Проектирование любой машины, и в частности гидротурбины, производят в таг кой последовательности: составляют техническое задание, разрабатывают эскизный, технический и рабочий проекты. В соответствии с ГОСТ 2.103—68 техническое задание на проектирование гидротурбин устанавливает ее технические характеристики и основные технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемой машине.
Эскизный проект, включающий совокупность чертежей, расчетов и пояснительную записку, должен давать общее представление об устройстве и принципе работы гидротурбины, определять принципиальные конструктивные решения с основными параметрами и габаритными размерами. На основе утвержденного эскизного проекта разрабатывается технический проект машины.
Технический проект представляет собой совокупность конструкторских документов, содержащих окончательный вариант конструкции и исходные данные для разработки рабочего проекта. Технический проект включает: чертежи машины в сборе и важнейших ее узлов, общие чертежи вспомогательного оборудования, схемы регулирования и автоматизации, технико-экономические обоснования, гидродинамические и прочностные расчеты, а также необходимые экспериментальные данные и результаты исследований.
Рабочий проект машины представляет собой совокупность конструкторских документов (чертежей общих и детальных, спецификаций, технических условий, формуляров и др.), необходимых для изготовления, контроля, испытаний готовой машины на заводе и на месте эксплуатации, а также для монтажа машины. Применительно к гидротурбинам эти общие положения последовательности проектирования имеют специфические особенности.
Конструкция гидротурбин зависит от напора воды. Габаритные размеры турбин низконапорных гидростанций велики, что усложняет их изготовление и транспортирование, габаритные размеры высоконапорных гидротурбин значительно меньше.
Невозможность стендовых испытаний новых готовых узлов гидротурбин в цеховых условиях предъявляет особые требования к отработке их конструкций на моделях в лабораториях на специальных стендовых установках.
Проточная часть гидротурбин и схема ее отдельных элементов — спиральной камеры, направляющих лопаток и лопастей колеса, камеры рабочего колеса и отсасывающей трубы — должны обеспечить оптимальные энергетические и кавитационные свойства турбины. Проточную часть стремятся применять минимальных размеров.
В процессе проектирования и компоновки спиральной камеры, статора, камеры направляющего аппарата, крышки турбины надо учитывать, что они выполняют в турбине двойную роль: образуют проточную часть машины и создают компактный, надежный и прочный корпус турбины, поддерживающий роторную часть — колесо с валом и привод для регулирования направляющего аппарата. В последнее время все чаще применяют компоновки, в которых крышка турбины и кольца направляющего аппарата также воспринимают большие осевые нагрузки от подпятника гидроагрегата и передают их на фундамент установки.
В процессе компоновки турбины и проектирования ее деталей учитывают возможности производства и стремятся к тому, чтобы обработка деталей была возможно проще, а срок их изготовления возможно коротким, а также учитывают условия, транспортирования деталей на место монтажа, возможности получения заготовок.
ΙΙ.3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ, ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ И ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГИДРОТУРБИН
Техническое задание на проектирование гидротурбины обычно определяет: суммарную мощность гидростанции ΣΝ, расчетный напор Hp, колебания напора (Hmin и Hmах), допустимое заглубление здания ГЭС, отметки нижнего и верхнего бьефов. Эти величины устанавливаются проектно-изыскательскими организациями, проектирующими гидростанцию. На основании этих величин ведется разработка эскизного проекта с выбором основных параметров турбины: ее системы, диаметра рабочего колеса, частоты вращения. После выбора системы и диаметра турбины определяются ее эксплуатационные характеристики и разрабатываются общая компоновка турбины и схема ее установки на гидростанции. Выбирается вспомогательное оборудование и система регулирования. На основании технического задания и утвержденного эскизного проекта разрабатываются технические условия на создание турбины.
Технические условия включают: технические требования; правила приемки; методы контроля; транспортирование и хранение; указания по эксплуатации; гарантии поставщика; технику безопасности и промышленную санитарию.
