ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ НАВАНТАЖУВАЛЬНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ГІДРОТУРБІН МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ ПРИ ЗМІННИХ ВИТРАТАХ ВОДИ

Abstract

Висвітлено теоретичні та методичні положення визначення енергетичної ефективності навантажувальних режимів роботи гідротурбін малої потужності пропелерного та радіально-осьового типів при змінних витратах води, зумовлених наявністю природоохоронних обмежень на використання води стоку річки для виробництва електроенергії. Показниками енергетичної ефективності слугували значення коефіцієнта корисної дії та механічної потужності турбіни. Дослідження виконувались з використанням законів подібності режимів роботи гідравлічних машин та математичного опису сукупностей функціональних залежностей універсальної характеристики гідротурбіни двопараметричними кубічними сплайн-функціями. Розроблено математичну модель навантажувальних режимів роботи гідротурбін при змінних витратах та частоті обертання для урахування одночасної зміни обох експлуатаційних параметрів. Модель представлено в системі відносних одиниць виміру стосовно номінальних значень параметрів, що надало можливості проведення порівняльного аналізу властивостей гідротурбін різного конструктивного виконання. Досліджено функціональні залежності коефіцієнта корисної дії та потужності турбін при змінних витратах води для випадків сталої частоти обертання та її змінного значення, що забезпечує досягнення максимальної енергетичної ефективності навантажувального режиму роботи. Встановлено, що застосування змінної частоти обертання для турбін пропелерного типу значно розширює діапазон можливої зміни витрат води та підвищує енергетичні показники функціонування. Проте застосування змінної частоти обертання для турбін радіально-осьового типу не суттєво впливає на її енергетичні показники при змінних витратах води. Обґрунтовано перспективність використання низьконапірних радіально-осьових турбін у складі малих ГЕС за наявності природоохоронних обмежень на використання витрат води стоку річки для виробництва електроенергії.