющей решеткой, лопатки которой установлены на верхнем конце стержня.12. Симметрическая гидроэлектростанция по п.11, отличающаяся тем, что раструб выполнен цилиндрическим на участке расположения выправляющей решетки.13. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что отношения диаметра и высоты выходного сечения раструба, а также высоты отсасывающей трубы и ширины створов ее выходных диффузоров к диаметру горловины раструба выполнены в пределах 1,3÷3,0; 0,18÷0,42; 0,95÷1,55; 2,05÷4,71 соответственно.14. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что турбинные напорные и отводящие водоводы и агрегатные блоки установлены за плотиной.15. Симметрическая гидроэлектростанция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что турбинные напорные и отводящие водоводы и агрегатные блоки установлены перед плотиной, которая снабжена герметичной сливной галереей и сливными перепускными арками, расположенными симметрично относительно агрегатных блоков.