Известны прямоточные поворотно-лопастные быстроходные гидротурбоагрегаты с осевым направляющим аппаратом и непосредственным соединением валов турбины и генераторов.
Недостатком таких гидротурбоагрегатов является малое число оборотов при низких напорах, не соответствующее наиболее экономичному числу оборотов генераторов, что заставляет применять при соединении гидротурбины с генератором различные передаточные устройства. Указанный недостаток устранен в предлагаемом изобретении применением быстроходных профилей рабочих лопастей с равномерной эпюрой давления.
Такие агрегаты могут найти применение в гидроустановках малой и средней мощности, что особенно важно для развития колхозных электростар{ций.
На фиг. 1 изображен открытый вертикальный быстроходный гидротурбоагрегат; на фиг. 2 - закрытый (кожуховый) горизонтальный быстроходный гидротурбоагрегат; на фиг. 3 - закрытый вертикальный быстроходный гидротурбоагрегат; на фиг. 4 - быстроходные профили с равномерной эпюрой давления; на фиг. 5 и 6 - графики основных показателей при коэффициенте неравномерности давления (f 1,20.
Для установления экономичных конструктивных форм прямоточных гидротурбоагрегатов низконапорных ГЭС необходимо иметь коэффициент быстроходности п, как минимум до 1300-1500 об/мин. В этих условиях особенное значение приобретает профилирование рабочих лопастей. Задача получения наиболее рациональных профиле быстроход.пых и гидротурбоагрегатов заключается в определени таких значений коэффициента подъемной силы С,.., коэффициента сопротивления С,- и ф, которые соответствовали бы требующимся кавитационным и скоростным характеристикам турбины и наивыгоднейщему энергобалансу рабочего процесса.
№ 91753- 2 -
Кав-итацйойноеураврение рабочего колеса в простейшей форме
имеет вид ,,,,,,,.,1%s
,,, ,
),#-. л,.п скр ()
;Д//
где g - коэффи0ент кавитации, /С - показатель влияния решетки на величину Су. для,,одиночно,й лопасти; /С - показатель влияния решетки на величину раар.ежения-Для одиночной лопасти; ф - коэффициент неравномерности давления на лопасти; - относительная скорость; Лскр - коэффициент абсолютной скорости в критическом сечении, отражающий энергобаланс потока; т - к.п.д. турбины и Су-коэффициент давления для профиля рабочей лопасти.
Из кавитационного уравнения видно что с ростом относительной скорости потока на лопасти, при увеличении быстроходности турбины, коэффициент ф неравномерности давления и коэффициент Су подъемной силы должны уменьшаться, следовательно, скоростные профили турбинных лопастей должны иметь более равномерную эпюру распределения давлений. Максимум давления с напорной стороны лопасти не должен совпадать с максимумом разрежения с противоположной стороны, в соответствии с чем быстроходные профили должны отличаться от тихоходных, более вытянутым и острым носком (фиг. 4). Быстроходные профили должны обладать коэффициентом ф неравномерности давления, не превосходящим 1,20, минимальными значениями коэффициента Сх сопротивления и значениями коэффициента Су подъемной .силы от 0,08 для сечения лопастей у периферии и до 0,80 для сечений у втулки при углах атаки ст 0° - 5° (фиг. 5 и 6).
Регулирование открытых и закрытых агрегатов осуществляется поворотными лопастями рабочего колеса, а для более больших мощностей поворотными лопатками направляющего аппарата.
Предмет изобретеиия
Прямоточный поворотно-лопастной быстроходный гидротурбоагрегат с осевым направляющим аппаратом и непосредственным соединением валов турбины и генератора, отличающийся применение.м быстроходных профилей рабочих лопастей с равномерной эпюрой давления.
Фи&.2
