Удосконалення лопатевих гідротурбін радіально-діагонального типу

Abstract

Потреба електроенергії на душу населення в усіх країнах, що розвиваються, безперервно зростає. При цьому зростає частка пікових навантажень добового регулювання в єдиній енергоелектричній системі. Покриття цих навантажень можливе єдиним раціональним способом за рахунок використання гідроенергетичних агрегатів, обладнаних маневреними (що швидко запускаються зі стану спокою), з широким діапазоном надійної експлуатації по витратах (потужностях) і напорах, гідротурбінами. Крім усього іншого, гідроенергетика є відновлюваною, найдешевшою і екологічно чистою системою вироблення електроенергії. У даній статті розглянуті питання та напрями підвищення енергокавітаційних і експлуатаційних показників гідротурбінного обладнання, призначеного для експлуатації на пікових навантаженнях при добовому регулюванні. У роботі докладно проаналізовані напрями вдосконалення основних показників, що характеризують енергетичні і експлуатаційні переваги лопатевих гідротурбін радіально-діагонального типу на різні діапазони експлуатаційних напорів. В результаті нових конструктивних рішень і удосконалення системи управління (регулювання), на які отримані патенти України на винаходи, істотно розширені експлуатаційні діапазони високоефективної й надійної роботи гідроагрегатів по напорах і витратах (потужностях), які дозволяють їм успішно функціонувати на змінних, пікових навантаженнях добового регулювання, захищаючи єдину енергоелектричну систему від «розвалу» частоти при несподіваних скидах або підвищеннях споживаного навантаження в електричній мережі. Вперше у світовій практиці гідротурбобудування розроблені високоефективні гідротурбіни радіально-діагонального типу на широкі діапазони напорів навіть до 600–800–1000 м. Представлена експлуатаційна характеристика гідротурбіни РОД 600-4,5 з діаметром робочого колеса D1 = 4,5 м, одиничною потужністю 600 МВт, діапазоном експлуатаційних напорів H = 430–730 м і потужністю N = 300–600 МВт демонструє унікальні енергетичні й експлуатаційні показники (при ККД 89–94,5 %).

The per capita demand for electricity in all developing countries is constantly increasing. At the same time, the share of peak loads of daily regulation in the unified energy-electric system increases. Coverage of these loads is possible in the only rational way through the use of hydropower units equipped with maneuverable (quickly starting from a standstill), with a wide range of reliable operation in terms of flow rates (power) and heads, hydraulic turbines. Among other things, hydropower is renewable, the cheapest and most environmentally friendly system for generating electricity. This article discusses the issues and directions of increasing the energy-cavitation and operational indicators of hydro-turbine equipment designed for operation at peak loads with daily regulation. The paper analyzes in detail the directions for improving the main indicators characterizing the energy and operational advantages of blade hydraulic turbines of the radial-diagonal type for various ranges of operating heads. As a result of new design solutions and improvement of the control (regulation) system, for which patents of Ukraine for inventions have been obtained, the operating ranges of highly efficient hydraulic turbines of the radial-diagonal type for wide pressure ranges up to 600–800–1000 m have been developed. Presented performance characteristics of the turbine ROD 600-4,5 with an impeller diameter of D1 = 4,5 m, unit capacity of 600 MW, a range of operating heads of H = 430–730 m and a power of N = 300–600 MW demonstrates unique energy and operational indicators (with an efficiency of 89–94,5 %).