уДК 621.31+621.22
ББК 31.57
М19
Авторы:
Н.В. Фёдорова, О.А. Ветрова, И.В. гиясова, Б.И. гиясов, П.А. Кореньков, А.А. Василькин,
А.В. Алексанин, Н.В. Купчикова, О.О. Коренькова, Н.г. Серегин, А.А. Бунов
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор М.Г. Тягунов,
профессор кафедры гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии НИу МЭИ;
доктор технических наук, доцент Г.В. Орехов,
профессор кафедры гидравлики и гидротехнического строительства НИу МгСу
Муравьев, Олег Алексеевич.
М19 гидроэлектростанции и гидромашины [Электронный ресурс] : [учебное пособие
для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 08.05.01 Строительство
уникальных зданий и сооружений] / О.А. Муравьев, А.В. голубев ; Министерство
науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет, кафедра
гидравлики и гидротехнического строительства. — Электрон. дан. и прогр. (6,79 Мб). —
Москва : Издательство МИСИ – МгСу, 2024. — URL: http://lib.mgsu.ru/ — Загл. с титул.
экрана.
ISBN 978-5-7264-3578-7 (сетевое)
ISBN 978-5-7264-3579-4 (локальное)
В учебном пособии изложены вопросы теории подобия при реализации физического моделирования
на уменьшенных моделях турбинных блоков и моделях гидротурбин. Показана
связь критериев подобия с параметрами главных универсальных характеристик гидротурбин.
Представлены методики определения параметров модели: расхода, напора, давления, частоты
вращения, вращающего момента. Дано описание учебного лабораторного стенда для получения
энергетических характеристик активной и реактивной турбин, изложена методика проведения
эксперимента и обработки его результатов.
Для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 08.05.01 Строительство
уникальных зданий и сооружений.
Учебное электронное издание
© ФгБОу ВО «НИу МгСу», 2024
Стр.2
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................... 6
1. ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ гИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ .............. 7
1.1. Общая характеристика модельных исследований .................................................... 7
1.2. Вывод формул расчета критериев подобия сил из уравнения Навье-Стокса .......... 7
1.3. Связь критериев подобия с приведенными параметрами гидротурбин ................ 10
1.3.1. Выражение приведенного расхода через критерий Эйлера .......................... 10
1.3.2. Выражение приведенной частоты вращения и расхода
через критерии Эйлера и Струхаля ................................................................ 11
1.3.3. Коррекция по КПД турбин с учетом неполного динамического подобия .... 11
2. ОПИСАНИЕ КОНСТРуКЦИЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ ............................. 13
2.1. Общие характеристики ............................................................................................ 13
2.2. Описание конструкции открытого стенда .............................................................. 13
2.3. Описание конструкции испытательного стенда замкнутого типа ......................... 15
2.4. Особенности испытательных стендов для моделей ковшовых турбин .................. 16
3. НОРМАТИВНЫЕ ДОКуМЕНТЫ, РЕгЛАМЕНТИРуЮЩИЕ
МОДЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ гИДРОТуРБИН ........................................................ 18
3.1. Требования к испытываемым моделям ................................................................... 18
3.2. Параметры модельной установки ............................................................................ 19
3.3. геометрическое подобие модели и натуры .............................................................. 19
3.3.1. Общие требования .......................................................................................... 19
4. ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМАМ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ПРИ МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЯХ гИДРОТуРБИН
НА ЛАБОРАТОРНЫХ ЭНЕРгЕТИЧЕСКИХ СТЕНДАХ ............................................ 20
4.1. Измерение расхода ................................................................................................... 20
4.1.1. Обзор методов измерения .............................................................................. 20
4.1.2. Описание первичных методов измерения расхода ....................................... 20
4.1.3. Описание вторичных методов измерения расхода ........................................ 21
4.2. Измерение давления ............................................................................................... 21
4.2.1. Общие положения .......................................................................................... 21
4.2.2. Аппаратура для измерения избыточного давления ....................................... 23
4.2.3. Аппаратура для измерения вакуума ............................................................... 25
4.2.4. Погрешности при измерении давления ........................................................ 25
4.3. Измерение уровня свободной поверхности воды ................................................... 25
4.3.1. Общие положения .......................................................................................... 25
4.3.2. Выбор измерительных сечений со свободным уровнем воды ...................... 26
4.3.3. Число точек отбора для определения уровня в мерном сечении.................. 26
4.3.4. Измерительная аппаратура ............................................................................ 26
4.3.5. Погрешности измерения уровня свободной поверхности воды .................. 27
4.4. Определение напора гидротурбины ....................................................................... 27
4.4.1. Общие положения .......................................................................................... 27
4.4.2. Методика определения напора турбины ...................................................... 28
4.5. Измерение крутящего момента на валу турбины ................................................... 32
4.5.1. Общие положения .......................................................................................... 32
4.5.2. Методы измерения крутящего момента ........................................................ 32
4.5.3. Оборудование для измерения вращающего момента ................................... 33
4.5.4. Конструкция системы для измерения крутящего момента .......................... 33
4
Стр.4
5. ОПИСАНИЕ ЭНЕРгЕТИЧЕСКОгО СТЕНДА ............................................................ 35
6. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ .............................................................................................. 38
7. ОПИСАНИЕ ПРОгРАММЫ СБОРА И ОТОБРАЖЕНИЯ
ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ .................................................................................. 39
8. ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ..................................................................................... 41
8.1. Измерение напора турбины ..................................................................................... 41
8.2. Измерение расхода турбины .................................................................................... 41
8.3. Измерение электрических параметров генератора ................................................. 42
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И КПД ТуРБИНЫ
ПО РЕЗуЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ ............................................................................. 43
10. гЛАВНЫЕ уНИВЕРСАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ гИДРОТуРБИН ............... 44
11. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. ПОСТРОЕНИЕ гЛАВНОЙ уНИВЕРСАЛЬНОЙ
ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВНОЙ ТуРБИНЫ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ
МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ..................................................................................... 47
11.1. Описание модели активной односопловой ковшовой турбины .......................... 47
11.2. Экспериментальная часть ...................................................................................... 47
11.3. Расчетная часть ....................................................................................................... 49
12. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. ПОСТРОЕНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РО-ТуРБИНЫ ПО ДАННЫМ МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ................................. 52
12.1. Описание модели радиально-осевой турбины ...................................................... 52
12.2. Экспериментальная часть ...................................................................................... 52
12.3. Расчетная часть ....................................................................................................... 53
БИБЛИОгРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................................................. 57
Стр.5