ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР В УСТАНОВКАХ С РЕАКТИВНЫМИ ТУРБИНАМИ. ДИНАМИЧЕСКИЙ ВАКУУМ В ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЕ
В реактивных турбинах затвором оказывается направляющий аппарат. При изменении его открытия расход и скорость воды в трубопроводе определяются пропускной способностью турбины, которая может быть найдена с помощью ее универсальной характеристики. Пользуясь универсальной характеристикой, определяют по формуле (19-25) относительный приведенный расход qi, а при отсутствии характеристики в приближенных расчетах вместо q\ применяют величину а относительного открытия направляющего аппарата (19-23).
Пользование универсальными характеристиками турбин позволяет наиболее полно определить ее расход с учетом изменения напора, частоты вращения и КПД турбины. Однако применение в условиях неустановившегося режима характеристик, построенных для установившегося режима, вносит некоторую погрешность в расчеты.
Строгий учет влияния спиральной камеры и отсасывающей трубы приводит к математически очень сложной задаче о гидравлическом ударе. Точный метод расчета удара в этом случае очень сложен и требует большой вычислительной работы. Можно применять приближенный расчет, основанный на том, что коэффициент а вычисляется по У] Lv для трубопровода, спиральной камеры и отсасывающей трубы вместе взятых.
Полученное таким образом относительное повышение напора ДН определяет увеличение действующего на турбину напора Н = Н0 + АН для фаз удара в напорной системе трубопровод и спиральная камера. Это повышение напора определяется повышением давления перед турбиной и понижением давления в отсасывающей трубе.
Разделение АН — AhH0 на отдельные слагаемые производится про-порционально произведениям сумм Lv для отдельных участков. Так, если SLo = STTpOTp + SLonoCii + SLoxcooxc соответственно для трубопровода, спирали и отсасывающей трубы, то повышение напора будет и вакуум Нв в отсасывающей трубе увеличивается.
При гидравлическом ударе вакуум определяется по зависимости
Во избежание разрыва сплошности потока необходимо иметь НпВ—100 кПа, где В — барометрическое давление в килопаскалях.
На величину вакуума существенное влияние оказывает коэффициент а, значение которого, например для Каховской ГЭС, получилось в пределах от аг=1,7 при qi= 1 до аг=7 п.ри <71 = 0,37.
Значение вакуума в отсасывающей трубе низконапорных ГЭС может оказаться главным фактором, определяющим закон закрытия направляющего аппарата турбины.
Необходимо иметь в виду, что в отсасывающей трубе, из-за наличия разрежения, поток оказывается двухкомпонентным (смесь воды и воздуха). В этом случае скорость распространения .ударной волны в отсасывающей трубе может получиться в 2—3 раза меньше, чем в турбинном трубопроводе. Указанное явление следует учитывать в детальных расчетах вакуума.
Экспериментально установлено, что при аварийном сбросе нагрузки вакуум также может возникнуть в отдельных областях потока перед лопастями рабочего колеса.
Для поворотнолопастных турбин, кроме вакуума в отсасывающей трубе, необходимо определять подъемную силу. При аварийном сбросе нагрузки направляющий аппарат турбины быстро закрывается до нуля и после этого автоматически устанавливается открытие холостого хода. У поворотнолопастных турбин процесс аварийного закрытия направляющего аппарата сопровождается нарушением комбинаторной зависимости, происходит переход работы турбины в насосный режим и появляется подъемная сила. Ее значение бывает наибольшим при полностью закрытом направляющем аппарате.