Файл: Пылаев, Н. И. Кавитация в гидротурбинах.pdf

1 Максимальный приведенный расход для колеса Р0697(а — 1160 л/с.

Из рис. V.6 следует, что с увеличением мощности эрозия в зоне выходной кромки лопасти возрастает, достигая максимума в опти­ мальной зоне характеристики (для Р0697 Q{onT^ 950 л/с).

Vq M M 3

Площадь эрозии с увеличением мощности смещается к выходной кромке. Можно предположить, что при дальнейшем росте мощно­ сти область замыкания кавитационных каверн сместится за пре­ делы лопасти.

Интересно проследить за состоянием агрегата с набором на­ грузки. Самый неспокойный режим работы турбины, характери­

162

На этом участке пластины после 2 ч испытаний получали заметные повреждения и после каждого режима менялись.

Результаты испытаний представлены на рис. V.7. Зависимость эрозии от мощности турбины для рабочего колеса

Р082 характеризуется максимумом в оптимальной по к. п. д. зоне характеристики. При уменьшении или увеличении нагрузки по отношению к оптимальной эрозия падает. Такая зависимость характерна для эрозии, расположенной вблизи выходной кромки лопасти. Действительно, с увеличением мощности растет отно­ сительная скорость потока и эрозия увеличивается. Этому пе­ риоду соответствует участок кривой изменения мощности от 9 до 29 МВт (рис. V.7, а). Дальнейшее увеличение мощности, сопро­ вождающееся ростом скоростей и снижением давления, смещает зону замыкания кавитационных каверн за лопастную систему, и эрозия уменьшается (участок кривой с изменением мощности от 29 до 38 МВт).

Зависимость эрозии от заглубления исследована на двух на­ грузках: 29 и 38 МВт (рис. V.7, б). Штриховыми линиями на этом рисунке показан предположительный ход кривых, построенных по аналогии с рис. V.6. Максимальная эрозия наблюдалась при ka = 1,5-ч-1,6. На нагрузке 29 МВт с уменьшением заглубле­ ния (ka изменяется от 1,76 до 1,57) площадь эрозии, несколько смещаясь к выходной кромке лопасти, остается постоянной, а глубина эрозии возрастает. Режим с N = 29 МВт и ka = 1,57

164

характеризуется наибольшей интенсивностью эрозий — глубина отдельных вмятин на алюминиевых пластинах достигает 0,17 мм, а диаметр до 1 мм.

Уменьшение подтопления при нагрузке 38 МВт приводит к существенному сокращению площади эрозии. При этом зона эрозии смещается к самой выходной кромке лопасти (рис. V.8).

Смещение зоны эрозии объясняется понижением давления в по­ токе и перемещением смыкания кавитационных каверн за лопаст­ ную систему.

Рис. V.7. Зависимость кавитационной эрозии от мощности (а)

и заглубления (б) турбины ГЭС Нива-III

Для исследования влияния впуска воздуха в зону рабочего колеса на эрозию был выбран режим с N — 19 МВт. На этом режиме засасывается максимальный объем воздуха. Однако даже максимальный объем воздуха, всасываемого через центральное отверстие вала и через клапаны срыва вакуума, не оказывает заметного влияния на кавитационную эрозию лопастей. Объяс­ няется это тем, что воздух засасывается в центральный вихревой жгут, образующийся за колесом, и выносится с потоком из тур­ бины. Попадая в вихревой жгут, воздух снижает пульсации по­ тока, вызванные ударами при смыкании парогазовых пустот жгута на стенках отсасывающей трубы. В зоны образования и смыкания кавитационных каверн на лопастях воздух не попадает и, следовательно, не может оказать какого-либо влияния на эрозию.

Испытания на турбине Б р а т с к о й Г Э С были проведены на режимах 65, 80 и 100% ЛГшах.

165

Рабочее колесо Р0662 в условиях Братской ГЭС подвергается эрозии в зонах за входной кромкой, а также ближе к выходной кромке лопасти (рис. 11.18, VI). Ввиду некоторой разницы в изго­ товлении лопастей зона эрозии занимает полосу шириной — 600 мм, расположенную вдоль всего нижнего обода. В этом месте и были

1,25— 1,60. Меньшему значению ka соответствовала большая мощ­ ность. Таким образом, на зависимость эрозии от мощности накла­ дывалось влияние величины k„.

166

и нижним ободом, зона 3 — вблизи выходной кромки. В каждой зоне имеются участки с различной интенсивностью кавитацион­ ного воздействия.

Учитывая большие площади и разнообразие в интенсивности зон эрозии, подсчет общего объема деформации весьма трудоемок и сопряжен с большими погрешностями. Поэтому в качестве характеристики интенсивности кавитационного воздействия была

168