Въведение

Първият универсален стенд за изпитване на Францисови водни турбини у нас беше пуснат в действие в старата лаборатория на катедра “Хидравлични машини” през 1979г. На този стенд бяха разработени елементите на проточната част на бавноходна Францисова турбина с две работни колела (РО73 и РО73А1). Проведените моделните изследвания доказаха високите енергийни и кавитационни показатели на тази моделна турбина. През 2007г. започна монтирането на нов универсален стенд за изпитване на вертикални Францисови турбини и обратими турбомашини в лаборатория ХЕХТ.

Основни параметри на моделния блок

Таблица 1
№
 Параметър
Стойност
РО73-0 РО73-А1
    1.   n11, min-1 64.700 64.000
    2.   Q11, m3/s 0.164 0.158
    3.   h,% 0.905 0.918
    4.   D1, m 0.420 0.420
    5.   s 0.033 0.029
    6.   H, m 20.000 20.00
    7.   Q, m3/s 129.380 124.640
    8.   n,min-1 688.920 681.470
    9.   P, kW 22.970 22.440
Основните данни от универсалната характеристика на моделите РО73-0 и РО73А1, разработени през 70-те години на миналия век и доказали своята ефективност са представени в табл.1 (за оптималния режим на работа). В съответствие с изискванията на стандарта, основният диаметър на изпитваните турбини е определен в диапазона D1=0.35?0.42m. Моделните изпитвания, проведени на стария стенд показаха необходимостта от повишаване на стойността на напора (главно за кавитационните изследвания). Затова за новия стенд е предвидена помпена инсталация, която да осигурява стойности на напора над 30m. Резултатите от изчисленията дават възможност да бъдат определени основните параметри на моделния блок : H=40m; Q=0.176 m3/s; n=963.7 min-1.

Хидравлична схема

На фиг.1 е показана схемата на стенда. Синтезът на тази схема се базира на опита, натрупан при създаването и експлоатирането на турбинните стендове за изпитване на Францисови турбини в старата лаборатория на катедрата.

Фиг.1. Схема на стенда

Стендът е развит на три нива. На най-ниското ниво (–3.80m) са разположени резервоарите 10 и двата помпени агрегата 12 и 13. Общия обем на водата в стенда е 24 m3. Той осигурява 192s време за едно обръщане на водата при изпитване на модела РО73-А1.

След изхода на помпите и в началото на общия напорен тръбопровод са монтирани клинови шибъри с електрозадвижване. Те се управляват от командната зала на лаборатория. По напорния тръбопровод 11 с диаметър 250mm водата се подава към моделния блок. Към напорния тръбопровод е монтирана дюзата 9 за измерване на дебита. Разположението й е съобразено с изискванията на стандарта за осигуряване на прави участъци от двете й страни (преди нея правият участък е с дължина около 40 диаметъра на тръбопровода).

Моделният блок е разположен върху платформа на кота +3.2m. Моделната турбина 1 е вертикална с двойно лагеруване на вала за елиминиране на механичните загуби при провеждането на моделни изследвания. Спиралната камера е с кръгли и овални сечения, а направляващия апарат е многолопатков с асиметриччен профил. Дифузорът на турбината е коляновиден. Валът на моделната турбина е свързан посредством еластичен съединител със сдвоена зъбна помпа, която играе ролята на хидравлична спирачка. За натоварване на вала на турбината се променя режима на работа на помпата чрез дроселиране в нагнетателната страна.

Водата от изхода на дифузора се отвежда към резервоара 2. Налягането в него може да се понижава в широки граници при провеждане на кавитационни изпитвания посредством вакуумпомпата 7, чийто смукателен тръбопровод е присъединен към най-високата точка на резервоара 2. От него посредством тръбопровод с диаметър DN400 водата се отвежда към резервоара 6 с обем 10 m3, след което по тръбопровд със същия диаметър се връща към резервоарите 10. По този начин се реализира типично затворена схема на стенд, което дава възможност дза провеждане на широк спектър изследвания (енергийни, кавитационни, динамични, разгони, силови, якостни).

На фиг.2 е показан моделния блок на стенда.

Фиг.2. Моделен блок