II. THIẾT KẾ TUA-BIN NƯỚC
Cánh hướng
2.2. Tỉ tôc của tua-bin nước
Rút Du, từ (3.3) và (3.4) bằng cách chuyển G, N, và H sang bên trái, kết quả thu được:
Nựộ
3 = 1587c; (|)thH4 H4
Chương III. Công nghệ ché tạo tua-bin nước
Lấy ký hiệu như sau:
nsQ [m-m3/s] = H4 Như vậy cũng có: nsQ [m-m3/s] = 158 ộth (3.5) (3.6) Trong đó cơng thức (3.6) hệ số 158 có tính cả g (g=9,8m/s2).
Bởi các hằng số Cth và ộth đặc trưng cho hình dáng và điều kiện vận hành tua-bin, hệ số không đổi ns cũng thể hiện điều đó. Nói theo cách khác, để đưa ra các điều kiện vận hành của một dạng tua-bin nhất định, cần sử dụng các hệ số Cịh hoặc ộth, hoặc cả hệ số ns. Tua-bin nước nói chung đều có cửa nhận nước kiểm soát lưu lượng nước vào và cánh hướng động, ví dụ như trong hình 3.2.b. Khi độ mở cánh thay đổi, cth và ộth thay đổi theo, thậm chí ngay cả khi có cùng ns như nhau, hình dạng dịng chảy thay đổi tùy theo độ mở cánh.
Thông thường, đối với một tua-bin nước, các thay đổi trong chế độ vận hành gây nên thay đổi N, H, Q và ns cũng thay đổi. Đại lượng ns ở các chế độ vận hành bình thường (các chế độ không đổi) được gọi là “Tỉ tốc” của tua-bin. Nếu chế độ vận hành được xác định, ns là trị số dành cho riêng một tua-bin và vì vậy nó trở thành danh tính tua-bin. Bằng cách thay đổi hình dạng, có thể tạo ra các tua-bin có ns khác nhau. Đối với tua-bin thực tế, công suất p thường được chú trọng hơn lưu lượng Q, vì vậy ở ns nhất định, p thường được sử dụng nhiều hơn so với Q. Rút Q từ P=9,8r|QH, thay vào (3.5) và (3.6), kết quả ns có thể được tính như sau:
Na/p nsp [m-kW] = _____ H4 nsp [m-kW] = 495 Tnõr (3.7) (3.8)
Trên đây sử dụng ns (m-kW) và điều này cho thấy rõ ns, và cả N, H lẫn p dùng để tính ns đều lấy ở chế độ vận hành bình thường. Cơng thức (3.7) sử dụng cho vận hành tua-bin nước, cịn cơng thức (3.5) sử dụng cho vận hành bơm.
Tài liệu chuyên để bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước
Nếu thay H=1 m, P=1 kW vào (2.7), ns = N v/ph, trị số đó bằng chính trị số của N. Đó chính là ngun nhân tại sao ns được gọi là tỉ tốc của tua-bin nước. Điều này được thể hiện như trong định nghĩa sau:
Tỉ tốc của tua-bin nước là số vòng quay của tua-bin tương tự giả tưởng được chê tạo để phát công suất ỉ kW dưới cột áp Im.
Các tua-bin nước (cả về hình dạng lẫn các chế độ cơng tác) có thể phân biệt rõ ràng bằng ba thơng số chính H, N và p. Dựa vào hai trong ba thơng số trên có thể đánh giá các tua-bin khác nhau bằng thơng số cịn lại. Vì ns là thơng số chính tương ứng với hệ số đặc trưng tua-bin nước nên nó là tiêu chuẩn so sánh để đánh giá tua-bin. Chính vì vậy, trong nhiều trường hợp tỉ tốc được gọi là tốc độ đặc tính. Nguyên nhân để số vịng quay được chọn làm thơng số chủ yếu, vì dễ sử dụng hơn cơng suất và cột áp. Cụ thể có thể áp dụng cùng một nguyên tắc để định nghĩa ns2 như là công suất đặc trưng và n’4/5 như là cột nước đặc trưng, tuy nhiên các cách định nghĩa này không được sử dụng trong thực tế.
Trong trường hợp H và p bằng nhau, tỉ tốc ns lớn hơn dẫn đến tăng N, máy phát nhỏ hơn và kinh tế hơn, nhưng trị số ns theo cột nước bị hạn chế bởi hiệu suất tua-bin, và cột nước càng cao trị số cho phép của ns càng nhỏ. Với cùng một tỉ tốc ns tua-bin có kích thước càng nhỏ với cột áp càng cao sẽ có N càng lớn. Tua-bin nước theo ns được phân thành loại có tỉ tốc cao, loại có tỉ tốc trung bình và loại có tỉ tốc thấp, tua-bin tỉ tốc cao hướng tới có N nhỏ hơn, cịn tua-bin có tỉ tốc thấp hướng tới có N lớn hơn.
Điều đó chứng tỏ rằng ns thay đổi bởi thứ nguyên của H, Q và p. Hình 3.2 thể hiện bảng sự chuyển đổi cho từng hệ số.
Lấy ví dụ, ns (m-HP) = 100 nghĩa là giống như ns (m-KW) = 86,4
Bảng 3.1. Bảng chuyển đổi thứ nguyên
H 1 0,3048 0,3048 m 3,281 1 ft Q 1 m3/s 35,32 cfs 0,0832 1 p 1 kW 1,340 HP 0,746 1 Ns 1 m-kW 0,2623 ft-HP 1,156 m-HP 3,813 0,864 1 0,2268 4,410 1
Chương III. Công nghệ chê tạo tua-bin nước