а потім повертається в річку нижче за течією. p align="justify"> Спорудження дериваційних ГЕС доцільно в гірській місцевості при великих ухилах річок і відносно малих витратах води. У цьому випадку можна отримати напір до 1000 метрів і, відповідно, велику потужність. p align="justify"> Гідротурбіни. Для будь-якого типу ГЕС виробляється однією турбіною потужність дорівнює
кВт, (1.10)
де Q - витрата води через турбіну, м3/с; Н - напір, рівний різниці відміток горизонтів верхнього та нижнього б'єфу, м;? - ККД, що залежить від типу і режиму роботи турбіни. p> Приклад розрахунку. Визначити як зміниться потужність пропелерної турбіни, що працює з Nт1 = 100% Nт, якщо при незмінному напорі витрата води зменшується на 30%. p> Рішення. Зміна потужності, обумовлене зменшенням витрати води, знаходиться по (1.10)
В
Зміна ККД визначається за номограмами [3, 4]: при Nт1 = 100% Nт? 1 = 90%, а при Nт2 = 70% Nт? 2 = 80%. Таким чином,
В
Тут індекс 1 відповідає початкового режиму, а індекс 2 - нового режиму роботи гідротурбіни.
Для найбільш повного перетворення енергії води в механічну енергію для всіх типів турбін швидкість руху лопаток вибирається такий, що на їх виході абсолютна швидкість руху води дорівнює нулю. При цьому частота обертання валу турбіни
, 1/хв (1.11)
де ns - коефіцієнт швидкохідності турбіни, чисельно рівний частоті обертання валу турбіни даного типу при потужності і натиску відповідно 0,736 кВт і 1 метр.
По конструкції розрізняють два класи гідротурбін: активні і реактивні. В активній турбіні використовується динамічний тиск води. Потенційна енергія гідростатичного тиску в суживающейся насадці перетворюється в кінетичну енергію руху води. Це, як правило, високонапорні турбіни. У реактивної турбіні використовується статичний тиск води при реактивному ефекті, що краще на рівнинних річках з великою витратою води і відносно малим напором. p align="justify"> Найбільш поширені активні турбіни - ковшові. Робоче колесо (рис.1.10) такий турбіни виконується у вигляді диска 1, закріпленого на валу 2. Воно обертається в повітрі. По колу диска рівномірно розташовані ковшові лопаті 3. Підведення води здійснюється за допомогою сопла 4, всередині якого розташована регулююча голка 5. У соплах енергія води звертається в кінетичну і, створюючи тиск на лопатки, приводить в обертання робоче колесо. Зміна положення голки регулює подачу (витрата) води і потужність турбіни. <В
Рис.1.9. Компонування ГЕС
а - руслова компонування; б - пригребельного компоновка
ГВБ, ГНБ - горизонти верхнього та нижнього б'єфу
- решітка, 2 - затвор турбінного водоводу, 3 - затвор водоскиду; 4 - канал водоскиду; 5 - гідротурбіна; 6 - направляючий апарат; 7 - аварійний затвор; 8 - генератор; 9 - кабель генераторної напруги ; 10 - трансформатор; 11 - ЛЕП; 12 - турбінний водовід; 13 - спіральна камера; 14 - відсмоктуюча труба; 15 - тіло греблі; 16 - машинний зал.
Конструкції ковшових турбін різноманітні і відрізняються по розташуванню вала (горизонтальне і вертикальне) за кількістю сопел і робочих коліс на одному валу і т. д. Такі турбіни використовуються в діапазоні напору 300 ... 1000 метрів, при діаметрі робочого колеса до 7,5 метрів і потужності до 170 ... 200 МВт.
Реактивні турбіни за конструкцією можуть бути поворотний-лопатевими (рис.1.10), радіально-осьовими, пропелерними, двухпер ГІ вимі, ​​діагональними. Ці турбіни працюють повністю зануреними у воду. Енергія води віддається всім лопатям 6 робочого колеса одночасно. Лопаті кріпляться на втулці 7 і можуть повертатися навколо своєї осі, перпендикулярній осі валу. Вода подається на лопатки з спіральної камери 8 через направляючий апарат 9. Спіральна камера забезпечує рівномірний підведення води до всіх лопаток одночасно, а направляючий апарат забезпечує необхідні кути подачі води. Подвійне регулювання кута подачі вода (напрямних апаратом і поворотом лопатей) забезпечує автоматичну підтримку високого ККД турбіни в широкому діапазоні зміни потужності. Поворотно-лопатеві турбіни використовуються в діапазоні напорів 3 ... 75 метрів. Їх потужність досягає 200 МВт.
Найбільшу потужність дозволяють отримати сучасні реактивні турбіни радіально-осьового типу. Наприклад, такі турбіни на Саяно-Шушенській ГЕС мають потужність 640 МВт. p align="justify"> Для реактивних турбін особливе значення має забезпечення бескавитационной умов роботи. Кавітація виникає при швидкій течії рідини і попаданні її на перешкоду, на лопатки турбіни. При цьому в силу певних процесів можуть виникати гідравлічні мікро удари з тиском до декількох сотень МПа, що здатне зруйнувати ме...
