Водни турбини - Лаборатория по хидроенергетика и хидравлични турбомашини

ЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ A1

Тема: Енергийно изпитване на двукратна турбина

Лабораторното упражнение се провежда на стенд № 3 “Двукратни турбини”. Неговото описание е представено в лабораторно упражнение B1 за дисциплината “Турбомашини”. За дисциплината “Водни турбини” се правят някои опростявания. Намалява се броя на отварянията до 4?5. Върху универсалната характеристика на турбината се показват само линиите на постоянна стойност на к.п.д. (броят на тези линии се намалява до 5?6.

ЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ A2

Тема: Енергийно изпитване на вертикална турбина Пелтон

Лабораторното упражнение се провежда на стенд № 1 “Пелтонови турбини”. Неговото описание е представено в лабораторно упражнение B2 за дисциплината “Турбомашини”. За дисциплината “Водни турбини” се намалява броя на отварянията до 4?5. Върху универсалната характеристика на турбината се показват само линиите на постоянна стойност на к.п.д. (броят на тези линии се намалява до 5?6.

ЛАБОРАТОРНО УПРАЖНЕНИЕ A3

Тема: Енергийно изпитване на хоризонтална турбина Францис

1. Цел

Целта на упражнението е построяването на универсалната характеристика на турбината.

2. Опитна уредба

Лабораторното упражнение се провежда на стенд № 2 “Францисови турбини”.

Принципна схема на опитната уредба е показана на фиг. 3.1. Параметрите на течението на входа на изследваната Францисова турбина (поз. 5) се осигуряват от едностъпалната центробежна двустранно засмукваща помпа 2 тип 550Д22, производства на „Випом” (Видин). Смукателният й тръбопровод е свързан с основния резервоар 1. Режимът на работа на помпата се регулира с клиновия шибър 3, монтиран в напорния тръбопровод 4 с диаметър Dтр = 400 mm. Водата напуска турбината и постъпва в резервоара 8, нивото в който може да се регулира чрез промяна на отварянето на затвора, монтиран на изхода му. След това водата преминава през преливника 9, където се измерва дебита, шахтата 10 и чрез връщащия тръбопровод отново попада в основния резервоар. Отварянето на направляващия апарат a0 се осъществява от двигателя 12, завъртащ регулиращия пръстен на турбината. В турбината енергията на водата се трансформира в механична на вала й. За натоварване се използва балансирания генератор 15, като товара се променя с помощта на товарните съпротивления 16, включени в електрическата му верига.

За определяне на напора към входящия фланец на спиралната камера на турбината е монтиран манометъра 6, а на изхода от дифузора – вакуумметъра 7. Разстоянието от оста на манометъра до мястото на присъединяване на вакуумметъра е ?z. За измерване на честотата на въртене се използва оборотомера 13, а за въртящия момент – везната 14, свързана към статора на пендел генератора.

Фиг. 3.1. Схема на опитната уредба

3. Измервани величини

· Дебит – Q, m3/s

С помощта на преливната височина hp от тарировъчната зависимост на преливника, за съответния отвор, се отчита дебита Q.

· Напор – H, mH2O

Определя се по зависимостта:

H=M+V+?z+Hd

Тук M и V са показанията на съответно манометъра и вакуумметъра, а Hd е динамичния напор. Последният се определя по следната зависимост:

където Di е диаметъра на входното сечение на турбината, а Do – на изходното.

· Хидравлична мощност – Ph, kW

Определя се по израза:

· Честота на въртене – n, min-1

Отчита се по показанието на оборотомера.

· Въртящ момент – Mb, kgfm

Отчита се от скалата на везната.

· Мощност – P, kW

Това е мощността на вала на турбината. Определя се по зависимостта:

· Коефициент на полезно действие ? ?

Представлява оценка за ефективността на трансформация на енергията в турбината.

· Приведени величини

Определят се по обичайните зависимости.

; ;

4. Опитни данни

Измервания се правят за няколко отваряния на направляващия апарат, като за всяко от тях се задават по 7?8 натоварвания на генератора. Резултатите от измерванията се нанасят и обработват в таблица по образец 3.1.

Образец 3.1

5. Построяване на характеристиките

На базата на обработените опитни данни първоначално се построяват оборотните характеристики и при параметър a0. След това в полето се построяват линиите a0 = const, след което с помощта на оборотните характеристики се построяват и 6?7 линии ? = const. За построяването на линията на 5% запас по мощност се правят 6?7 сечения на линиите ? = const при и се строят работните характеристики . От тях се отчита стойността на , за която мощността е 95% от максималната за всяко и с помощта на двойките точки се построява линията 5% запас по мощност (95%Pmax) в полето на универсалната характеристика.