h4-Elementi i Kritetijumi Izbora Turbina

T U R B I N E

EELLEEMMEENNTTII II KKRRIITTEERRIIJJUUMMII IIZZBBOORRAA TTUURRBBIINNAA

PITANJA

Prof.dr Marković Veljko, dr Jelena Marković – Branković, Autorizovana predavanja iz predmeta: Korišćenje vodnih potencijala – 2007.

191

T U R B I N E

PITANJA

1. DIMENZIJE ROTORA I SPECIFIČNI BROJ OBRTAJA (n )s ....193

2. VEZA PADA I SPECIFIČNOG BROJA OBRTAJA (H – n )s ....194

3. TOPOGRAFSKA KRIVA I KRIVA REŽIMA RADA TURBINE.....196

3.1. DEFINISANJE TOPOGRAFSKE KRIVE ( )η,Qn 11 .............196

3.2. KRIVE REŽIMA RADA ............................................199

3.3. DOMEN UČINKA SA PROMENOM PADA H ...................201


192

T U R B I N E

1. DIMENZIJE ROTORA I SPECIFIČNI BROJ OBRTAJA (n )S

4/3s HQ

n65.3n ⋅=


193

KARAKTERISTIKE SPECIFIČNI BROJ OBRTAJA JE DEFINISAN IZRAZOM:

SPECIFIČNI BROJ OBRTAJA OMOGUĆUJE KLASIFIKACIJU TURBINA SA

GLEDIŠTA:

PELTONOVA

TURBINA - Spada u grupu sporih turbina: 302ns ÷=

- Ima vrlo veliki broj obrtaja n

FRANCISOVA

TURBINA

- SPORA:.................................. 15080ns ÷=

- NORMALNE BRZINE: ................... 300200ns ÷=

- BRZA:...................................... 400350ns ÷=

BRZINA

TURBUNE

- s

KAPLANOVA

TURBINA SPADA U VRLO BRZE TURBINE:.... 900450n ÷=

- PELTONOVA

TURBINA 302ns ÷= , ROTOR JE DISK SA LOPATICAMA I

MLAZNICAMA

GEOMETRIJA ROTORA TURBINA U

FUNKCIJI SPECIFIČNOG BROJA OBRTAJA

-

FRANCISOVA

TURBINA

AKO JE 15080ns ÷= , MALI JE PRESEK ZA ULAZAK

VODE U ROTOR TURBINE,

- AKO JE 300200ns ÷= , VEĆI JE PRESEK ZA ULAZAK

VODE U TURBINU ZBOG VELIKE KOLIČINE VODE

GEOMETRIJA

TURBINE

- sKAPLANOVA

TURBINA AKO JE 900450n ÷= , VRLO JE VELIKI JE PRESEK ZA

ULAZAK VODE U TURBINU.

VELIKA JE ULOGA SPECIFIČNOG BROJA OBRTAJA KOD IZBORA TIPA TURBINE ROTORI TURBINA (TIPA – P.F.K): A –

PELTON; B - FRANCIS, C - KAPLAN. N A P O M E N A!

I GEOMETRIJE TURBINE.

T U R B I N E

2. VEZA PADA I SPECIFIČNOG BROJA OBRTAJA


194

(H – n ) S

m/1s

An

H ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛= PAD H U FUNKCIJI nS DEFINISAN JE IZRAZOM: , I ZAVISI OD TIPA TURBINE. mA

NAVEDENI IZRAZ PREDSTAVLJA REZULTAT STATISTIČKE OBRADE TURBINA KOJE SU U RADU.

FRANCISOVA

TURBINA A = 1000; m = - 0.35, 30 < H < 500 m

KAPLANOVA

TURBINA A = 1000; m = - 0.22, 2 < H < 100 m

PELTONOVA

TURBINA A = 2000; m = - 0.70, 500 < H < 1500 m

TIP TURBINE U

FUNKCIJI PADA H

FRANCISOVA

TURBINA U ZAJEDNIČKOM DOMENU 30 < H < 100 m TIP TURBINE SE

ODREDJUJE EKONOMSKIM PRORAČUNIMA KAPLANOVA

TURBINA

T U R B I N E

Dijagram indikatora domena turbine u funkciji ns i H

1

10

100

1000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Specifični broj obrtaja ns

Net

o pa

d po

stro

jenj

a H

(m)

Kaplan

FrancisPelton


195

T U R B I N E

3. TOPOGRAFSKA KRIVA I KRIVA REŽIMA RADA TURBINE ( )η,Qn 113.1. DEFINISANJE TOPOGRAFSKE KRIVE


196

TOPOGRAFSKE KRIVE SE DOBIJAJU NA BAZI EKSPERIMENTALNIH POADATAKA SA MODELA IZABRANOG TIPA TURBINE ( )η,Qn 11

INSTALACIJA

MODELA ZA MERENJE

MEHANIČKIH

ELEMENATA

TURBINE:

TURBINA (1), PREČNIKA D1m SPROVODNO KOLO – STATOR (2) OSOVINA (3) POVEZANA SA KOČIONIM DISKOM (4). KOČIONI DISK JE POVEZAN SA DVA DINAMOMETRA (5) DINAMOMETRI MERE SILU KOJU OSTVARUJE ROTOR U VREME RADA

ZADATO: TURBINA «FRANCIS» OTVOR LOPATICA NA SPROVODNOM KOLU – STATORU JE am1

IZMERENI PODACI

NA MODELU SU, EKSPERIMENT BR. i :

PRITISAK Hm,i (m – oznaka za model; i - broj eksperimenta) PROTICAJ Qm,i SILA KOČENJA Rm,i BROJ OBRTAJA nm,i

i,mi,m n2 ⋅⋅= πω NA BAZI IZMERENIH

PODATAKA RAČUNA

SE:

UGAONA BRZINA

OBRTNI MOMENAT ρ⋅= i,mi,m RM (ρ - POLUPREČNIK KOČIONOG DISKA)

SNAGA i,mi,mi,m MN ω⋅=

UČINAK i,mi,mi,mi HQN ⋅⋅= γη

ŠEMA EKSPERIMENTA

MODELA TURBINE

SAŽETE

KARAKTERISTIKE

TURBINE ZA

BILO KOJI OTVOR

STATORA a

11 n;Q

m,i:

21m

m1 Hm1D

nn = ; 21m

2m,1

1 HD ⋅mQ

Q = ;

GRAFIČKOM PREDSTAVOM SAŽETIH KARAKTERISTIKA TURBINE

DOBIJAJU SE KRIVE I,II,III,IV U FUNKCIJI VELIČINE

OTVORA NA SPROVODNOM KOLU – STATORU. 11 n;Q

KRIVE UČINAK SE DOBIJAJU NA BAZI IZMERENIH VREDNOSTI

ZA OTVOR STATORA a i,mi,mi,mi HQN ⋅⋅= γη m1: TOPOGRAFSKA KRIVA KOJU FABRIKE PUBLIKUJU U SVOJIM

T U R B I N E


197

KATALOZIMA

T U R B I N E

EKSPERIMENTALNA ISTRAŽIVANJA ZA DOBIJANJE TOPOGRAFSKE KRIVE Izmerene vrednosti na modelu


198

Konstante modela m Otvor statora 1m1 aa =

Preračunate vrednosti Kriva I i A, η

Br.

Exp

. -

i -

i,mH ,mQ i,mR i,mn i,mM i,mN i,1n i,1Qρ γ i,mω i,1η m1D i π

1 3.14 1H 1Q 1R 1n 1ω 1M 1N 1η 1n 1Q

2 2H 2Q 2R 2n 2ω 2M 2N 2η 2n 2Q

3 3H 3Q 3R 3n 3ω 3M 3N 3η 3n 3Q

4 4H 4Q 4R 4n 4ω 4M 4N 4η 4n 4Q

5 5H 5Q 5R 5n 5ω 5M 5N 5η 5n 5Q

M M M M M M M M M M M Polu

prečn

ik

turb

ine

na

model

u

Spec

ifič

na

teži

na

vode

Polu

prečn

ik

koči

onog d

iska

n nH nQ nR nn nM nN nn nQ nω nη

i,mi,m n2 ⋅⋅= πω i,mi,mi,mi HQN ⋅⋅= γη

ρ⋅= i,mi,m RM 21m

m1m1 H

Dnn =

i,mi,mi,m MN ω⋅= 21m

2m,1

m1 HD

QQ

⋅=

Izrazi za n1, Q1 – su sažete karakteristike turbine za prelazak sa modela na jediničnu

turbinu (D=1, H=1)

a zatim na bazi vrednosti (n , Q 1 1) sa topografske krive prelazi na realnu turbinu - PROTOTIP

POSTUPAK SE PONAVLJA ZA OTVOR STATORA A2, A3,A4, ... AN . NA BAZI DOBIJENIH PODATAKA DOBIJA SE TOPOGRAFSKA KRIVA ZA ISPUITIVANU TURBINU

T U R B I N E

3.2. KRIVE REŽIMA RADA


199

-

NORMALNI

USLOVI

FUNKCIONISANJA

PODRAZUMEVAJU

KONSTANTAN BROJ OBRTAJA TURBINE n (KONSTANTAN PAD H)

-

11

SA PROMENOM

PROTICAJA ILI

SNAGE TURBINE

MENJA SE UČINAK – KOEFICIJENT

KORISNOG RADA – U FUNKCIJI

KARAKTERISTIČNIH VELIČINA n;Q

KRIVE REŽIMA

EKSPLOATACIJE

KARAKTERIŠE: VEZA: ( )Qη I ( )Nη

KRIVA REŽIMA OMOGUĆUJE EKONOMSKI IZBOR TIPA TURBINE ZA ISTU SNAGU

POSTUPAK DOBIJANJA KRIVE REŽIMA

1. POSMATRAMO NA TOPOGRAFSKOJ KRIVOJ TAČKU A NA SL.a KAO TAČKU OPTIMALNOG FUNKCIONISANJA, KOJOJ ODGOVARA BROJ

OBRTAJA n1=const. 2. KONSTRUŠE SE KRIVA SPUŠTANJEM TAČAKA SA KRIVE (SL.a) I KORISTEĆI OBRAZAC SLIČNOSTI (SL.b): ( )Qη

( ) 51m D111 ⋅−=− ηη( ) 5

1m1m DD11 ⋅−=− ηη ZA H<150 M ILI AKO JE U PITANJU MODEL: D1m=1

HDQQ 211 ⋅⋅=3. NA ANALOGAN NAČIN SE DOBIJA PROOTICAJ Q KOJI SE KONVERTUJE U REALNU VREDNOST PROTICAJA: 1

HDQQ 211 ⋅⋅4. NA SL.b ZBOG UPROŠĆENJA PRENETI SU REDUKOVANI PROTICAJI: RADI UOĆAVANJA PROMENE UČINKA KOJI SE NE

MENJA I ZA SLUČAJ REALNOG PROTICAJA HQ81.9N ⋅⋅⋅= η5. PRENOŠENJE UČINKA SA SL.b NA SL.C I NA BAZI PRORAČUNA SNAGE PREKO IZRAZA: OMOGUĆUJE SE KONSTRUKCIJA

KRIVE ( ) U FUNKCIJI Qη HDN 21 ⋅

• KOD TURBINE PELTONA POVEĆAN UČINAK SA SMANJENJEM PROTICAJA ZA 15 -20% • TURBINE FRANCIS NEMAJU TU PREDNOST PA ČAK I U POREDJENJU SA KAPLANOVOM TURBINOM

( )NA SL.d UOČAVA SE:

• KRIVA EKONOMSKU ANALIZU KOD IZBORA TIPA TURBINE ISTE SNAGE NηSRAČUNAVANJE KRIVE UČINKA

T U R B I N E

SRAČUNATE VREDNOSTI PROČITANO SA

DIJAGRAMA NA SL.a PREKO DOLE NAVEDENIH

OBRAZACA


200

HDQ

Q21

1⋅

=

mη η Q

HD1 ⋅

NN

21 =

Q1 82 N1

Q2>Q1 84 N2

Q3>Q2 88 N3

Q4>Q3 88 N4

Q5>Q4 86 N5

Q6>Q5 84 N6

Q5>Q6 82 N7

n = CONST 1

HQ81.9N 11 ⋅⋅⋅= η

HDNN 211 ⋅⋅=

HDQQ 211 ⋅⋅=

( ) 51m D111 ⋅−=− ηη

D – REALNI PREČNIK TURBINE 1

H – REALNI PAD

T U R B I N E

3.3. DOMEN UČINKA SA PROMENOM PADA


201

H

PAD VARIRA TOKOM VREMENA OD DO , minH maxH

DEFINISANJE PODRUČJA RADA IZABRANE TURBINE, U GRANICAMA PROMENE PADA, REŠAVA PROBLEM PROIZVODNJE SNAGE TURBINE.

TURBINA SE DIMENZIONIŠE NA SREDNJI PAD KOJI JE DEFINISAN IZRAZOM: H

∑∑

⋅ ii tQ⋅⋅

= iii tHQH .

NA BAZI I DOBIJA SE DONJA I GORNJA GRANICA UČINKA TURBINE. minH maxH NA BAZI SAŽETIH KARAKTERISTIKA SLIČNOSTI DOBIJAJU SE GRANICE RADA TURBINE

NA ODGOVARAJUĆIM TOPOGRAFSKIM KRIVAMA:

min1

H1Dn

nmax⋅

= ; H

1Dn

n 1⋅= ;

max1

H1Dn

nmin⋅

= SL.24. DOMEN UČINKA TURBINA NANET NA

TOPOGRAFSKOJ KRIVOJ.

min21

1HD

QQmax

⋅= ;

HDQ

Qopt21

1⋅

= ; max

21

1HD

QQmin

⋅=

PITANJA

Documents

h4-Elementi i Kritetijumi Izbora Turbina