Специфика гидроэнергетики требует изготовления гидротурбин самых различных мощностей, типов, размеров и конструкций. С целью большего единообразия типов и размеров применяемых рабочих колес гидротурбин в СССР введена общая номенклатура реактивных гидротурбин, обязательная для проектных и строительных гидроэнергетических организаций и заводов-изготовителей.
Сущность номенклатуры заключается в том, что весь вероятный на практике диапазон применения реактивных (радиально-осевых и поворотнолопастных) вертикальных гидротурбин по напору от 3 до 500 м разбивается на участки, охватываемые наименьшим числом заранее установленных типов (серий) рабочих колес гидротурбин. Каждый тип включает ряд рабочих колес нормализованных диаметров, которые обеспечивают покрытие диапазона требуемых мощностей.
Номенклатура гидротурбин устанавливает:
маркировку гидротурбин;
типы рабочих колес;
типы установок;
ряды диаметров рабочих колес.
Марка турбины включает три обозначения, отделенных друг от друга черточками: тип рабочего колеса — тип установки — диаметр рабочего колеса.
Рис. 1-13. Сводный график номенклатуры крупных вертикальных гидротурбин.
Условное обозначение типа рабочего колеса состоит из обозначения системы турбины (ПР — пропеллерная, ПЛ— поворотнолопастная, РО — радиально-осевая) и величины максимального напора. Пример условного обозначения типов рабочих колес в номенклатуре: ПЛ40, Р075.
Тип установки обозначается одной буквой, указывающей расположение вала турбины: В — вертикальный вал, Г — горизонтальный.
Размер турбины указывается в марке номинальным диаметром рабочего колеса D1, выраженным в сантиметрах.
Рис. 1-14. Частный график области применения рабочего колеса типа РО230.
Таким образом, маркировка ПЛ40-В-500 означает поворотнолопастную гидротурбину с рабочим колесом типа ПЛ40, с максимальным напором 40 м, с вертикальным валом и диаметром рабочего колеса D1= 5,0 м. Маркировка РО75-В-750 означает радиально-осевую гидротурбину с рабочим колесом типа Р075, с максимальным напором 75 м, с вертикальным валом и диаметром рабочего колеса 7,5 м.
На рис. 1-13 приведен график номенклатуры крупных вертикальных гидротурбин, на котором в логарифмических координатах напора и мощности указаны области применения каждого из включенных в номенклатуру типов рабочих колес. Таких типов в этой номенклатуре принято: для поворотнолопастных турбин — девять и для радиально-осевых—восемь. Номенклатура охватывает рабочие колеса турбин диаметром: поворотнолопастных— от 2,8 до 10 м, а радиальноосевых — от 1,8 до 8,5 м.
Границы мощностей каждого типа рабочего колеса определяются принятыми максимальными и минимальными диаметрами рабочих колес, проставленными у соответствующих наклонных линий. Границы применения рабочих колес по напору установлены ориентировочно, исходя из обычных допускаемых на практике экономически целесообразных высот отсасывания, а также из условия прочности лопастей.
Частные графики областей применения отдельных типов рабочих колес (рис. 1-14) построены в тех же координатах, что и сводный график, но с дополнительными данными, позволяющими определить размер турбины (диаметр рабочего колеса) и скорость вращения. На графике каждому нормализованному диаметру рабочего колеса соответствует определенная область мощностей и напоров, очерченная параллелограммом. В каждом параллелограмме показаны также и наивыгоднейшие скорости вращения (об/мин) применительно к синхронной скорости вращения генератора при частоте 50 периодов в секунду.
На графиках показаны вспомогательные кривые А, для определения допустимых высот отсасывания, с помощью которых максимально допустимая высота отсасывания для данной гидроэлектростанции определяется по формуле
где h — допустимая высота отсасывания турбины на уровне моря, м;
↓ — отметка турбины над уровнем моря, м.
Кривые h, на графиках для поворотнолопастных турбин построены при максимальных и минимальных приведенных расходах, а для радиально-осевых — при максимальных.
