Development of horizontal bulb hydroturbines for high heads with a wide range of reliable operation modes

Abstract

Розглянуті питання та напрями підвищення енергокавітаційних та експлуатаційних показників гідротурбінного обладнання гідроелектростанцій. Докладно проаналізовано напрями удосконалення основних показників, що характеризують енергетичні та експлуатаційні переваги лопатевих гідротурбін горизонтального типу. Прямовісні повортно-лопатеві гідротурбіни з горизонтальним розташуванням осі обертання гідроагрегату мають незрівнянні переваги в порівнянні з гідротурбінами з підведенням води за допомогою спіральної камери, в частині більш високої пропускної здатності і ширшого діапазону експлуатації. Практика гідротурбобудування визначила діапазон напорів, на які застосовуються різні типи гідротурбін. Застосування горизонтальних прямоточних гідротурбін на напори понад 40 метрів зустрічає ряд проблем гідродинамічного характеру, міцності, а також проблем надійної експлуатації. Проаналізовано переваги прямоточних капсульних гідротурбін та можливість їх застосування на високі напори. Розглянуто нові конструктивні рішення, на які отримано патенти України, що дозволяють застосовувати горизонтальні капсульні гідроагрегати на вищі напори (до 300 метрів) і при цьому отримати ширшу зону експлуатації не лише за витратами, а й за напорами. Використання здвоєних прямоточних гідроагрегатів дозволить істотно розширити експлуатаційні діапазони високоефективної та надійної роботи горизонтальних капсульних гідротурбін на витратах (потужностях), які дозволяють їм успішно функціонувати на змінних, пікових навантаженнях добового регулювання. На основі аналізу робочого процесу різних горизонтальних та діагональних турбін, аналізу їх універсальних характеристик було розроблено науково обґрунтовані пропозиції щодо номенклатури здвоєних прямоточних гідроагрегатів. Представлено конструкцію горизонтальної гідротурбіни з використанням підвідних соплових каналів. Застосування соплових апаратів як елементів, що створюють необхідний для оптимальної роботи гідротурбіни момент кількості руху, дозволяє використовувати капсульні прямоточні агрегати на високі напори (80–100 метрів).