Во время этого перехода клапан перекрывает поступление воды. Для того чтобы не было гидравлического удара при перекрытии клапана, агрегат изготавливается в виде смещенных по фазе нескольких аналогичных секций сидящих на одном валу.
Расчеты, приведенные на основе графика рис. 2, позволяют предложить работу агрегата при скорости потока около 40м/сек, с оптимальным КПД 50%. В этом случае площади сечения водовода и, соответственно активная площадь турбины сокращаются до 18 м^2 при сохранении выходной мощности. Расход воды, безусловно, при этом увеличится почти вдвое, но конструкция и условия работы будут оптимизированы.
Предлагаемая схема агрегата способна легко регулировать выходную мощность во всем диапазоне работы перекрытием подводящего потока. На рис. 3 представлен испытательный макет в миниатюре, на котором предполагается получить основные расчетные параметры для рабочих агрегатов.
Возможности высокоскоростного роторно-поршневого гидроагрегата
Авария на СШ ГЭС продемонстрировала, что технический прогресс способен приносить как дополнительные возможности, так и опасность разрушений. В акте расследования аварии наряду с недостатками в процессе эксплуатации и ремонта отмечены также и недоработки конструкции.
Действительно, шпильки, которыми крепился агрегат к основанию, не были проработаны изначально при проектировании. Узлы крепления, к которым относятся сорванные шпильки, как правило, не имеют ограничений по сроку службы.
В данном случае они не только износились более чем на 60%, но и оторвались от воздействия осевой силы. Тем не менее, источником этой силы, легко поднявшую тысячи тонн металла, скорей всего был сам агрегат, поскольку никаких внешних источников обнаружено не было.
Факторы, которые позволили проявиться осевой силе более или менее можно проследить, и видимо, эту силу досконально изучат и надежно заблокируют.
Однако последние работы на уровне патентов на ПМ РФ позволяют не только исключить осевую силу, но и разработать новый режим работы, оптимально используя возможности полноводных сибирских рек.
Если рассмотреть энергетический потенциал водохранилища СШ ГЭС, то при условии уровня воды в 200м скорость потока у основания должна составить порядка 65 м/сек. Станция использует скорость воды, около 10м/сек.
Это позволяет получить КПД более 85%. С одной стороны это замечательно. Такого КПД получать бы на тепловых станциях, где используется углеводородное топливо, но, увы. С другой стороны такой высокий КПД даром не дается.
В этом случае значительно преобладает нерабочая осевая сила способная вызвать упругую деформацию и ее скачкообразное восстановление. Помимо этого снижается эффективность турбины, что ведет к увеличению суммарной плошали лопастей и, в конечном счете, к дополнительным расходам по созданию, обслуживанию и ремонту агрегата.
Такую экономию воды легко понять в Европейской части на пересыхающих реках, но для Сибири видимо стоит подумать о возможностях тамошних рек, не страдающих значительным снижением речного стока, поскольку в оптимальном режиме при КПД 50% плотина способна обеспечить полную мощность порядка 20 ГВт.
Можно предположить, что низкую скорость потока требует турбина
Действительно, мощная турбина диаметром около 10м, с высокой скоростью потока вряд ли справится, поскольку они и так работают на пределе. Ситуацию может изменить роторно-поршневая схема исполнения. Схема такого агрегата представлена на рис.1.
Здесь вода толкает мощный сбалансированный зуб ротора не испытывающего воздействия кавитационных пузырей и других динамических воздействий крутящегося потока. Все основные нагрузки способные изнашивать агрегат в основном выделяются на радиальных подшипниках ротора.
Поступающая через вращающийся клапан вода давит на зуб ротора, заставляя его разворачиваться и совершать работу. После завершения рабочего процесса зуб ротора проходит в начальную точку через паз развернувшегося барабана.
