Файл: Тезисы докладов координационного совещания по гидравлике гидротурбинных блоков, 20-23 мая 1964 г..pdf

Из результатов машинных расчетов были выбраны значения максимумов максиморумов и построены эмпирические кривые рас­ пределения их вероятностей.

7.Дальнейшая их обработка позволила построить расчетные номограммы и вынести формулы для определения значения мак­ симального ударного давления, соответствующего заданной вели­ чине вероятности.

Последняя должна быть увязана с прочностными расчетами тру­ бопровода и в данной работе не рассматривается.

8.Предлагаемый путь решения поставленной задачи с исполь­ зованием машинного счета позволяет учитывать в расчетах гидрав-

.лического ударз_ изменение числа оборотов агрегата при сбросе нагрузки и, кроме того, получить в вероятностной форме значение ударного давления при сбросе частичной нагрузки.

II ГИДРАВЛИКА ГИДРОТУРБИННЫХ БЛОКОВ РУСЛОВЫХ ГЭС

Канд. техн. наук А. И. Модзалевский, инженер М. А. Данилов

(ВНИИ УкрВОДГЕО)

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛЬНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ БЛОКА КАНЕВСКОЙ ГЭС

1. Проектирование совмещенных ТЭС с горизонтальными кап­ сульными агрегатами и требование внедрения максимального объе­ ма сборного железобетона выдвигают вопросы, ответы на которые можно зачастую получить лишь на основании проведения лабора­ торных модельных исследований. К ним относится определение пропускной способности поверхностных водосбросов для различ­ ных конструктивных решений их, выяснение координат свободной поверхности, распределение осредненного и пульсационного давле­ ний для тех или иных решений, определение режима и количествен­ ных характеристик сопряжения бьефов (определенные скорости, дефициты давления), пульсации гидродинамического давления в различных точках крепления нижнего бьефа, а также и на плиты

вцелом.

2.Изучение гидравлики блока производилось на модели, вы­

полненной из оргстекла в масштабе 1 : 50. Установка состояла из лотка с подводящими и отводящими воду коммуникациями. Длина лотка 10 м, ширина 0,85 м. Модель блока включала три сбросных пролета и три турбинных камеры. Пропускная способность турбин­ ных трактов регулировалась диафрагмовыми затворами. Измере­ ние расходов производилось мерными водосливами: осредненпых скоростей.— скоростной трубкой, осредненпых давлений — пьезо­ метрами, пульсационных давлений — расшифровкой осциллограмм, записанных посредством тензодатчиков.

12

3. Пропускная способность поверхностных водосбросов харак­ теризуется средним коэффициентом расхода 0,'375. Отметим, что изменение сечения забральной балки с трапецеидальной на полуцилиндрическую увеличило коэффициент расхода на 2—2,5%. Уст­ ройство вырезов в бычках увеличивает коэффициент расхода при­ мерно на 2—3%- Наличие задних вырезов в бычках не влияет на

'пропускную способность водосбросов.

4.Протекание потока в пределах водосброса характеризуется наибольшей равномерностью глубин при закрытых' вырезах в раз­ делительных бычках. Наличие вырезов приводит к образованию волн возмущения. Наибольшее возмущающее воздействие оказы­ вают задние вырезы в бычках; высота всплеска у оголовка дости­

гает 4,7 м при пропуске максимального расхода 25 000 м3/сек. От­ крытие передних вырезов в бычках усиливает пульсацию давления. Так, при максимальном сбросном расходе амплитуда пульсации на пороге увеличивается примерно в 1,9 раза, а при открытии и задних вырезов пульсация на конце перекрытия отсасывающих труб увеличивается более чем в 2 раза. Установка в вырезах быч­ ков успокоительных балок, заглубленных под поверхность потока, сохраняя преимущества в пропускной способности водосброса с вырезами в бычках, уменьшает возмущение в потоке, и, по-видн- мому, пульсацию гидродинамического давления на водосбросе.

Ликвидация .уступа уменьшает пульсацию давления в конце перекрытия в 2,6 раза.

5. Гидравлика нижнего бьефа характеризуется поверхностным режимом сопряжения бьефов. Заданные горизонты определяют вол­ нообразование в нижнем бьефе, с высотой стационарной волны 3,5—5 м. Форма сопряжения в некоторых случаях совпадает с оп­ ределяемой по рекомендациям Киевского института гидродинамики. Дефицит давления не корреспондируется со свободной поверх­ ностью потока и определяется перепадом восстановления в ниж­ нем бьефе с учетом негидростатичности распределения давления

впотоке с волнообразной поверхностью.

6.Точечная пульсация гидродинамического давления на пли-

V 2

тах водобоя по данным эксперимента примерно равна (1,2 1,3) ~—

давления на плиту водобоя подтверждают возрастание амплиту­ ды пульсации на расстояние более 3//кр от здания ГЭС в сторону нижнего бьефа.

13

Канд. техн, наук Т. Н. Астафичева, канд. техн. наук Ю. С. Васильев, инженер А. В. Гаген,

инженер И. С. Саморукоч

(ЛПИ имени М. И. Калинина), канд. техн. наук Л. В. Мошков (ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева), гл. инженер проекта К. С. Пецуль (ЛО Гидропроекта)

КОМПЛЕКСНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРАВЛИКИ ГИДРОАГРЕГАТНОГО БЛОКА ЧЕРЕПОВЕЦКОЙ ГЭС

1. Череповецкая ГЭС на Шексне запроектирована ЛО Гидропроекта. Она оборудуется четырьмя горизонтальными капсульными гидроагрегатами и имеет открытый водосброс водосливного типа. Капсулы с малогабаритными генераторами размещаются в напор­ ных камерах проточной части турбины. Диаметр рабочего колеса турбины .5,5 м. Здание ГЭС выполнено в сборномонблитном желе­ зобетоне.

Конструкция здания ГЭС, основное гидросиловое и. электроме­ ханическое оборудование подобного типа осуществляются в СССР

впервые.

В процессе проектирования Череповецкой ГЭС были проведены достаточно подробные гидравлические и ■энергетические лабора­ торные исследования моделей турбин, их проточных частей и гид­ роагрегатных блоков. Эти исследования проводили ЛМЗ, ЛПИ, ЦКТИ, ВИГМ и ВНИИГ.

2. Гидравлические исследования гидроагрегатного блока прово­ дились в лабораториях Кафедр гидравлики и использования вод­ ной энергии ЛПИ, выполнение которых проходило в контакте с Гидротурбинной лабораторией ЛМЗ. Вопросами, подлежащими изучению, являлись:

участка блока ГЭС и в нижнем бьефе при совместной работе агре­ гата и водосброса;

г) подбор уклона на участке сопряжения отсасывающей трубы с водобоем;

д) проверка пропускной способности.штрабленных блоков ГЭС для пропуска строительных расходов;

е) выяснение характера распределения потерь напора в пре­ делах входной части блока ГЭС и другие вопросы.

3. На первом этапе гидравлических исследований модель блока ГЭС была выполнена в масштабе 1 ; 50 н. в. с заменой турбины

14

имитирующим вращающимся органом, что позволило в сжатые сроки закончить гидравлические исследования. На втором этапе модель .блока ГЭС имела масштаб 1 : 22 и. в. и энергетические ис­

пытания проводились с рабочим колесом модельной турбины

Di = 250 мм.

4. В результате исследований получены следующие выводы. Очертание поверхности водосброса, принятое Ленгидропроек-

том, является хорошим.

Для обеспечения расчетной пропускной способности водосброса необходимо перекрыть паз турбинных затворов, но в тот период, когда водосброс не работает (для повышения к. п. д. агрегата паз следует открывать); запроектированный носок создает поверхност­ ный режим в нижнем бьефе почти во всем диапазоне колебаний уровня воды. Гидроагрегатный блок Череповецкой ГЭС обладает высокими энергетическими свойствами. При совместной работе агрегата и водосброса имеет место эффект эжекции (в условиях плоской задачи). Для уменьшения сбойности потока в отводящем канале было обосновано устройство раздельного бычка, отделяю­ щего потоки между вторым и третьим агрегатами.

5. Для выяснения условий пропуска строительных расходов оп­ ределена пропускная способность штрабленного блока, а для сброса паводковых расходов определена также пропускная способность проточной части агрегата при демонтированных лопастях рабочего колеса турбины. Изучена возможность использования проточной части агрегата для сброса холостых расходов в период эксплуата­ ции ГЭС. В настоящее время проводятся исследования пульсации давления в напорной камере и отсасывающей трубе.

6. С целью оценки масштабного эффекта и распространения ре­ зультатов лабораторных исследований на натуру намечено про­ вести детальные испытания гидроагрегатного блока Череповецкой ГЭС. Эту работу необходимо выполнить в -кратчайшее время, так как блоки ГЭС с капсульными агрегатами намечаются на многих крупных гидроэлектростанциях.

Канд. техн. наук А. М. Тамадаев (Казахский институт энергетики ГПКЭиЭ СССР)

УПРОЩЕНИЕ ТУРБИН И ТУРБИННЫХ БЛОКОВ ГЭС В ОБЪЕДИНЕННЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМАХ

За последние годы значительно снижена стоимость гидротехни­ ческих сооружений в капиталовложениях по ГЭС. Наоборот, до сих пор существует тенденция к усложнению и соответственно к удорожанию оборудования гидроэлектростанций. Удельный вес за­ трат на оборудование в капиталовложениях по ГЭС увеличился и доходит до 20—30%. Доля же отчислений от оборудования в общих амортизационных отчислениях доходит до 50 %. Дальнейшее умень­ шение капиталовложений по ГЭС можно получить комплексным

15

решением вопроса упрощения всего гидротурбинного блока вместе с турбиной в целом.

Объединение энергосистем, увеличение числа параллельно рабо­ тающих энергоисточников, изменение характера суточного графика нагрузки и режимов работы ГЭС дает возможность упростить тур­ бинное оборудование и соответственно гидротурбинные блоки.

С объединением энергосистем уменьшаются диапазоны колеба­ ний нагрузки на к. п. д. на агрегатах около оптимальных точек их рабочих характеристик, увеличивается возможность для взаим­ ной поддержки энергоисточников во всевозможных нормальных и аварийных режимах эксплуатации межсистемным, межстанцион­ ным и межагрегатным маневрированием. Уменьшается также отно­ сительная величина кратковременных толчков нагрузки на долю отдельных агрегатов. При конструировании агрегатов ГЭС в боль­ ших энергосистемах эти особенности должны быть учтены в коор­ динации с существующими факторами сокращения сроков окупае­ мости и числа часов использования оборудования, внедрения авто­ матизации и сборного железобетона и т. д.

Особенно целесообразно удешевление строительства и упроще­ ние эксплуатации агрегатов пиковых ГЭС. При этом на насосноаккумулирующих ГЭС (НАГЭС) можно добиться уменьшения по­ терь подведенной энергии и в насосном режиме.

Поскольку диапазоны колебания нагрузок на агрегатах сужи­ ваются к оптимальным точкам, то все элементы их должны быть сконструированы с учетом получения максимальной мощности при минимальных затратах в зоне этих нагрузок.

Дополнительные затраты с целью приспособления элементов аг­ регатного блока в целом ко всевозможным режимам за пределами основной рабочей зоны гидроагрегата в энергосистеме зачастую не окупаются. В перспективе с уменьшением числа часов использова­ ния оборудования ГЭС окупаемость этих затрат будет падать.

Необходимо расширить экспериментальные исследования е целью составления баланса потока энергии по узлам гидротурбин и выяснения достоинств каждого органа агрегата при его работе в рабочей зоне. Изучение рабочего процесса и явлений, сопутствую­ щих ему (кавитационных и т. д.), в этих зонах должно быть тща­ тельным.

Канд. техн. наук Л. А. Золотов (НИС Гидропроекта имени С. Я. Жука)

ИССЛЕДОВАНИЯ ТУРБИННЫХ БЛОКОВ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ КАПСУЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ

(НИЖНЕ-КАМСКАЯ, КИЕВСКАЯ И САРАТОВСКАЯ ГЭС)

1. Работы Гидропроекта имени С. Я- Жука в области унификации конструкций гидроэлектростанций привели в послед­ нее время к созданию наиболее экономичного в условиях низко-

16