|
ЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ B1Тема: Енергийно изследване на двукратна водна турбина1. ЦелЦелта на упражнението е построяването на универсалната характеристика на турбината. 2. Опитна уредба Фиг. 1.1. Схема на опитната уредбаЛабораторното упражнение се провежда на стенд №3 “Двукратни турбини”. Схема на опитната уредба е показана на фиг. 1.1. Обект на изпитването е двукратната турбина 9, с основен диаметърD1 = 270 mm. Входящото сечение е правоъгълно с 158х136 mm. Параметрите на входа на турбината се осигуряват от центробежната помпа 2, засмукваща вода от основния резервоар 1 и нагнетяваща в напорния тръбопровод 4. За регулиране на параметрите се използва клиновия шибър 3, монтиран след помпата. В направляващото устройство на турбината, енергията на водата се трансформира изцяло в кинетична, а при двукратното преминаване през работното колело се трансформира в механична на вала на турбината. След преминаване през турбината водата попада в нейната шахта преминава по канала 10 и през обемния дебитомер 11 се връща обратно в основния резервоар. Валът на турбината е свързан посредством еластичен съединител с вала на пендел генератора 15, с който се извършва натоварването на турбината. Товара на генератора може да се променя с промяната на товарните съпротивления16, свързани в електрическата му верига. Мощността на турбината се регулира с промяната на отварянето на регулиращия орган s0, задвижван от мотор-редуктора 10. 3. Измервани величини· Дебит – Q, m3/s За определяне на дебита се използва тарираната дюза 5, монтирана в напорния тръбопровод 4, и свързания към двете й камери диференциален датчик за налягане 6, с показание dM, bar. С пада на налягане в дюзата, от тарировъчната й зависимост се определя протичащия през турбината дебит. · Пад – H, mH2O Определя се с чрез показанията на манометъра 8, монтиран на входа на турбината, и вакуумметъра 7, свързан към работната камера.
Тук ?z е разстоянието от оста на манометъра до оста на турбината, а Hd е динамичния напор. Последния се определя по зависимостта:
· Хидравлична мощност – Ph, kW Определя се по израза:
· Честота на въртене – n, min-1 Отчита се от оборотомера. · Въртящ момент – Mb, kgfm Отчита се от скалата на везната. · Ефективна мощност – P, kW Това е мощността на вала на турбината. Определя се по израза:
· Коефициент на полезно действие ? ? Определя по зависимостта:
· Приведени величини Определят се по зависимостите:
4. Опитни данниИзследванията се провеждат при постоянен напор, който се поддържа с помощта на клиновия шибър 3. За 9?10 отваряния на регулиращия орган се задават по 7?8 натоварвания от минималното възможното до максималното с променлива стъпка (по-нагъсто около оптималната стойност на приведената еднометрова честота на въртене). След задаването на всеки режим се проверява стойността на напора и ако има съществени отклонения се прави корекция. Изчаква се установяването на режима и се отчитат показанията на измервателните уреди. Резултатите се нанасят и обработват в таблица образец 1.1. 5. Построяване на характеристикитеНа базата на обработените опитни данни първоначално се построяват оборотните характеристики На фиг. 1.2 е показана примерна универсална характеристика.Образец 1.1  Освен това се построяват работните характеристики  Фиг. 1.2. Универсална характеристика на двукратна турбинаЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ B2Тема: Енергийно изследване на вертикална турбина Пелтон1. ЦелЦелта на упражнението е построяването на универсалната характеристика на турбината. 2. Опитна уредба Фиг. 2.1. Схема на опитната уредбаЛабораторното упражнение се провежда на стенд №1 “Пелтонови турбини”. Схема на опитната уредба е показана на фиг. 2.1. Стендът е автоматизиран и позволява работа в два режима: ръчен и автоматичен. Схема на опитната уредба е показана на фиг. 2.1. Обект на изпитването е моделна Пелтонова турбина 9 с основен диаметър D1 = 420 mm. Параметрите на входа на турбината се осигуряват от центробежната помпа 2, засмукваща вода от основния резервоар 1 и нагнетяваща в напорния тръбопровод 4. За регулиране на параметрите се използва клиновия шибър 3, монтиран след помпата. След преминаване през турбината водата попада в обемния дебитомер 14, където се измерва дебита. За измерването се затваря нормално отворения дисков затвор 15. При отварянето му водата се връща обратно в основния резервоар. Валът на турбината е свързан посредством еластичен съединител със сдвоената зъбна помпа 10, която се използва като хидравлична спирачка за натоварване на вала на турбината. Зъбната помпа засмуква и нагнетява в масления резервоар 13. Дебитът през помпата се променя с регулируемия дросел 12, с което се променя и честотата на въртене на турбината, респ. нейния товар. Мощността на турбината се регулира чрез промяната на отварянето на иглата s0, задвижвана от мотор-редуктор. При по-големи стойности на дебита (например при работа на две дюзи) е предвидена възможност за измерване на дебита с помощта на стандартната дюза 5. В този случай се следят показанията на и диференциалния преобразувател за налягане 6. 3. Измервани величини· Дебит – Q, m3/s Определя се по обемния метод. За целта се използва обемния дебитомер 14. Той има полезен обем 5 m3. В зависимост от големината на дебита се избира големината на контролния обем ?V, респ. времето за напълването му. С увеличаването на времето се подобрява точността, но се намалява скоростта на работа. Обикновено се избира обем, който да се напълва за време ?t около 20?30s. На контролен обем ?V = 1 m3 отговаря височина ?h = 260 mm, която се отчита от нивомера 16. За повишаване на точността измерването се правят няколко измервания, след което стойностите се усредняват (по този начин се изключат грубите грешки).
· Пад – H, mH2O Определя се с помощта на показанията на датчика за налягане 7, монтиран на входа на на колектора на турбината (в това сечение диаметърът е D0 = 0.250 m).
Тук ?z е разстоянието от чувствителния елемент на датчика до оста на дюзата, а Hd е динамичния напор. Последният се определя по зависимостта:
· Хидравлична мощност – Ph, kW Определя се по израза:
· Честота на въртене – n, min-1 Отчита се от оборотомера 8. · Въртящ момент – Mb, Nm Измерва се с помощта на датчика за сила 11, като стойността му се отчита от контролния панел на таблото за управление. · Ефективна мощност – P, kW Това е мощността на вала на турбината.
· Коефициент на полезно действие ? ? Определя се по зависимостта:
· Приведени величини Определят се по зависимостите:
4. Опитни данниИЗСЛЕДВАНИЯта се провеждат при постоянен напор, който се задава на управляващата система и 7?8 отваряния на направляващия апарат. С помощта на регулируемите дросели 12 на системата за управление се задават по 7?8 натоварвания от минималното възможно до максималното. Изчаква се установяването на режима и се отчитат показанията на измервателните уреди. Тъй като при този тип турбини направляващият апарат и работното колело работят независимо един от друг, при промяна на натоварването дебита не се променя и затова стойността на последния се измерва веднъж за всяко отваряне (с цел намаляване на времето за провеждане на изследването). Резултатите се нанасят и обработват в таблица по образец 2.1. Образец 2.1 5. Построяване на характеристикитеНа базата на обработените опитни данни първоначално се построяват оборотните характеристики На фиг. 2.2 е показана примерна универсална характеристика.Освен това се построяват работните характеристики  Фиг. 2.2. Универсална характеристика на Пелтонова турбинаЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ B3Тема: Определяне на граничната честота на въртене на водни турбини1. ЦелЦелта на упражнението е определянето на приведената еднометрова гранична честота на въртене и на коефициента на гранична честота на въртене при различни режими на работа на моделна водна турбина. 2. Опитна уредбаЛабораторното упражнение може да се проведе на всеки един от турбинните стендове в лабораторията. По-надолу е описано провеждането му на стенд №3 “Двукратни турбини”. Схемата и описанието на опитната уредба са представени в лабораторно упражнение B1. 3. Измервани величини· Гранична (разгонна) честота на въртене – np, min-1 Отчита се от оборотомера на стенда · Коефициент на гранична (разгонна) честота на въртене ? kp Определя се като отношение на граничната към номиналната честота на въртене по зависимостта:
· Приведена еднометрова гранична (разгонна) честота на въртене ? Определя се по зависимостта:
Описанието на останалите величини е направено в упражнение B1. 4. Опитни данниОт универсалната характеристика на турбината, получена в упражнение B1, се отчита оптималната стойност на приведената еднометрова честота на въртене. За същите отваряния s0 се задават режими на работа с оптималната честота на въртене. След установяване на режима на работа моделната турбина се разтоварва внезапно (прекъсва се веригата на товарните съпротивления 16) и на дисплея на честотомера се следи за изменението на на честотата на въртене, като се отчета максималната стойност (граничната честота на въртене). Резултатите се нанасят и обработват в таблица по образец 3.1. Образец 3.1 5. Построяване на характеристикитеС помощта на резултатите от таблицата по образец 3.1 се строят зависимостите на изменение на На фиг. 3.2 е показана зависимостта на коефициента на гранична честота на въртене от относителното отваряне на регулиращия на двукратна турбина, а на фиг.3.3 – зависимостта на приведената еднометрова гранична честота на въртене от относителното отваряне на направляващия апарат на моделна Пелтонова турбина (отношение на отварянето към оптимарната му стойност) - стенд №1. Фиг. 3.2. Разгонна характеристика на моделна двукратна турбина Фиг. 3.3. Разгонна характеристика на моделна Пелтонова турбина |
; 
;
и 
при параметър s0. След това в полето 
първоначално се построяват линиите s0 = const , а след това с помощта на оборотните характеристики се построяват и 10?12 линии ? = const и 8?10 линииns = const.
, като се прави сечение на универсалната характеристика за три стойности на приведената еднометрова честота на въртене: за оптималната стойност, за една по-ниска и една по-висока стойност.
, min-1
|