STUDIUL TURBINEI DE TIP PELTON

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "STUDIUL TURBINEI DE TIP PELTON"

Ῥέα Λαμπρόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

78 Lucrarea 0 SUDIUL URBINEI DE I ELON 0. Conderaț teoretce urbnele hdraulce unt mașn hdraulce (motoare hdrodnamce) detnate tranformăr energe cururlor de apă în energe mecancă.

1 78 Lucrarea 0 SUDIUL URBINEI DE I ELON 0. Conderaț teoretce urbnele hdraulce unt mașn hdraulce (motoare hdrodnamce) detnate tranformăr energe cururlor de apă în energe mecancă. Funcțonează de regulă în cadrul unor amenajăr hdroenergetce (complex de contrucț hdrotehnce, ntalaț hdromecance ș electrce care concură la tranformarea energe cururlor de apă în energe mecancă ș apo electrcă, (fgura 0.). Fgura 0. Amenajare hdroenergetcă Clafcarea turbnelor hdraulce după tpul contructv are în vedere drecţa preponderentă a traectore partculelor de lchd dn zona rotorulu, ele având denumrea ş după numele nventatorulu. Aceată clafcare ete redată în tabelul 0.. abelul 0. urbna hdraulcă raectora Inventatorul angenţală proectată în plan tranveral elton () radal-axală rabatută în plan axal Frenc (F) Dagonală rabatută în plan axal Dera (D) axală rabatută în plan axal Kaplan (K)

2 79 arametr turbnelor hdraulce Următoarele mărm fzce funcţ caractertce, unt mportante pentru caracterzarea funcţonăr une turbne: dametrul rotorulu, căderea turbne hdraulce, puterea turbne, debtul turbne, turaţa rotorulu, randamentul turbne, turaţa pecfcă, gradul de reacţune. Dametrul rotorulu, au dametrul nomnal al turbne hdraulce, e defneşte în mod pecfc pentru fecare tp de turbnă, valorle uzuale fnd cuprne în ntervalul 0, m. Căderea au arcna turbne hdraulce, e defneşte ca dferenţa energlor pecfce totale ale lchdulu (ape), dn ecţunea de ntrare repectv ecţunea de eşre dn turbna hdraulcă. Valorle obşnute unt H = 000 m. entru energle pefce raportate la untatea de greutate e ntroduce căderea turbne hdraulce de expree: H p p g e z z e v v g e e. (0.) unde ndcele ş ndcele e, defnec energle pecfce ale ape în ectunea de ntrare, repectv eşre dn turbnă: -p, p e unt preunle tatce; -z, z e -înalţmle de pozţe; -v, v e -vtezele med ale ape în cele două ecţun. uterea turbne ete puterea tereomecancă dezvoltată la eşrea dn turbna hdraulcă, la arborele rotorulu ş ete egală cu: 0 6 kw. M (0.) uterle uzuale e găec într-un nterval foarte larg la turbnele hdraulce, ş anume: = Debtul turbne e defneşte drept canttatea de apă măurată volumc ce ntră în turbnă în untatea de tmp. uraţa rotorulu are valor în ntervalul, n = rot/mn., în trepte de ncronm în cazul cuplăr drecte între turbna hdraulcă ş generatorul electrc în curent alternatv. uraţa de ncronm ete: f n c 60 n. (0.3) pp

3 80 Dacă frecvenţa curentulu electrc ete de f = 50Hz, ar numărul perechlor de pol a generatorulu electrc pp N relaţa (0.3) devne: 3000 nn c. [rot/mn] (0.4) pp Senul de rotaţe al turbne în prncpu ete ndferent. Se propune ca en de rotaţe pre dreapta, adcă după acele ceaornculu dacă e prveşte hdroagregatul de la generatorul electrc pre turbna hdraulcă. Randamentul turbne ete o funcţe care e defneşte ca o măură a caltăţ tranformăr energetce dn maşnă, aceta fnd maxm la regmul taţonar, nomnal,de proectare. Randamentul maxm al turbne în funcţe de turaţa pecfcă la dferte tpur de turbne, determnă alegerea ntervalelor optme ale turaţe pecfce pentru acetea.în general randamentul maxm la turbne e tuează între valorle max Radamentul total al turbne hdraulce e determnă cu relaţa: M. (0.5) h g Q H uraţa pecfcă e defneşte ca fnd turaţa une turbne care ub acţunea une căder de m, dezvoltă o putere la arborele maşn de C. Formula de defnţe pentru apă, are exprele: n Q n 65 H 3,65 n 3, nq. (0.6) H 4 uraţa pecfcă optmă aşa cum e obervă ş dn fgura 0., ete un ndcator ntetc al tpulu contructv cel ma potrvt de turbnă hdraulcăpentru o amenajare ş condţ date. % max 95 D - elton F - Franc D -Deraz K - Kaplan 90 F (n ) max K n <rot/mn> Fgura 0. urața pecfcă endnţa modernă ete de creştere a turaţe pecfce cu următoarele avantaje ş dezavantaje: - gabarte redue ale turbne hdraulce; - vteze ma mar ale ape prn turbnă;

4 8 - percol mărt de aparţe a fenomenulu de cavtaţe. În centralele hdroelectrce moderne unt utlzate turbne avînd turaţa pecfcă n, cuprnă între 00 rot/mn. Cu cât n creşte, turbna ete ma rapdă, de debt ma mare, de cădere ma mcă, de dametru ma mc. entru a garanta obţnerea în exploatare a performanţelor pecfcate pentru o anumtă maşnă, ete neceară ncercarea acetea.la turbnele hdraulce încercărle e efectuează în mod obşnut în două etape. Ma întâ unt realzate încercăr în laborator pe modele redue, într-o gamă largă de condţ funcţonale. În a doua etapă, rezultatele obţnute pe model e verfcă la probele de recepţe după execuţa ndutrală. În vederea cunoaşter modulu de comportare a turbnelor e obşnueşte reprezentarea grafcă a dependenţelor funcţonale între dferţ parametr. Se reprezntă în mod obşnut, următoarele curbe caractertce: -debt funcţe de turaţe; -moment funcţe de turaţe; -uterea cedată de turbnă funcţe de turaţe; -randament funcţe de turaţe. Acete curbe unt prezentate caltatv în fgura 0.3. Q ph n p=f(n) n =f(n) H=f(n) Q=f(n) [t/mn] Fgura 0.3. Curbe caractertce Se obervă dn fgură că odată cu creşterea turaţe momentul e mcşorează, varaţa fnd aproape lnară. uraţa pentru care momentul ete nul, e numeşte turaţe de ambalare. Cunoaşterea acete valor ete mportantă în exploatare, deoarece, dacă nu unt luate precauţ pecale, e poate ajunge la turaţa de ambalare atunc când generatorul antrenat de turbnă ete bruc deconectat de la reţea, ar njectorul dech.uraţa de ambalare ete cea ma mare turaţe pe care o poate atnge grupul, funcţonarea în aceată tuaţe fnd perculoaă pentru ecurtatea

5 8 agregatulu. În general, temul de reglare al turbne e concepe atfel încât turaţa de ambalare ă nu poată f atnă. uterea cedată de turbnă, ete denumtă adeea putere utlă, au putere la arbore ş e determnă conform relaţe (0.). Rezultă dec, că pentru turaţe nulă ( 0), puterea utlă ete zero. De aemenea, la turaţa de ambalare, momentul fnd nul, puterea utlă ete zero. Între acete două puncte puterea varază aproxmatv parabolc, extând o turaţe bne defntă pentru care e atnge valoarea maxmă. Deoarece în exprea randamentulu, puterea utlă ntervne la numărător, pentru turaţle pentru care aceata ete zero, randamentul devne zero. Se menţonează că acet mod de reprezentare al dependenţelor nu ete uncul pobl. Contrucţa turbne tangenţale de tp elton Sub denumrea de turbnă elton, e grupează motoarele hdraulce cu actune totală fnd potrvtă pentru debte mc ş căder mar, dec pentru turaţ pecfce n 64. Contrute pentru prma dată în anul 880, de către elton, au cunocut o largă aplcare. Schema prncpală a une atfel de maşn ete redată în fgura 0.4. In general turbnele elton au în componenţa lor tre organe prncpale: rotorul, njectorul, carcaa. Rotorul ete format dntr-un dc pe care unt dpue paletele, având o confguraţe care face ca jetul flud care le zbeşte ă îş modfce drecţa cu 80, realzându-e atfel, o forţă hdrodnamcă maxmă, adcă un moment maxm la arborele acetua. Injectorul are munea de a crea un jet compact, de debt ş de drecţe date. Fgura 0.4 Reprezentarea chematcă a une turbne elton

acțonează aupra une cupe entru a determna forța de acțune a jetulu aupra cupe -a

6 Acțunea jetulu aupra cupe Conderînd domenul de flud delmtat în fgura 0.

6 83 A) B) Fgura 0.5 A) Rotor elton (Dametrul m; Maa 3000 kg); B) Injector Foța hdrodnamcă cu care jetul acțonează aupra une cupe entru a determna forța de acțune a jetulu aupra cupe -a realzat chța dn fgura 0.6. Fgura 0.6 Acțunea jetulu aupra cupe Conderînd domenul de flud delmtat în fgura 0.6 cu lne punctată e pot cre: ) Ecuața de contnutate: ) Relața lu Bernoull: Q ' " Q Q (0.7) p W p' z z' g g g p W p" z z" g g g W' g W" g (0.8) (0.9) 3) Ecuața de conervare a mpululu: ' ' " " Q W Q W QW F F F F R (0.0) p p' p" G

7 84 Ipoteze mplfcatoare: W ' " W W ; Q ' " Q Q ; p p' p" patm. F p Fp' F p" 0 ; R Fa. rn proecța pe axa orzontală a ecuațe vectorale, în condțle potezelor mplfcatoare de ma u ș țnând cont că: W ' x W" x W co( ) W co (0.) W W V U (0.) După ce e fac înlocurle în relața 0.0 rezultă următoarea expee pentru forța cu care jetul acțonează aupra une cupe: F a QW co ) Q( V U )( co ) (0.3) ( Atfel uterea tranmă de jetul de apă cupe rotorulu: Fa U Q V U )( co ) U (0.4) ( uterea hdraulcă a jetulu de apă la ntrarea în turbnă: h gqh (0.5) Randamentul hdraulc: h (0.6) h 0. Obectvul lucrar Determnarea pe cale expermentala a curbelor caractertce ale une machete de turbnă de tp elton, ș traarea dependențe randament-turațe. 0.3 Metoda utlzată Maurarea turațe une turbne hdraulce a momentulu de arcnă aplcat la arborele acetea pentru o cădere contantă a turbne. 0.4 Decrerea aparatur entru determnarea randamentulu turbne e utlzează untatea hdraulca de baza (UHB), împreună cu macheta prezentată în fgura 0.6.

8 85 Fgura 0.6 Macheta turbne elton tand ARMFIELD 0.5 Modul de defășurare a lucrăr. Se conectează conducta de almentare la racordul pompe UHB.. Se detenonează cureau cu rol de frânare a turbne, conectată la capetele celor două dnamometre. 3. Se pornește pompa, după care e reglează pozța aculu în njector atfel încât pe manometru ă obțnem căderea turbne dortă (ex. H= 5m). 4. Se măoară turața la axul turbne. 5. Se tenonează cureau pe fula tubne atfel încât ă e ntroducă o forță de frecare. 6. Se măoară turața ș ndcațle celor două dnamometre. 7. Se repetă paș 5 ș 6 ntroducînd o forță de frecare tot ma mare pînă la turașe relucrarea rezultatelor Căderea turbne: H p p gh (0.7) g uterea la ntrare în turbnă: h ghq (0.8) uterea la axul turbne: m M (0.9) d d n M F f ( F F ) ; (0.0) 60 Unde: F, Forțele la cele două dnamometre, F f forța de frecare între curea ș fule., d dametrul fule d=6cm; ω vteza unghulară:, m Randametul:. Se va reprezenta grafc η=f(n). h

9 86 reune, Debt, urata n F, F, F f, Moment uterea uterea Randament, p [m] Q [m 3 ] [mn - ] [N] [N] [N] de franare, mecanca, hdraulca, η [%] M [Nm] m [W] h [W]

Σχετικά έγγραφα

CONEXIUNILE FUNDAMENTALE ALE TRANZISTORULUI BIPOLAR

CONEXIUNILE FUNDAMENTALE ALE TRANZISTORULUI BIPOLAR LCAEA N.4 CONEXINILE FNDAMENTALE ALE TANISTOLI BIPOLA Scpul lucrăr măurarea perrmanțelr amplcatarelr elementare realzate cu tranztare bplare în cele tre cnexun undamentale (bază la maă, emtr la maă, clectr