Быстроходность гидротурбин

Кроме приведенных параметров , и , важным показателем энергетических свойств серии подобных турбин является коэффициент быстроходности . Данный коэффициент обычно используется при сравнении частот вращения турбин различных типов, работающих в одинаковых условиях по мощности и напору. Коэффициент быстроходности численно равен частоте вращения турбины, при которой она развивает мощность 0,736 кВт (1 л.с.) при напоре 1 м, и определяется выражением

. (6.21)

Поскольку коэффициент связан с величинами , и H, то в справочной литературе значение для конкретной турбины приводится для ее номинальной мощности при расчетном напоре и номинальной частоте вращения.

Если в (6.21) учесть соотношения (6.10) и (6.13), то выражение (6.21) можно привести к виду

. (6.22)

Видно, что коэффициент быстроходности не зависит от размеров турбины и является величиной постоянной для всей подобной серии. Быстроходность турбины обуславливается главным образом конструктивным исполнением ее рабочего колеса.

Согласно (6.21) при заданной мощности турбины N и напоре H более быстроходная турбина будет иметь более высокую частоту вращения. В то же время мощность турбины связана с ее диаметром и скоростью вращения соотношением (6.3). Просуммировав (6.3) по всем элементарным струйкам и понимая под скоростями их осредненные значения для всего потока, можно записать:

, (6.23)

где . Тогда из (6.23) следует, что для турбин с большей быстроходностью заданную мощность можно получить при меньшем диаметре рабочего колеса. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить габариты и удешевить конструкцию не только турбины, но и гидрогенератора. Поэтому при проектировании ГЭС стремятся подобрать турбины возможно большей быстроходности, если это для реактивных турбин не вызывает чрезмерного заглубления здания по условиям безкавитационной работы.

Для разных систем турбин коэффициент быстроходности находится в следующих пределах:

ковшовые 20 - 50 об/мин;

радиально-осевые 50 - 450 об/мин;

поворотно-лопастные:

диагональные 200 - 450 об/мин;

осевые 400 - 1000 об/мин;

капсульные 600 - 1100 об/мин.