Частота вращения турбины предварительно определяется по формуле:
где - принятый диаметр рабочего колеса;
- оптимальная приведенная частота вращения турбины, определяется с учетом масштабного эффекта по формуле:
где ,
- максимальное значение КПД, соответственно, натурной турбины модели;
- оптимальная приведенная частота вращения модели.
Величины и
определяются по универсальной характеристике и обычно указываются на ней. Величина
определяется по формуле:
где – число Рейнольдса модели и турбины.
где и
- диаметр и напор модельной турбины, которые указываются на универсальной характеристике.
Для РО 170
Из (3.8) находим:
Подставим полученное значение в (3.7):
Из (3.6) найдем :
Найдем частота вращения турбины подставив полученное значение в (3.5):
Найденное значение частоты вращения следует округлить до величины ближайшей синхронной частоты вращения. Синхронной частотой вращения называется такая частота, которая обеспечивает стандартную частоту переменного тока в электросети. В табл. 1.6, стр. 21 [1], приводятся рекомендуемый ряд значений nсинх. По табл. 1. принимаем: n=300,0 об/мин.
Для дальнейших расчетов необходимо найти поправки по КПД и по приведенной частоте вращения
, учитывающие увеличение КПД и приведенных оборотов натурной турбины по сравнению с моделью за счет масштабного эффекта. Поправку на приведенный расход обычно не учитывают. В соответствии с рекомендациями номенклатуры поправку
определяют по формуле:
(3.10)
Найденные поправки, вычисленные для оптимального режима, можно принять одинаковыми для всех режимов работы гидротурбины, т.е. ,
Вычислив поправки по КПД и по приведенной частоте вращения, пересчитаем величины установленной мощности турбины и рабочего расхода:
(3.11)
Для ПЛД 170
Из (3.8) находим:
Подставим полученное значение в (3.7):
Из (3.6) найдем :
Найдем частота вращения турбины подставив полученное значение в (3.5):
В табл. 1.6, стр. 21 [1], приводятся рекомендуемый ряд значений nсинх. По табл. 1. принимаем: n=375,0 об/мин.
Из формул (3.9) и (3.10) найдем поправки по КПД и по приведенной частоте вращения
:
Найденные поправки, вычисленные для оптимального режима, можно принять одинаковыми для всех режимов работы гидротурбины, т.е. ,
Вычислив поправки по КПД и по приведенной частоте вращения, пересчитаем величины установленной мощности турбины и рабочего расхода по формулам (3.11) и (3.12):
Построение зоны работы турбины на универсальной характеристике
В данном пункте необходимо проверить правильность выбора диаметра D1 и частоты вращения турбины n. Для этого необходимо построить на универсальной характеристике зону работы турбины. Зона работы турбины ограничена по приведенной частоте вращения двумя горизонтальными линиями при заданных минимальном и максимальном напорах (линия 1 и 4, на рис. 3).
(3.13)
(3.14)
Для РО170
Подставляем найденные ранее значения в (3.13) и (3.14):
Координаты ,
, соответствуют работе турбины при расчетном напоре и заданной мощности определяются аналогично:
Таким образом, имеем окончательные координаты рабочей точки Р (см. рис. 3).
Аналогично определяются координаты (,
точки С, соответствующие работе турбины при максимальном напоре и заданной мощности:
Чтобы найти на универсальной характеристике точку А, соответствующую работе турбины при минимальном напоре, необходимо провести через точку Р линию до пересечения с горизонтальной линией
. Таким образом:
Для ПЛД170
Подставляем найденные ранее значения в (3.13) и (3.14):
Зона работы не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким значением КПД. Следовательно, необходимо увеличить диаметр или приведенную частоту вращения рабочего колеса.
Увеличим частоту вращения с 375,0 об./мин. до 428,6 об./мин. Тогда получим из (3.13) и (3.14):
Зона работы не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким значением КПД.
Следовательно, необходимо увеличить диаметр рабочего колеса с 2,65 до 2,8 м.
Из (3.8) находим:
Подставим полученное значение в (3.7):
Из (3.6) найдем :
Найдем частота вращения турбины подставив полученное значение в (3.5):
В табл. 1.6, стр. 21 [1], приводятся рекомендуемый ряд значений nсинх. По табл. 1. принимаем: n=375,0 об/мин.
Из формул (3.9) и (3.10) найдем поправки по КПД и по приведенной частоте вращения
:
Найденные поправки, вычисленные для оптимального режима, можно принять одинаковыми для всех режимов работы гидротурбины, т.е. ,
Вычислив поправки по КПД и по приведенной частоте вращения, пересчитаем величины установленной мощности турбины и рабочего расхода по формулам (3.11) и (3.12):
Подставляем найденные значения в (3.13) и (3.14):
Зона работы не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким значением КПД.
Т.к. зона работы ПЛД170 не охватывает центральную часть «оптимум» универсальной характеристики с достаточно высоким КПД, то из двух гидротурбин выбираем радиально-осевую гидротурбину с типом рабочего колеса РО170.