Определение типа и оптимального количества агрегатов ГЭС

Гидравлической турбиной называется машина, преобразующая механическую энергию потока воды в энергию вращения рабочего колеса.

Установленная мощность гидроэлектростанции определяется в результате водно-энергетических расчетов. Число агрегатов, а, следовательно, и их единичная мощность выбираются в результате сопоставления вариантов.

Для того чтобы остановка с целью ремонта одного из агрегатов не приводила к полному выходу из работы всей станции, наименьшее число агрегатов обычно принимается равным двум; в редких случаях на ГЭС устанавливается один агрегат. Из условий разбивки здания ГЭС на блоки, а также по соображениям простоты схемы электрических соединений чаще принимают четное число агрегатов.

Вид и тип гидротурбин выбираются исходя из требуемых условий их работы, определяемых: напором, способностью гидротурбин данного вида работать с высокими значениями к.п.д. без значительных пульсаций давления в заданном диапазоне напоров и нагрузок.

На сводном графике [8] в логарифмических координатах напора и мощности очерчены области применения отдельных типов (серий) турбин. Внутри каждой области указана марка серии турбин. Границы мощностей каждой области определяются принятыми максимальными и минимальными диаметрами рабочих колес «D_1max» и «D_1min» проставленными у соответствующих пограничных наклонных линий.

Совокупность областей применения серий турбин образует поле применения поворотно-лопастных и радиально-осевых турбин для всех вошедших в номенклатуру типов и размеров. На графике каждому значению диаметра рабочего колеса соответствует определенная зона мощности, изображенная на графике параллелограммом.

При подборе турбины должны быть заданы расчетный по мощности напор «H_p» и соответствующая этому напору номинальная мощность турбины «N₁».

Если на сводном графике заданному напору и мощности соответствует не одна, а несколько областей применения отдельных типов турбин, то целесообразность применения того или иного типа устанавливается на основании анализа рассмотренных вариантов.

Для окончательного выбора типоразмера турбины и оценки ее работы при всех заданных напорах и нагрузках следует пользоваться главными универсальными характеристиками. Они представляют собой семейство кривых равных значений к.п.д. в координатах приведенной скорости вращения «» и приведенного расхода «». На универсальные характеристики также обычно наносятся:

- линии равных открытий направляющего аппарата (, где - расстояние в свету между лопатками направляющего аппарата для данной модели в мм);

- линии ,(где -приведенная мощность) при данных углах установки лопастей рабочего колеса () для поворотно-лопастных турбин;

- линии равных значений коэффициентов кавитации ();

- линия 5%-ного запаса мощности, соответствующая на универсальной характеристике 95%предельной мощности турбины.

Точка, соответствующая максимальному значению к.п.д., называется оптимальной точкой (оптимумом) универсальной характеристики. Соответствующие ей величины «» и «» называются оптимальными приведенными скоростью вращения и расходом ( и ).

Главные универсальные характеристики строятся по данным модельных энергетических и кавитационных испытаний и являются основным документом, определяющим параметры гидравлических турбин данной серии.