Giáo trình Tuabin thuỷ lực: Phần 2

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Tuabin thuỷ lực: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Thí nghiệm mô hình và đường đặc tính tuabin; Chọn kiểu loại và các thông số cơ bản của tuabin; Điều chỉnh turbin nước;...Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG 6: THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH VÀ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TUABIN 6.1 Ý nghĩa nhiệm vụ thí nghiệm mơ hình Mặc dù phương pháp tính tốn thủy lực thường dùng để thiết kế tuabin không ngừng bổ sung hoàn thiện muốn thu cách đầy đủ đặc tính tuabin phai thơng qua thí nghiệm Phương ơháp tính tốn thủy lực theo lý thuyết cho phép nghiên cứu đề xuất số phương án hình dạng phần nước qua tuabin Cịn việc phân tích, so sánh chọn phương án tối ưu số phương án nói thực sở kết số liệu thí nghiệm mơ hình Nhờ kết thí nghiệm chỉnh lí thành đường đặc tính mơ hình, từ xây dựng thành đường đặc tính khác tuabin thực tế Thí nghiệm tuabin tiến hành phịng thí nghiệm hay ngồi trường Thí nghiệm tuabin ngồi trường phản ánh tình hình làm việc thực tế tuabin chi phí thí nghiệm tốn khơng thể nghiên cứu đầy đủ điều kiện làm việc có tuabin Thí nghiệm mơ hình chia hai loại: thí nghiệm lượng thí nghiệm khí thực Thí nghiệm đầu dùng để xác định hiệu suất tuabin tuabin chưa bị khí thực, cịn thí nghiệm sau dùng để xác định hệ số khí thực tuabin Thiết bị thí nghiệm lượng thường tiến hành với mẫu có đường kính D1M = 250(180) ÷ 400(800)mm cịn thí nghiệm khí thực D1M bé D1M = 250 ÷ 350mm 6.2 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm Hình 6.1: Sơ đồ ngun lí thí nghiệm lượng tuabin phản kích Hình 6.1 sơ đồ nguyên lí giá thí nghiệm lượng Sơ đồ gồm có bể thượng lưu 1, hạ lưu 2, bể chứa máy bơm Mẫu thí nghiệm lắp hai bể nói trên, cần đảm bảo điều kiện tương tự hình học buồng tuabin ống hút Khi làm việc, nước từ bể chảy qua tuabin vào bể hạ lưu 2, lưu lượng Q đo đập tràn thành mỏng tam giác vuông Sau qua khỏi đập tràn, nước chảy bể chứa từ nước máy bơm bơm vào bể thượng lưu theo hệ thống cấp nước tuần hồn.Máng tràn lắp bể có tác dụng trì mức nước bể khơng thay đổi, lượng nước thừa bể tháo bể chứa Lưới ổn định có nhiệm vụ ổn định dịng nước trước chảy vào tuabin, cịn lưới ổn định có tác dụng làm lặng nước để đo lưu lượng qua đập tràn thành mỏng mà phương pháp thể tích (thùng đong) bảo đảm đo lưu lượng với độ xác cao Cột nước thí nghiệm giá thay đổi từ 2÷5m Khi làm thí nghiệm cần đo đại lượng sau đây: Lưu lượng Q chảy qua tuabin xác định theo mchiều cao lớp nước đỉnh đập tràn tam giác vuông hQ Biết trị số hQ xác định lưu lượng Q theo công thức kinh nnghiệm sau đây: (4-1) Q=1,343hQ2,47,(l/s) Hoặc dùng công thức đơn giản hơn: (4-2) Q=1,4 hQ2,5,(l/s) Trong đó:hQ- chiều cao mlớp nước đỉnh đập(m) Cột nước làm việc H đo ống đo áp 10 11 Như cột nước h đựoc tính hiệu số cao trình mực nước bể và bỏ qua tổn thất cột nước tổn thất đường dẫn tính từ bể đến cửa vào buồng tuabin Nếu dẫn nước vào tuabinbằng ống áp lực có chiều dài lớn phải tính thêm trị số tổn thất cột nước đường dẫn Số vòng quay n tuabin đo vịng quay kế(vg/ph) kiểu li tâm máy đếm số vịng quay điện Mơ men xoắn trục tuabin đo hãm kiểu ma sát hình (6.2) Mơ men xoắn M trục tuabin xác định theo công thức sau: (4-3) M=P.l Trong đó: P - trọng lượng cân(N); l - cánh tay đòn hãm, khoảng cách từ điểm đặt cân trục tuabin Thí nghiệm tiến hành với trị số độ mở phận hướng nước ao Độ mở tính khoảng cách nhỏ hai cánh hướng nước (tuabin phản kích) số phần hành tình lớn van kim(s) (đối với tuabin gáo)(hình6.3) Với độ mở ao cho tước, ta làm thí nghiệm với 6÷8 trị số phụ tải khác (thay đổi lực ma sát má phanh hãm) Ta 6÷8 điểm ứng với trị số vịng quay n khác ỉng với trị số phụ tải chọn (trọng lượng cân), dùng thiết bị đo lường kể đo lưu lượng Q, số vòng quay trục tuabinn, cột nước làm việc H (nếu suốt q trình thí ghiệm H khơng đổi khơng cần phải đo thơng số này) tính thơng số quy dẫn theo cơng thức (4-4) (4-5) Số vịng quay quy dẫn: n'I = nD H' =K1n (4-4) Lưu lượng quy dẫn: Q'I = Q D2I H =K2nQ (4-5) Hiệu suất tuabin: η= N Mω P.lπn n K3 = = N n γQH 30 γQH Q (4-6) Ở đây: N = M ω - cơng suất hữu ích tuabin Nn = γ QH - công suất tiêu hao(công suất dòng nước) K1 = D1 P.lπ = cosnt; K3 = = const H 30γH Các số liệu đo làm thí nghiệm kết tính tốn thường ghi thành bảng biểu (bảng6.1) Sau nghiên cứu dạng đường đặc tính cách vẽ dạng đường Số liệu đo Kết tính đổi TT phụ tải P Cột nước H Lưu lượng Q Số vòng quay n Số vòng Lưu quay quy lượng quy dẫn dẫn n' I Q'I H Không đổi Q1 Q2 Q3 n1 n2 n3 n ' I1 Q ' I1 n ' I2 Q'I2 n ' I3 Q'I3 Qm-1 Qm nm-1 nm n ' Im −1 Q ' I m −1 n ' Im Q' I m P1 P2 P3 m1 m Pm-1 Pm I Cơng suất hữu ích N CS tiêu hao Nn Q1 Q2 Q3 N1 N2 N3 η1 Qm-1 Qm Nm-1 Nm Hiệu suất η% η2 η3 η m-1 ηm 6.3 Đường đặc tính tuabin Các thơng số làm việc tuabin biểu thị tương quan hàm số định Chẳng hạn tuabin tâm trục cánh quạt, quan hệ biểu thị với dạng tổng quát sau: ⎧N = f1 ( D , a o , H, n ) ⎪ ⎪Q = f (D , a o , H, n) ⎨ ⎪η = f3 (D , a o , H, n ) ⎪⎩H s = f (D , a o , H, n ) Đối với tuabin cánh quay chéo trục, quan hệ có dạng sau đây: ⎧N = f1 (D , a o , ϕ , H, n) ⎪ ⎪Q = f (D , a o , ϕ , H, n) ⎨ ⎪η = f3 (D , a o , ϕ , H, n) ⎪⎩H s = f (D , a o , ϕ , H, n) Như hệ tuabin có biến số độc lập, cịn hệ tuabin sau có biến số độc lập(thêm ϕ -góc đặt cánh BXCT).Góc ϕ =0 ứng với chế độ tính tốn tuabin, từ cánh quay theo chiều kim đồng hồ ϕ >0, theo chiều ngược kim đồng hồ ϕ