Модернізація робочого колеса високонапірної гідротурбіни на задні параметри

Abstract

Розглянута задача модернізації робочого колеса високонапірної радіально-осьової гідротурбіни на задані параметри. Модернізоване робоче колесо повинно відповідати сучасним вимогам по рівню ККД та кавітації. За допомогою пакета прикладних програм розроблено лопатеву систему робочого колеса на прийняті параметри оптимального режиму з високими енергокавітаційними показниками. Представлено результати розрахункового аналізу параметрів потоку в проточній частині високонапірної гідротурбіни РО310 підвищеної швидкохідності. Постійно зростаючі вимоги до підвищення енергетичних якостей гідротурбін зумовлюють необхідність удосконалення методів, що дають змогу прогнозувати й оптимізувати енергетичні характеристики проточної частини. Підвищення енергокавітаційних показників гідротурбін висуває завдання подальшого розвитку методу математичного моделювання робочого процесу. Застосування чисельного експерименту на основі математичної моделі робочого процесу є ефективним засобом пошуку раціональних варіантів як ново проектованих, так і модифікованих елементів проточної частини гідротурбін. Необхідною складовою частиною проектування проточної частини є вибір низки геометричних параметрів робочого колеса (меридіональні обриси порожнини, вхідних і вихідних кромок лопаті та ін.), правильність якого істотно впливає на енергетичні показники. Під час вибору геометричних параметрів робочого колеса орієнтуються, як правило, на дослідні дані, отримані для гідротурбін залежно від швидкохідності. Такий підхід не забезпечує належного узгодження геометричних параметрів робочого колеса, наслідком чого часто є як розбіжність розрахункового режиму з оптимальним, так і недостатньо високий рівень енергетичних показників.

The paper considers the problem of modernizing the runner of a high-head Francis turbine for the specified parameters. The modernized runner must meet modern requirements for efficiency and cavitation. Using a package of application programs, a blade system of the runner was developed for the accepted parameters of the optimal mode with high energy-cavitation performance. The results of the computational analysis of flow parameters in the flow space of the high-head hydro turbine Fr310 of increased speed are presented. Constantly growing requirements for improving the energy qualities of hydraulic turbines necessitate the improvement of methods that allow predicting and optimizing the energy characteristics of the flow space. Improving the energy-cavitation performance of hydraulic turbines poses the task of further developing the method of mathematical modeling of the workflow. The use of a numerical experiment based on a mathematical model of the workflow is an effective means of finding rational options for both newly designed and modified elements of the flow space of hydraulic turbines. A necessary component of the design of the flow part is the selection of a number of geometric parameters of the runner (meridional outlines of the cavity, input and output edges of the blade, etc.), the correctness of which significantly affects the energy performance. When choosing the geometric parameters of an runner, one is usually guided by experimental data obtained for hydraulic turbines depending on the speed. This approach does not ensure proper coordination of the geometric parameters of the runner, which often results in both a discrepancy between the design mode and the optimal one and an insufficiently high level of energy performance.