Эксплуатация гидроагрегатов - Характеристики гидротурбин

При эксплуатации гидравлических турбин, а также при приемке и испытании этих турбин приходится очень часто пользоваться графиками (характеристиками), представляющими зависимость между мощностью, расходом, напором, числом оборотов и величиной открытия направляющего аппарата. Каждая такая зависимость между любыми двумя указанными величинами на графике изображается кривой того или иного вида. График составляется таким образом, что на одной из двух взаимноперпендикулярных осей откладывается в удобно выбранном масштабе значение одной величины, а на другой оси — значение второй величины. Затем находятся точки кривой, которая должна изображать искомую зависимость.
а) Нагрузочная характеристика. Положим, необходимо построить зависимости между мощностью и к. п. д. для турбины при неизменных напоре и числе оборотов, если известно, что при испытании этой турбины получены следующие результаты:
Откладываем на горизонтальной оси (рис. 78) в некотором масштабе значения мощностей от 0 до 1200 кет, а по вертикальной оси — значения для к. п. д. от 0 до 100%. На рис. 78 показано, что для построения искомой зависимости мы должны нанести на график точки А, В, С, D, которые соответствуют вышеприведенным данным испытания. Например, чтобы найти точку А,

Рис. 78. Нагрузочная характеристика
отвечающую N= 400 квт и η=65%, мы на горизонтальной оси замечаем точку, дающую N = 400 квт, а на вертикальной ОСИ — точку С η = 65 %. Через первую точку проводим вертикаль, а через вторую горизонталь. Эти две прямые в своем пересечении и дадут точку А. Так же находим и остальные точки. Полученные точки соединяем плавной кривой.
Пользуясь изображенным графиком или диаграммой, весьма удобной для эксплуатации , нетрудно уже найти к. п. д. для любого значения мощности турбины; так, например, для N = 500 квт к. п. д. η=73,5%.
б) Эксплуатационные характеристики. В реальных условиях работы низконапорных гидроэлектрических станций с суточным регулированием напор колеблется в широких пределах, и для эксплуатационных целей недостаточно иметь рабочую характеристику турбины только при одном каком-либо напоре. В этом случае весьма удобно пользоваться так называемыми универсальными и эксплуатационными характеристиками, дающими изменение мощности с изменением напора. Эти характеристики дают полное представление об изменении условий работы данной турбины с данным генератором при любых напорах и всех возможных нагрузках при постоянном числе оборотов. Для практических целей планирования работы турбины при эксплуатации
станций удобнее пользоваться в некоторых случаях подобными же характеристиками, но с линиями равных расходов вместо линий равных к. п. д. или при совместном их расположении на одном графике. При этом надо иметь в виду, что наносимые на такой график величины мощности должны относиться не к турбине, а ко всему агрегату, т. е. к мощности на зажимах генератора в киловаттах или мегаваттах, что соответствует уже фактической нагрузке.
На рис. 79 приведен для примера эксплуатационный график ГЭС с турбинами Френсиса. На графике по вертикальным осям нанесены нагрузки агрегата (мгвт), по горизонтальной оси—напоры (м); сеть сплошных кривых соответствует расходам воды через турбину (м/сек), а пунктирные кривые дают изменение к. п. д. агрегата при различных нагрузках и напорах.

Рис. 79. Эксплуатационный график главных агрегатов ГЭС с турбинами Френсиса
Иногда на эксплуатационной характеристике откладывают по горизонтальной оси нагрузки агрегата, а по вертикальной — напоры. Таким образом, если нам известны в данный момент нагрузка машины (по показаниям электрических приборов пульта станции) и напор, определяемый по показаниям реек или по данным приборов лимниграфов, автоматически записывающих горизонты верхнего и нижнего бьефов, то по графику можно найти фактически прошедший через турбину расход воды и к. п. д. всего агрегата, в целом.