Лопастных гидротурбин

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛОПАСТНЫХ ГИДРОМАШИН И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 7

1.1 Современное состояние моделирования режимов работы лопастных гидромашин 7

1.1 Современное состояние моделирования режимов работы лопастных гидромашин

Во второй половине XX века значительный вклад в дальнейшее развитие теоретических основ лопастных гидромашин внесли работы А.К.Михайлова и ВБ.Малюшенко [13], Т.М. Башты[41], А.Н.Шерстюка [3,34], Л.Г.Колпакова [48,55], В.Лобаноффа, Г. Росса [54] и других ученых.

Значительные достижения, которые основываются на теории подобия и розмерностей, получены в области физического моделирования процессов, которые протекают в лопастных гидромашинах. Здесь характеристики мощных насосов определяются путем специального перерасчета экспериментально полученных характеристик модельных машин значительно меньших размеров. Однако, невзирая на все упомянутые достижения, современное состояние фундаментальных исследований в области теории лопастных машин и состояние моделирования режимов работы ЦН, в частности, далеко не удовлетворительное. Речь идет о математическом моделировании режимов с помощью ЭВМ. До сих пор не создана такая математическая модель ЦН, которая бы давала возможность на основании каталожных конструктивных данных машины анализировать ее режимные и экономические параметры во всем эксплуатационном диапазоне с учетом основных свойств рабочей жидкости [51]. Не решен в полной мере и вопрос синтеза оптимальных конструкций ЦН по заданным технологическим требованиям.

Гидромеханика лопастных машин, по словам Вершинина, утонула в эмпирических стохастических формулах, которые не допускают эффективного использования ЭВМ, так как не отвечают реальным конструкциям машин [23]. Кроме того, они не позволяют установить все закономерности взаимосвязанных физических процессов, которые имеют место в лопастных гидромашинах. Это в значительной степени усложняет решение оптимизационных задач проектирования ЦН и повышения эффективности их функционирования. Особенно ощутимо отставание теории гидромеханики лопастных гидромашин на фоне развития теории электрических машин, где формализация задач выполнена на значительно высшем уровне.

Определение параметров РЦН безусловно зависит от правильного составления энергетического баланса машины. В ряде работ [2,13,48] предложены эмпирические и полуэмпирические выражения для расчета гидравлических, объемных и механических потерь энергии в РЦН. Они основываются на подтвержденной экспериментально гипотезе об автомодельности большинства режимов лопастных гидромашин, когда число Рейнольдса Re существенно не влияет на структуру потока в проточной части и имеет место квадратичная зависимость изменения напора от расхода жидкости. К сожалению, вопрос определения взаимосвязи между различными составляющими энергетических потерь (особенно по всей ширине эксплуатационного диапазона с учетом конструктивных данных машины и свойств рабочей жидкости) остается открытым. Исследование РЦН будем проводить на примере ЦН магистральных нефтепроводов (п$ = 50 - 230), которые имеют спиральный отвод и лопасти, выполненные по логарифмической спирали. Экспериментальные заводские характеристики этих насосов и их конструктивные параметры приведены в [48,55,59].

14. Вершинин И.М. Влияние конструктивных и рабочих параметров лопастных гидромашин на критерий динамического подобия // Изв.вузов СССР: Энергетика.-1984.- №7, с.116-121.

В существующих конструкциях двухкратных лопастных гидромашин число лопастей берется равным 12 или 8. Большее количество лопастей приведет к снижению производительности машин, так как из рабочего объема машины надо исключить объем, занимаемый лопастями.

Динамические гидротормоза, т. е. тормоза, составленные из элементов лопастных гидромашин, или из барабанов с насаженными на них штыревыми венцами, или из гладких вращающихся и неподвижных дисков. Последние для увеличения коэффициента трения часто рассверливаются.

Определение результирующего момента сил взаимодействия лопастного колеса с потоком жидкости представляет собой одну из основных задач гидродинамики лопастных машин. Основное уравнение лопастных гидромашин как для установившегося (статического), так и для неустановившегося (динамического) режима работы получают из теоремы о моменте количества движения, предполагая одномерный и осесимметричный поток в лопастном колесе. В соответствии с этой теоремой производная по времени от момента количества движения системы материальных точек относительно какой-либо оси равна сумме моментов всех внешних сил, действующих на систему.

Конечно, решение о применении штамповки в каждом отдельном случае должно приниматься на основании соответствующих технико-экономических расчетов, однако можно говорить о некоторых закономерностях, позволяющих делать предварительные заключения о целесообразности применения того или иного метода получения заготовки. Можно связать величину экономически целесообразной партии штампуемых заготовок с разностью весов кованой и штампованной заготовки и использовать эту зависимость при выборе вида заготовки (рис. 56). Эти рекомендации относятся к крупным штамповкам. В настоящее время штамповка не ограничивается весом деталей в десятки килограммов, и мы уже встречаемся с заготовками весом в несколько тонн. Так, например, вес отдельных штамповок рычагов ротора поворотно-лопастных гидротурбин достигает 7 т. В комплект каждой гидротурбины входит шесть рычагов. При изготовлении 20 гидротурбин для Куйбышевской ГЭС была получена экономия легированной стали при переводе на штамповку 1320 /п.

Рис. 4. Сравнительные данные поворотно-лопастных гидротурбин (по диаметру рабочего колеса в ж):

В книге рассматриваются усталостная прочность рабочих колес и спиральных камер радиально-осевых и поворотно-лопастных гидротурбин, а также эксплуатационная нагруженность деталей и усталостные повреждения их.

Напряженное состояние лопастей рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин

Прочность образцов, облицованных дуговой сваркой и сваркой взрывом в .условиях циклического нагружения. Большая часть лопастей поворотно-лопастных гидротурбин Волжской ГЭС изготовлена из стали 20ГСЛ с облицовкой полосами листовой стали 1Х18Н9Т. Облицовка лопастей гидротурбин нержавеющими сталями используется также и при изготовлении радиально-осе-вых гидротурбин.

рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин

Очевидно, что при определении усталостной прочности лопастей поворотно-лопастных гидротурбин также необходимо знать статические напряжения под действием постоянной составляющей гидродинамической нагрузки и центробежных сил.

Глава VI. Усталостная прочность лопастей рабочих колес поворотно-лопастных гидротурбин .............' . . . НО

Щелевая кавитация возникает также в зазорах между торцами лопастей поворотно-лопастных гидротурбин и стенками камеры рабочего колеса.

Подобного рода кавитация имеет место и в диагональных и осевых насосах. Для поворотнолопастных гидротурбин она не является типичной и может возникнуть лишь на нерасчетных режимах.

35. Р а б о т н о в Б. А., Вопросы кавитационной стойкости . поворотло,-, лопастных гидротурбин, М., Госэнергоиздат, 1961. .. • , ,'' ' •'•••••<•- •<••• -1

Рекомендуем ознакомиться:

Легководных реакторов

Ленинградским институтом

Ленинградского кировского

Ленинградском металлическом

Ленточный транспортер

Ленточных конвейерах

Ленточным электродом

Лабораторные испытания

Лентопротяжного механизма

Лезвийной обработке

Ликвидационной стоимости

Меню:

Главная страница Термины