Основни параметри на моделния блок
Основните параметри на моделния блок са определени според характеристиките на съоръженията, с които разполага лаборатория (помпи, генератори, тръбопроводна система и др.) и характеристиките на проучените нископотенциални водни източници у нас.
Таблица 1.
| № |
Параметър |
Стойност |
| 1. |
n11, min-1 |
147.00 |
| 2. |
Q11, m3/s |
1.35 |
| 3. |
D1, m |
0.30 |
| 4. |
H, m |
4.00 |
| 5. |
Q, m3/s |
0.27 |
| 6. |
n, min-1 |
933.00 |
| 7. |
P, kW |
9.50 |
На тази основа са определени диапазоните на изменение на дебита, напора и бързоходността на турбините, които биха се използвали на тези обекти. В конкретния случай най-важното изискване е създаването на реален, модерен, в съответствие с изискванията на IЕC стенд. Приета е стойност за основния диаметър на моделната турбина D1 = 0.3m. Тази стойност отговаря на изискванията на стандарта на IEC. Взети са предвид и възможностите на помпата, предвидена в схемата на стенда (тя е включена и в схемата на стенд №3). Основните данни на моделната турбина за оптималния режим на работа са представени в таблица 1. В нея с n11 = nD1/H 0.5 е означена приведената еднометрова честота на въртене, с Q11 = Q/(D12H 0.5) - приведения еднометров дебит, D1 е основния диаметър на работното колело; n, Q, H и P са съответно честотата на въртене, дебита, напора и ефективната мощност на турбината.
Схема
Стендът е разположен на три нива. На най-ниското ниво (относителна кота ?3.80m, абсолютна 389.60m) са разположени основният резервоар 19 и помпения агрегат (15 и 16). Резервоарът е с полезен обем 54m3. Той осигурява 282s време за едно обръщане на водата в стенда за разчетната стойност на дебита на моделната турбина. От гледна точка на условието за поддържане на постоянна температура на водата в стенда, тази стойност на времето е напълно достатъчна. Смукателният тръбопровод на помпата е потопен в специална шахта под дъното на резервоара (по този начин входа на смукателния тръбопровод е винаги потопен във водата). Помпата е с разчетни параметри: Q = 500l/s, H = 15m и n = 970min-1. Задвижва се от променливотоков електродвигател с мощност 110kW. Пред помпата е монтиран ремонтен клинов шибър 17 (DN400), а след изхода й - клинов шибър 14 с електрозадвижване (DN400). Той се управлява от командната зала на лаборатория и според положението на затвора се регулира дебита на помпата. Предвидена доставка на честотен инвертор за регулиране на честотата на въртене на помпата. По напорния тръбопровод 13 с диаметър 400mm (това е втората напорна линия на лаборатория) водата се подава към моделния блок. По дължината на напорния тръбопровод е монтирана блендата 11 за измерване на дебита. Разположението й е съобразено с изискванията на стандарта за осигуряване на прави участъци от двете страни на блендата (правият участък преди блендата е с дължина над 30 диаметъра на тръбопровода). По този начин забележимо се подобрява точността на измерванията на дебита.
Моделният блок е разположен върху метална платформа на кота +3.20m. Непосредствено преди него се намира напорния резервоар 3. Конструкцията му позволява успокояване на течението с цел осигуряване на необходимите параметри на входа на турбината. Моделната турбина 1 е с хоризонтален вал. Проточната й част е синтезирана по т.нар. правотокова схема. Турбинната камера е правотокова, а работните лопатки са подвижни (турбината е тип Каплан), с ръчно задвижване. Направляващия апарат е равнинен, многолопатков. Валът на моделната турбина е лагеруван в плъзгащ (радиален) и търкалящ (радиално-аксиален) лагер.
Схема на стенда
Той е свързан посредством еластичен съединител със сериен балансиран постояннотоков генератор 2 на фирмата MEZ Vsetin с мощност 60 kW. Въртящият момент на вала на генератора, респ. турбината може да се измери с везната от комплекта на генератора и с преобразувател за сила.
Моделна турбина
Дифузорът е прав, конусен, с ъгъл на образуващата 8°. Той е потопен в смукателния резервоар 4, към който е монтирана преливна тръба 5 (DN150). Нивото в този резервоар (респ. смукателната височина на турбината) може да се променя чрез настройване на дисковия затвор с електрозадвижване 6. От резервоара 4 водата се отвежда към успокоителя на стандартния преливник 9 (относителна кота 0.00m, абсолютна 593.40m), в който също може да се измери дебита. Конструкцията на успокоителната камера на преливника, както и положението на дифузора по височина осигуряват важното за реактивните турбини условие последният да е винаги потопен във водата. От шахтата 16 на преливника, през тръбопровода 18 (DN600) водата се връща в успокоителния сектор 20 на основния резервоар 19.
Измервателна апаратура
1. Дебит
В схемата на стенда като основно измервателно средство за дебита е предвидена бленда. Тя е с диаметър на отвора 257mm. Към нея е присъединен диференциален преобразувател за налягане D3, а налягането преди блендата се измерва с преобразувателя D4. Предвидена е втора възможност за измерване на дебита с помощта на лабораторния преливник. Той е с дължина 12m и напречно сечение 1 m2. В този случай преливната височина се измерва с помощта на ултразвуковия нивомер D8 с точност ±0.3mm. Според програмата на проекта е предвидена и доставка на индуктивен дебитомер.
2. Напор
Определя се, като се измери статичния и динамичния напор на турбината. Статичният напор (отдадената специфична потенциална енергия) се определя, като се измери налягането на входа на турбинната камера на моделната турбина и на изхода на дифузора и се вземе предвид положението на уредите и съответните мерни сечения. За целта са предвидени преобразувателите за налягане D2 и D11. За определянето на скоростния напор (отдадената специфична кинетична енергия) е необходимо чрез стойността на дебита да се пресметнат средните стойности на скоростта на входа и изхода на турбината. За измерване на нивото в смукателния резервоар 4, към него е присъединен преобразувател за налягане D5.
3. Честота на въртене
На вала на генератора е монтиран диск, към който се присъединява индуктивен преобразувател за честота D6 и процес-индикатор.
4. Мощност
Ефективната мощност на вала на турбината се определя, като се измери въртящия момент с везната 11, респ. с преобразувателя за сила D7 и честотата на въртене.
Хидравличната мощност се определя според измерените стойности на дебита и напора.
Сигналите от първичните преобразуватели се подават към аналогово-цифровия преобразувател P. Преобразуваните в цифров код величини се подават към лабораторния компютър PC. Управлението на процеса на измерване се извършва с помощта на специализиран софтуер.
 |
