Здание ГЭС (стр. 2 из 3)
3. Расчет турбинной камеры и отсасывающей трубы
Тип турбинной камеры, служащей для подвода воды к рабочим органам гидротурбины, зависит, главным образом от ее мощности и расчетного напора. Крупные и средние реактивные гидротурбины при напорах 40÷700м оборудуются металлическими спиральными камерами. Металлические спиральные камеры, как правило, выполняются с круглыми сечениями с углом охвата 345-350о. Гидромеханический расчет таких камер выполняется по условию
аналитическим способом. При этом в качестве исходного используется уравнение: 
φ - координатный угол сечения спирального канала, отсчитываемый от зуба; ρ - радиус сечения спирали; с - постоянный коэффициент
 |
Значение коэффициента С можно определить из приведенного выше уравнения для условий входного сечения, для которого φ=φmax=350о, а  |
-расход через турбину при номинальной мощности, соответствующей расчетному напору.
Vвх=12,5м/с - допустимая средняя скорость потока во входном сечении.
Радиус любого промежуточного сечения спирального канала с координатным углом φ определяется по формуле:
Полный наружный радиус спирального канала в этом сечении:
.Необходимые для расчета и построения камеры значения диаметров Da, Db и D0, а также число лопаток направляющего аппарата Z0 принимается в зависимости от D1.
| D1, см | Da, см | Db, см | D0, см | Z0 |
| 500 | 765 | 660 | 580 | 24 |
Расчет по построению очертания спирального канала удобно вести в форме таблицы.
| φ | φ/с | 2ra φ/с |  | ρ | 2ρ | R=2ρ+ra |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3,825 |
| 25 | 0,025 | 0, 193 | 0,44 | 0,465 | 0,93 | 4,755 |
| 50 | 0,051 | 0,387 | 0,622 | 0,673 | 1,345 | 5,17 |
| 75 | 0,076 | 0,58 | 0,762 | 0,838 | 1,676 | 5,501 |
| 100 | 0,101 | 0,774 | 0,88 | 0,981 | 1,962 | 5,787 |
| 125 | 0,126 | 0,967 | 0,984 | 1,11 | 2,22 | 6,045 |
| 150 | 0,152 | 1,161 | 1,077 | 1,229 | 2,458 | 6,283 |
| 175 | 0,177 | 1,354 | 1,164 | 1,341 | 2,682 | 6,507 |
| 200 | 0, 202 | 1,548 | 1,244 | 1,447 | 2,893 | 6,718 |
| 225 | 0,228 | 1,741 | 1,32 | 1,547 | 3,095 | 6,92 |
| 250 | 0,253 | 1,935 | 1,391 | 1,644 | 3,288 | 7,113 |
| 275 | 0,278 | 2,128 | 1,459 | 1,737 | 3,474 | 7,299 |
| 300 | 0,304 | 2,322 | 1,524 | 1,827 | 3,655 | 7,48 |
| 325 | 0,329 | 2,515 | 1,586 | 1,915 | 3,83 | 7,655 |
| 350 | 0,354 | 2,709 | 1,646 | 2 | 4 | 7,825 |
Отсасывающие трубы для вертикальных, средних и крупных турбин делают изогнутыми.
Изогнутая отсасывающая труба состоит из следующих характерных элементов:
Начального, включающего рабочую камеру;
Конического (входного) диффузора круглого сечения;
Колена;
Горизонтального (выходного) диффузора прямоугольного сечения.
Размеры отсасывающей трубы D1=5м:
| Тип отсасы-вающей трубы | h | h1 | h2 | L | B5 | D4 | h4 | h6 | L1 | h5 | B4 | a | R6 | a1 | R7 | a2 | R8 |
| 20 | 11,5 | 1 | 0,5 | 17,5 | 10,85 | 5,2 | 5,2 | 2,55 | 7,05 | 4,7 | 10,85 | 1,845 | 4,395 | 5,675 | 3,2 | 0,4015 | 2,95 |
4. Выбор генератора и вспомогательного оборудования
4.1 Выбор генератора
На современных ГЭС применяются, как правило, вертикальные трехфазные синхронные гидрогенераторы. При частоте вращения свыше 200 мин-1 применяются подвесные генераторы.
Основные технические параметры гидрогенератора:
Активная мощность
;Полная (кажущаяся) мощность
;Напряжение U=18кВ. Нормальная синхронная частота вращения n=200 об/мин; КПД генератора ηген=91%. Диаметр расточки статора:
.Предельная окружная скорость для шихтованных роторов Vп=145м/с. Разгонная частота вращения nр=Крn1=1,6·200=320 об/мин. Длина активной стали:
.сэ=12 - коэффициент эффективности использования активных материалов.
Внешний диаметр вала
Высота статора hст= (1,7-1,9) lt=1,8·0,27=4,86м.
Наружный диаметр активной стали Da=Di+ (0,5-0,9) =8+0,5=8,5м
Диаметр корпуса статора Dст= (1,07-1,1) Da=1,1·8,5=9,35м.
Высота верхней крестовины hВК= (0,2-0,25) Di=0,2·8=1,6м.
Диаметр лучей верхней крестовины DВК=Dст=9,35м.
Высота подпятника hп= (0,15-0,2) Di=0,2·8=1,6м.
Диаметр кожуха подпятника dп= (0,4-0,5) Di=0,5·8=4м.
Высота турбинной шахты hш=3м, диаметр
Dш= (1,3-1,5) Di=1,5·8=12м
Высота нижней крестовины hНК= (0,1-0,12) Dш=0,1·12=1,2м.
Диаметр ее лучей DВК=Dш+ (0,3-0,5) =12+0,5=12,5м.
Высота надстройки h0= (0,14-0,2) Di=0,2·8=1,6м, ее диаметр d0= (0,35-0,45) Di=0,4·8=3,2м.
Диаметр кратера генератора Dкр= (1,5-1,85) Di=1,75·8=14м.
Минимальная ширина прохода между воздухоохладителем и стенкой кратера b=0,5м.
Общую массу генератора приближенно можно определить по формуле:
Масса ротора генератора с валом составляет 50-55% от общей массы.
Марка генератора СВФ 8000/270-30.
4.2 Подбор системы регулирования гидротурбин
Подбор элементов системы автоматического регулирования гидротурбин ставит задачу определения размеров сервомоторов, типа и параметров маслонапорной установки и регулятора частоты вращения.
МНУ обеспечивает работоспособность системы регулирования и управления гидроагрегатом и состоит из аккумулятора давления (котла), масляного бака с расположенными на нем насосными агрегатами, аппаратурой и приборами.
Для выбора объема аккумулятора необходимо знать количество масла, расходуемого из него при нормальном и аварийном процессах управления гидроагрегатом. Объем аккумулятора МНУ определяется по формуле: Vа= (18-20) VНА=20·0,6=12м3. Рабочий объем направляющего аппарата определяется по формуле:
zн=2 - число поршней, находящихся под давлением одновременно;
Диаметр поршня сервомотора направляющего аппарата:
Максимальный ход поршней сервомоторов: Sнmax= (1,4-1,6) а0max=1,5·0,46=0,7м;
Максимальное открытие лопаток направляющего аппарата:
.По объему аккумулятора и по номинальному давлению выбирается соответствующая МНУ и определяются ее параметры.
| Тип МНУ | Объем Vа, м3 | Основные размеры, мм и масса, т | ||||||||
| Котла | Бака | |||||||||
| Нк | D | h1 | Масса | Нб | L | B | A | Масса | ||
| МНУ 12,5-1/40 | 12,5 | 3950 | 2280 | 720 | 9 | 1600 | 2800 | 2800 | 1800 | 8,2 |
Регуляторы частоты вращения гидротурбин в основном подразделяются на две группы: гидромеханические типа РК и электрогидравлические типа ЭГР. Гидромеханическая часть регуляторов конструктивно выполняется в виде колонки управления, корпус которой унифицирован и является единым для всех типов регуляторов.
Для определения типоразмера регулятора необходимо знать диаметр золотника, который принимается равным диаметру маслопроводов, идущих от золотника к сервомотору.