Здания ГЭС с радиально-осевыми турбинами и спиральными камерами.
Радиально-осевые турбины со спиральными турбинными камерами устанавливаются в зданиях приплотинных и деривационных малых ГЭС при напорах от 10 до 400 м
Спиральные камеры высоконапорных радиальноосевых турбин выполняются металлическими: при напорах от 10 до 100 м применяют литые чугунные камеры, при напорах 25 - 150 м применяют стальные сварные и при напорах свыше 100 - 120 м применяют литые стальные.
Угол охвата спиральных металлических камер φ=315-345°. Форма поперечного сечения обычно круглая на большей части длины спиральной части, только ближайшим к зубу спирали сечениям конструктивно придают форму эллипсов
При расчете металлической спиральной камеры по закону vcp=const задача сводится к определению радиуса кругового поперечного сечения, расположенного под углом α к выходу в спиральную часть:
Получаемая таким образом, металлическая турбинная камера имеет максимальную ширину, м
Точные размеры металлических спиральных турбинных камер применительно к радиально-осевым турбинам той или иной быстроходности рекомендуются заводом- изготовителем, обычно поставляющим для строящихся малых ГЭС турбины вместе с камерами.
Типичная компоновка агрегатного блока малой ГЭС с вертикальной радиально-осевой турбиной, металлической спиральной турбинной камерой и прямоосной конической отсасывающей трубой показана на рис. 5.10.
Размеры турбинного помещения определяются конструктивными размерами турбины LT и Вт, размером затвора Lэт и минимально допустимой шириной проходов между агрегатом и стенами помещения Размеры нижней отводящей камеры в этих компоновках определяются, как для рассмотренных выше зданий ГЭС с вертикальными прямоосными коническими отсасывающими трубами. Габаритные размеры подводного блока здания МГЭС с прямоосной конической отсасывающей трубой и объем бетона приведены в табл. 5.5. На рис 5.10 показан вариант здания малой ГЭС с вертикальной радиально-осевой турбиной, металлической спиральной турбинной камерой и изогнутой отсасывающей трубой. Размеры блока и объем бетона приведены в табл. 5.6.
Сравнение данных табл. 5.5 и 5.6 показывает, что строительные размеры и объемы блоков зданий ГЭС указанных типов приблизительно одинаковы.
Таблица 5.5
Рис. 5.10. Здания ГЭС с подводом воды к вертикальной радиально - осевой турбине по металлической спиральной камере: а - с прямой конической отсасывающей трубой; б - с изогнутой отсасывающей трубой
В зданиях малых ГЭС с радиально-осевыми турбинами и металлическими спиральными турбинными камерами возможна и горизонтальная компоновка гидроагрегатов Энергетические параметры турбин при этом не изменяются, но конструктивное решение и размеры агрегатного блока претерпевают существенные изменения. Поскольку необходимо разместить горизонтальный генератор, увеличиваются в плане размеры турбинного помещения, но отпадает необходимость в устройстве второго междуэтажного перекрытия, на которое при вертикальной компоновке гидроагрегата опирался генератор
Компоновка блока здания ГЭС с горизонтальной радиально - осевой турбиной, металлической спиральной камерой и коленчатой отсасывающей трубой показана на рис. 5.11,а. Габаритные размеры блока и объемы бетона при агрегатах с турбинами диаметром 1,0 и 0,5 м приведены в табл.5.7.
Существенного уменьшения строительных объемов агрегатных блоков зданий малых ГЭС с горизонтальными радиально-осевыми турбинами и металлическими спиральными турбинными камерами можно добиться за счет применения прямоосных конических отсасывающих труб, осуществляющих выпуск воды непосредственно в нижний бьеф, без устройства каких-либо камер Ремонтный затвор со стороны отсасывающей трубы в этом случае может быть выполнен в виде управляемого клапана. Подобная компоновка здания, состоящего практически из одного лишь турбинного помещения, изображена на рис. 5.11,б.
Размеры и объем блоков приведены в табл. 5.8.
Таблица 5.8
Рис. 5.11. Здания ГЭС с горизонтальными радиально - осевыми турбинами, спиральным подводом воды а - с прямой конической отсасывающей трубой; б - с коленчатой отсасывающей трубой
Рекомендации по выбору типов зданий приплотинных и деривационных малых ГЭС с реактивными турбинами.
Размеры и строительные объемы блоков приплотинных и деривационных малых ГЭС мало зависят от напора и определяются в основном компоновкой агрегата (вертикальная, наклонная, горизонтальная), схемой подвода воды (кожуховый, камерный) и диаметром рабочего колеса турбины.
Диаметр рабочего колеса турбин D1=0,5 м:
В диапазоне напоров Н=( 10-50) м наиболее эффективной с точки зрения строительных объемов является компоновка блока с вертикальными агрегатами, оборудованными осевыми турбинами с кожуховыми фронтальными подводами воды и изогнутыми отсасывающими трубами.
В диапазоне напоров Н=(50 - 150) м предпочтение следует отдавать зданиям с горизонтальными радиально-осевыми турбинами с кожуховыми радиальными подводами воды и коленчатыми отсасывающими трубами.
В диапазоне напоров Н=(100 - 400) м значительными преимуществами перед всеми остальными компоновками обладают здания ГЭС с горизонтальными радиальноосевыми турбинами, металлическими спиральными турбинными камерами и прямоосными коническими отсасывающими трубами.
Диаметр рабочего колеса турбин D1=1 м:
В диапазоне напоров Н=(10-50)м по удельному расходу бетона в подводной части здания ГЭС эффективным является применение наклонных гидроагрегатов с осевыми турбинами, кожуховыми фронтальными подводами воды и коленчатыми отсасывающими трубами
В диапазоне напоров Н=(50 - 400) м предпочтение следует отдавать зданиям ГЭС с горизонтальными радиально- осевыми турбинами, металлическими спиральными турбинными камерами и прямоосными коническими трубами.
Диаметр рабочего колеса турбин D1=1,5 м:
В диапазоне напоров Н=(10 - 30) м наиболее эффективными являются наклонные кожуховые агрегаты с осевыми турбинами и коленчатыми отсасывающими трубами
В случае применения радиально-осевых турбин независимо от напора представляется целесообразным рекомендовать вертикальные компоновки с прямоосными коническими или изогнутыми отсасывающими трубами, позволяющие компактно решить несущие конструкции агрегатного блока, обеспечивающие наименьшее заглубление турбинного помещения и создающие нормальные условия для эксплуатации оборудования ГЭС.
