Графики, выражающие зависимости величин, характеризующих Г., называются турбинными характеристиками. На рис. 4 представлены характеристики Г. при постоянном напоре и частоте вращения колеса, но при различных нагрузках и расходе воды. В реальных условиях Г. работают при меняющемся напоре; их поведение в этом случае изображается универсальными характеристиками для модели и эксплуатационными характеристиками — для натурной Г. Универсальные характеристики строятся на основании лабораторных исследований модели, проточная часть которой геометрически подобна натурной.
Характеристики поворотнолопастных и радиально-осевых гидротурбин, выпускаемых в СССР
Марка пово-ротнолопаст-ной гидротурбины Напор,
м Число лопа-стей Мощность,
Mвт Марка радиально-осевой гидротурбины Напор,
м Мощность,
Мвт ПЛ-10 3-10 4 0,6-49 РО-45 30-45 6,5-265 ПЛ-15 5-15 4 1.3-88 PО–7 5 40-75 9,7-515 ПЛ-20 10-20 4 3.3-115 PO-115 70-115 21.5-810* ПЛ-ЗО 15-30 5 6-180 PO-170 110-170 34-900* ПЛ-40 20-40 6 8,2-245 PO-230 160-230 29.5-920* ПЛ-50 30-50 7 13-280 PO-310 220-310 31-485 ПЛ-60 40-60 8 15-315 PO-400 290-400 31-280 ПЛ-70 45-70 8 15.8-350 PO-500 380-500 33-195 ПЛ-80 50-80 8 17-385
* Верхний предел показывает мощности, технически возможные. К 1970 максимальная единичная мощность работающих гидроагрегатов достигла 500 Мвт.
На универсальных характеристиках (рис. 5), исходя из условий моделирования, в координатах приведённых величин расхода Q'1 л/сек и частоты вращения h'1 об/мин (характерных для Г. данной серии диаметром рабочего колеса 1 м, работающих при напоре 1 м) наносятся изолинии равных кпд h%, коэффициент кавитации s и открытия направляющего аппарата a0. Эксплуатационные характеристики (рис. 6) строятся на основании универсальных и показывают зависимость кпд натурной турбины h% от нагрузки N Мвм и напора Нм при номинальной частоте вращения турбины n = const. Здесь же обычно наносят линию ограничения мощности, выражающую зависимость гарантированной мощности от напора. На этих же характеристиках изображают линии равных допустимых высот отсасывания HS м, показывающих заглубление рабочего колеса Г. под уровень воды в нижнем бьефе (разность отметок расположения рабочего колеса и уровня нижнего бьефа).
Проточная часть реактивных Г. состоит из следующих основных элементов (рис. 7): спиральной камеры гидротурбины 1; направляющего аппарата 2, регулирующего расход воды; рабочего колеса 3 и отсасывающей трубы 4, отводящей воду от Г. Реактивные Г. по направлению потока в рабочем колесе делятся на осевые и радиально-осевые. По способу регулирования мощности реактивные Г. бывают одинарного и двойного регулирования. К Г. одинарного регулирования относятся Г., содержащие направляющий аппарат с поворотными лопатками, через который вода подводится к рабочему колесу (регулирование в этих Г. производится изменением угла поворота лопаток направляющего аппарата), и лопастнорегулируемые Г., у которых лопасти рабочего колеса могут поворачиваться вокруг своих осей (регулирование в этих Г. производится изменением угла поворота лопастей рабочего колеса). Г. двойного регулирования содержат направляющий аппарат с поворотными лопатками и рабочее колесо с поворотными лопастями. Поворотнолопастные Г., применяемые на напоры до 150 м, могут быть осевыми и диагональными гидротурбинами. Разновидностью осевых являются двухперовые, в которых на каждом фланце размещаются по две лопасти вместо одной. Радиально-осевые Г. одиночного регулирования применяют на напоры до 500—600 м. Активные Г. строят преимущественно в виде ковшовых Г. и применяют на напоры выше 500—600 м; их делят на парциальные и непарциальные. В парциальных Г. вода к рабочему колесу подводится в виде струй через одно или несколько сопел и поэтому одновременно работает одна или несколько лопастей рабочего колеса. В непарциальных Г. вода подводится одной кольцевой струей и поэтому одновременно работают все лопасти рабочего колеса. В активных Г. отсасывающие трубы и спиральные камеры отсутствуют, роль регулятора расхода выполняют сопловые устройства с иглами, перемещающимися внутри сопел и изменяющими площадь выходного сечения. Крупные Г. снабжаются автоматическими регуляторами скорости.
По расположению вала рабочего колеса Г. делятся на вертикальные, горизонтальные и наклонные. Сочетание. Г. с гидрогенератором называют гидроагрегатом. Горизонтальные гидроагрегаты с поворотно-лопастными или пропеллерными Г. могут выполняться в виде капсульного гидроагрегата.
Широкое распространение получили обратимые гидроагрегаты для гидроаккумулирующих и приливных электростанций, состоящие из насосо-турбины (гидромашины, способной работать как в насосном, так и в турбинном режимах) и двигателя-генератора (электромашины, работающей как в двигательном, так и в генераторном режимах). В обратимых гидроагрегатах применяются только реактивные Г. Для приливных электростанций используются капсульные гидроагрегаты.
В 1962 в СССР разработана номенклатура поворотнолопастных и радиально-осевых Г., в которой даются система типов и размеров Г. и их основные гидравлические и конструктивные характеристики (табл.). Эта номенклатура основана на закономерном изменении зависимостей геометрических и гидравлических параметров рабочих колёс от напора.
Основными тенденциями в развитии Г. являются: увеличение единичной мощности, продвижение каждого типа Г. в область повышенных напоров, совершенствование и создание новых типов Г., улучшение качества, повышение надёжности и долговечности оборудования. В СССР созданы и успешно работают Г. радиально-осевого типа мощностью 508 Мвт на расчётный напор 93 м с диаметром рабочего колеса 7,5 м для Красноярской ГЭС, разрабатываются Г. такого же типа для Саянской ГЭС (единичная мощность 650 Мвт, расчётный напор 194 м, диаметр рабочего колеса 6,5 м).
Больших успехов в создании Г. достигли фирмы; «Хитати», «Мицубиси», «Тосиба» (Япония), «Нохаб» (Швеция), «Нейрпик» (Франция), «Инглиш электрик» (Великобритания), «Фойт» (ФРГ) и др. Например, японской фирмой «Тосиба» проектируются Г. для ГЭС Гранд-Кули-III единичной мощностью 600 Мвт на напор 87 м с диаметром рабочего колеса 9,7 м.
Лит.: Шпанхаке В., Рабочие колёса насосов и турбин, пер. с нем., ч. 1, М.—Л., 1934; Турбинное оборудование гидроэлектростанций, под ред. А. А. Морозова. 2 изд., М. — Л., 1958; Ковалев Н. Н., Гидротурбины, М. — Л., 1961; Кривченко Г. И., Автоматическое регулирование гидротурбин, М. — Л., 1964; Tenot А., Turbines hydrauliques et régulateurs automatiques de vitesse, v. 1—4, P., 1930—35.
М. Ф. Красильников.
Рис. 7. Проточная часть реактивной гидротурбины.
Рис. 2. Схема реактивной гидротурбины: а — рабочее колесо; б — направляющий аппарат.
Рис. 5. Универсальные характеристики для модели гидротурбины.
Рис. 3. Треугольники скоростей на входе в рабочее колесо гидротурбины и на выходе из него.
Рис. 1. Схема активной гидротурбины: а — рабочее колесо; б — сопла.
Рис. 4. Характеристики гидротурбины при постоянном напоре и частоте вращения колеса: h — кпд; Q — расход воды; N — нагрузка гидротурбины.
Рис. 6. Эксплуатационные характеристики для натурной гидротурбины.
Гидроуголь
Гидроу'голь, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом (ВНИИГидроуголь), организован в 1955 в Новокузнецке Кемеровской обл. Основная тематика института: создание и совершенствование техники и технологии подземной добычи угля гидравлических способом. По структуре институт является комплексным. Включает научную и проектную части, экспериментальный завод, шахтомонтажное управление пуско-наладочных работ и вычислительный центр. Издаёт «Труды» (с 1962).
Гидроударное бурение
Гидроуда'рное буре'ние, способ проходки скважин, при котором разрушение породы на забое осуществляется погружными (работающими непосредственно в скважине) гидравлическими забойными машинами ударного действия.