Развитие гидравлических турбинГлубокие изменения во взглядах на возможности гидроэнергетики произошли в связи с опытами во время Франкфуртской выставки 1891 г. С этого момента началась новая эра в области производства электроэнергии на гидравлических электростанциях. Для характеристики водяных турбин был введен коэффициент быстроходности, который определял число оборотов при напоре один метр и мощности одна л.с. В первых радиально-осевых турбинах он составлял 60 - 70 об/мин, а к концу XX в. вырос до 320 об/мин. Для повышения этого коэффициента стали стремиться распределить мощность между несколькими рабочими колесами. Появились горизонтальные и вертикальные турбины сдвоенного типа. Но это был не единственный путь повышения коэффициента быстроходности. В 1914 г. профессор Дубе (Швейцария) доказал, что при значительном увеличении зазора между направляющим аппаратом и рабочим колесом и одновременным уменьшением длины лопаток рабочего колеса можно довести коэффициент быстроходности до 500 в обыкновенной (не сдвоенной) турбине. Но при работе колеса с неподвижными лопатками при такой реконструкции нельзя было сохранить высокий КПД. Значительное увеличение коэффициента быстроходности было достигнуто в 1914 - 16 гг., когда профессор В. Каплан (Чехословакия) осуществил радиальный подвод воды в направляющий аппарат и осевое прохождение воды через рабочее колесо при большом зазоре между направляющим и рабочим колесами. Гидравлические турбины Каплана для низконапорных установок в процессе своего развития прошли 2 стадии. Стремясь устранить всякие детали, могущие усложнить прохождение воды через рабочее колесо, Каплан в патенте 1916 г. предложил турбину без обода и придал рабочему колесу форму судового гребного винта. Коэффициент быстроходности достиг 1000, а КПД 80 - 82 % при полном давлении, которое регулировалось поворотными лопатками направляющего аппарата. Однако испытания показали, что при неполном подводе воды к рабочему колесу КПД резко падает. Вследствие этого был предложен поворотный тип лопаток рабочего колеса. В настоящее время турбины этого типа называются поворотно-лопастными. После Днепровской ГЭС, где были установлены американские и отечественные турбины, отечественное гидростроение занимает ведущее место в мире. Самые крупные поворотно-лопастные турбины установлены на Саратовской ГЭС (диаметр рабочего колеса 10,3 м) [1]. Рекордные мощности (126 МВт) и КПД (94%) были достигнуты в поворотно-лопастных турбинах Волжских ГЭС. Они были отмечены пятой Международной энергетической конференцией в Вене в 1956 г. как высшее достижение мирового гидротурбиностроения.
Вопросы для самопроверки 1) Назовите основные тенденции (направления) развития парового котла с момента его создания и до настоящего времени. 2) Какие основные модернизации претерпел паровой котел с конца XIX до конца ХХ в в.? 3) Дайте определение паровой турбине. 4) Что дает применение расширяющегося сопла в паровой турбине? 5) Какая величина была введена в конце XVII века для характеристики водяных турбин? 6) В качестве какого элемента электрогенератора могут быть использованы паровые турбины? 7) Почему исследователи, ученые стремились повысить коэффициент быстроходности водяных турбин, к чему это привело? 8) Какие причины способствовали развитию теплоэнергетики в начале ХХ века? 9) Что предложил для совершенствования В. Каплан в 1914-1916 годах? ТЕМА 7 Развитие электростанций
|
