Изменение режима работы гидротурбины; прямой и обратный гидравлические удары
Одновременно с появлением суммарного крутящего момента кардинально изменился рабочий процесс в гидротурбине: в проточной части гидротурбины №2 СШГЭС произошёл необычный, c точки зрения устоявшихся, классических понятий, прямой гидравлический удар*, возникновение которого абсолютно не связанно со временем закрытия направляющего аппарата турбины. Этот гидравлический удар произошёл в результате заклинивания рабочего колеса турбины и преобразования, по этой причине, проточной части гидротурбины в проточную часть вихревого дросселя, вследствие чего мгновенно прервался рабочий процесс преобразования энергии потока в механическую энергию вращения ротора генератора.
Из-за внезапно возникшего гидравлического сопротивления вихревого дросселя скорость движения потока воды в напорном трубопроводе резко снизилась, практически до нуля (см. рис. 21, 22), предопределив тем самым неизбежность возникновения гидравлического удара. Затем последовал разрыв потока и под рабочим колесом образовался вакуум, вследствие чего через короткий промежуток времени произошёл обратный гидравлический удар.
*Примечание: Экспериментальная проверка версии возникновения гидравлического удара вследствие «ЗАКЛИНИВАНИЯ» (внезапного останова рабочего колеса турбины) может быть осуществлена на любом из существующих стендов для исследования моделей гидротурбин
Рис. 21. Характер изменения давления под рабочим колесом
гидротурбины СШГЭС [17]
Рис. 22. Схема возникновения прямого и обратного гидроударов, а) – нормальный турбинный режим; б) – «заклинивание» и мгновенный переход в режим вихревого дросселя; в) – прямой гидравлический удар; г) – образование вакуума под рабочим колесом; д) – заполнение отсасывающей трубы обратным потоком; е) – обратный гидравлический удар; ж) и з) – вылет ротора ГА-2 в машзал
3.3.2. Количественная оценка осевой силы прямого гидравлического удара
Если в гидравлической системе, состоящей из напорного трубопровода и проточной части гидротурбины (рис. 23.) рабочее колесо жестко закреплено к крышке турбины, то тогда это рабочее колесо можно рассматривать как вихревое гидравлическое сопротивление (вихревой дроссель). Как показывают проведенные мной расчёты, при установившемся движении потока заторможенное рабочее колесо преобразует в гидравлические потери только около 10 процентов потенциальной энергии потока, а остальные почти 90 процентов преобразуются в энергию вращения потока за рабочим колесом и в кинетическую энергию потока, вытекающего из отсасывающей трубы.
Рис. 23. Схема напорного трубопровода СШГЭС
1- напорный трубопровод; 2- рабочее колесо гидротурбины (в заторможенном состоянии – вихревой
дроссель); 3- отсасывающая труба
При работе гидроагрегата в нормальном турбинном режиме рабочее колесо преобразует 90—95 процентов