8.2 Построение универсальной характеристики.

8.2.1 Модельные испытания.

Достаточно полные и надежные характеристики турбин, освещающие широкий диапазон режимов их работы, удается получить только экспериментальным путем. При проектировании турбин расчетным путем обычно разрабатывается несколько вариантов формы проточного тракта, а окончательная их оценка и отработка производятся на основании данных модельных испытаний на опытных стендах. В результате этих испытаний выдаются универсальные характеристики (модельные), по которым строятся эксплуатационные и другие характеристики для натурных условий.

Различают два вида стендов: энергетические, на которых выявляются все показатели работы турбин в бескавитационных условиях работы, и кавитационные, используемые для определения кавитационных показателей. Энергетические стенды рассчитываются на испытания моделей турбин диаметром от 250 до 460 (800) мм, кавитационные 250 ÷ 460 мм.

Энергетический стенд состоит из баков верхнего и нижнего бьефов, накопительной емкости и подающего насоса. Между баками монтируется модель турбины, причем выдерживается геометрическое подобие и спиральной турбинной камеры, и отсасывающей трубы. С целью поддержания уровня в верхнем баке в нем имеется водослив, через который сбрасывается в накопительную емкость избыток воды, подаваемой насосом. Для успокоения и выравнивания потока служат решетки. Напор на энергетических стендах обычно составляет 2—6 м.

Лабораторные испытания моделей гидротурбин производятся при различных открытиях лопаток направляющего аппарата, которые измеряются или расстоянием а₀ в свету между двумя соседними лопатками направляющего аппарата, или выражается в долях от максимального открытия, принимаемого за единицу.

При каждом открытии регулирующего органа исследуют несколько 10 ÷ 12 режимов, соответствующих разным нагрузкам на валу турбины. Нагрузка измеряется посредством различных нагрузочных устройств, например генератора. При заданном открытии регулирующих органов и заданной нагрузке с помощью приборов определяют расход воды Q, протекающей через турбину, число оборотов в минуту n вала турбины и рабочий напор Н, а затем вычисляют приведенные числа оборотов, приведенный расход и к.п.д.:

n′₁ = , Q′₁ = , η = =

где N – мощность на валу турбины; N_П – мощность потока.

Замеренные во время испытаний данные и результаты подсчетов удобно свести в протокол, составляемый для каждого открытия, по форме, приведенной в таблице 1:

Таблица 1. Замеры и подсчеты при испытании моделей турбин.

Данные замеров					Результаты подсчетов
№ реж.	Нагрузка P Вт	Напор Н м	Расход Q л/с	Число оборотов n об/мин	Привед. число об. n′1 об/мин	Привед. расход Q′1 л/с	Полезная мощность N Вт	Затрачен. мощность NП Вт	К.П.Д. η %
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	P1	H1	Q1	n1	n′1	Q′1, 1	N1	NП 1	η1
2	P2	H2	Q2	n2	n′2	Q′1, 2	N2	NП 2	η2
m-1
m	Pm	Hm	Qm	nm	n′m	Q′1, m	Nm	NП m	ηm