Влияние геометрических параметров на кавитационные характеристики гидротурбины.

Кавитационный коэффициент турбины зависит от геометрии про­точной части и формы лопастей рабочего колеса. При разработке новой проточной части гидротурбины необходимо:

· выбрать контуры полости турбины на основании имеющихся экспериментальных дан­ных гидротурбин близких параметров;

· дать расчетную оценку кавитационных качеств проектируемых рабочих колес и отобрать наи­более перспективные варианты;

· выполнить кавитационные испыта­ния моделей отобранных рабочих колес в принятой проточной части.

Такой подход значительно сокращает время и средства, затра­чиваемые на разработку новой проточной части турбины, обладающей требуемыми энергетическими и кавитационными качествами применительно к заданным условиям ГЭС

Выбор контуров и размеров полости. Относительная высота на­правляющего аппарата (b₀/D₁) оказывает влияние на средние ско­рости в проточной части и, следовательно, на КПД и кавитацион­ный коэффициент турбины. Как показывают опытные исследования, увеличение отношения b₀/D₁ приводит к снижению средней скорости потока и улучшению энергетических и кавитационных характери­стик турбины при различных режимах работы турбин (рис. 3.3, а, б).

Однако с ростом b₀/D₁ увеличиваются напряжения в лопатках на­правляющего аппарата и лопастях рабочего колеса.

 

 

 

Рисунок 3.3. Влияние относительной высоты направляющего аппарата на:

а — энергетические; б — кавитационные характеристики. (экспериментальные данные ЛМЗ для РО гидротурбин типа РО115).

Рекомендуе­мые номенклатурой гидротурбин значения b₀/D₁ в зависи­мости от напора учитывают эти факторы. Выбрав величину b₀/D₁ на заданный напор, переходят к заданию формы и размеров полости, имея в виду, что уве­личение площади потока на выходе из рабочего колеса приводит к падению скоростей и улучшению кавитационных характеристик.

В случае осе­вых и диагональных турбин необходимо также учитывать влияние втулочного отноше­ния d = d _ВТ / D₁ и диаметра горловины камеры рабочего колеса D₂ на расчетную предельную величину σ_ПР кавитационного коэффициента турбины. Втулочное отношение назначают минимально возможной величины (рис. 3.4), необходимой для размещения механизма поворота лопастей рабо­чего колеса.

 

Рисунок 3.4. Влияние втулочного отношения на предельное значение кавитационного коэффициента осевой гидротурбины.

 

Обычно при разработке новой лопастной системы рабочего ко­леса используют полости номенклатурных рабочих колес близкой быстроходности и в случае необходимости вносят изменения в очер­тание полости, основанные, главным образом, на эксперименталь­ных исследованиях.

Кавитационный коэффициент турбины определяется раз­режением, создаваемым отсасывающей трубой и падением дав­ления на лопастях рабочего колеса. Число лопастей и их форма влияют на расстояние в свету между соседними лопа­стями, величину скоростей на выходе из рабочего колеса и падение давления в потоке.