Сливные клапаны.
Для осмотра и ремонта проточной части турбины (спиральной Камеры, направляющего аппарата, рабочего колеса и отсасывающей трубы) необходимо опорожнить их от воды, для чего устанавливают сливные клапаны (рис. VI.52 и VI.53). Существует несколько схем опорожнения проточной части от воды, но наиболее распространена схема, в которой вода из спиральной камеры сливается через трубопровод в отсасывающую трубу и из нее насосами откачивается в нижний бьеф ГЭС, Приемное отверстие клапана обычно перекрывают решеткой, предохраняющей от засасывания мусора и располагают в боковой выемке наиболее низкого места спиральной камеры. При работе турбины все задвижки и клапаны закрыты. Наиболее простым и надежным управлением клапанами является гидравлический привод.
Рис. VI.52. Сливной клапан для опорожнения спиральной камеры от воды
Рис. VI.53. Клапан опорожнения отсасывающей трубы от воды
Время удаления воды из спиральной камеры, отсасывающей трубы управляемым кулачком 12. Снизу на штоке закреплен конический клапан 2. Сервомотор имеет уплотнения 7.
Определяющим размером холостого выпуска является диаметр проходного отверстия его клапана Dх. Ход клапана обычно принимают Sx=(0,25-0,3)Dх. По характеристике холостого выпуска определяют его приведенный расход (м3/с). Следует иметь в виду, что выход из холостого выпуска под уровень нижнего бьефа увеличивает расход QX на 3—5 %. Наличие колена на выходе из холостого выпуска уменьшает расход Dx на 5—10%. Действительный расход (м3/с) через холостой выпуск
где Hр — расчетный напор, м; ξ — относительное повышение давления в трубопроводе, обычно ξ=0,15-0,20.
Максимальный расход Qx, который должен пропускать холостой выпуск, определяется по формуле:
и других полостей проточной части, согласно «Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей» не должно превышать 16 ч. Из этого условия с учетом объема сливаемой воды выбирают размер клапанов. В практике гидротурбостроения применяют клапаны диаметром 250, 400 и 600 мм.
Холостой выпуск.
Холостые выпуски обычно применяются для небольших высоконапорных турбин (напор свыше 150—200 м) при наличии длинных напорных трубопроводов. Они устанавливаются на спиральной камере и служат для ограничения повышения давления в трубопроводе. При быстром закрывании направляющего аппарата клапан холостого выпуска быстро открывается, а затем медленно закрывается. Таким образом, при резком уменьшении расхода через направляющий аппарат суммарный расход через турбину и холостой выпуск, т. е. через напорный трубопровод, изменяется сравнительно медленно и повышение давления будет небольшим. Обычно повышение давления в трубопроводе при этом составляет не более чем 15—20 % от статического напора. Холостой выпуск снабжается масляным катарактом, который позволяет ему открываться только при быстром закрывании направляющего аппарата, когда возможно существенное повышение давления. При медленном движении направляющего аппарата катаракт неподвижен и холостой выпуск не открывается. На рис. VI.54 показана схема современного холостого выпуска диаметром 600 мм, рассчитанного на максимальный расход 7,5 м3/с. Входным коленом 5 холостой выпуск крепится к спиральной камере. Снизу находится патрубок 7.
Рис. VI. 54. Холостой выпуск радиальноосевой турбины
Над коленом с люком 4 расположен водяной сервомотор с поршнем 6, который закреплен на штоке 5. Еще выше расположен масляный сервомотор с поршнем 8. Игла золотника 9 с помощью передачи 10 связана с катарактом 11, здесь Q0 — максимальный расход через турбину, м3/с; Ts — время закрытия направляющего аппарата, обеспечивающее при наличии холостого выпуска допустимое повышение давления и частоты вращения, с; Т — время закрытия направляющего аппарата, которое обеспечило бы ту же величину повышения давления при отсутствии холостого выпуска, с.
Время Ts определяют по формуле
где GD2 — маховой момент ротора агрегата, т-м2; v0 — номинальная частота вращения, об/мин; β—допустимое относительное повышение частоты вращения агрегата; N — мощность на валу турбины, кВт.
Время Т определяется по формуле непрямого гидравлического удара
здесь
— сумма произведений длин участков трубопровода на скорость воды в них, м2/с; σ — характеристика трубопровода, причем
Таким образом, диаметр холостого выпуска (м)
После определения диаметра уточняют расчет гарантий регулирования с учетом характеристик холостого выпуска и турбины. Применение программного управления движением клапана холостого выпуска может уменьшить его размеры. При проектировании холостых выпусков надо предусматривать возможность подачи воздуха под клапан и применять гасители энергии вытекающей воды.
