CHƯƠNG 6: THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VÀ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TUABIN
6.2. Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm
Hình 6.1: Sơ đồ nguyên lí thí nghiệm năng lượng của tuabin phản kích.
Hình 6.1 là sơ đồ nguyên lí giá thí nghiệm năng lượng. Sơ đồ này gồm có bể thượng lưu 1, hạ lưu 2, bể chứa 3 và máy bơm 4. Mẫu thí nghiệm được lắp giữa hai bể nói trên, ở đây cần đảm bảo các điều kiện tương tự về hình học của buồng tuabin và ống
hút. Khi làm việc, nước từ bể 1 chảy qua tuabin vào bể hạ lưu 2, ở đây lưu lượng Q được đo bằng đập tràn thành mỏng tam giác vuông 6. Sau khi qua khỏi đập tràn, nước chảy về bể chứa 3 và từ đó nước được máy bơm bơm vào bể thượng lưu 1 theo một hệ thống cấp nước tuần hoàn.Máng tràn 7 lắp trong bể 1 có tác dụng duy trì mức nước trong bể 1 không thay đổi, lượng nước thừa ra trong bể này sẽ được tháo về bể chứa 3.
Lưới ổn định 7 có nhiệm vụ ổn định dòng nước trước khi chảy vào tuabin, còn lưới ổn định 9 thì có tác dụng làm lặng nước để đo lưu lượng qua đập tràn thành mỏng mà bằng phương pháp thể tích (thùng đong) sẽ bảo đảm đo lưu lượng với độ chính xác cao hơn. Cột nước thí nghiệm ở giá này có thể thay đổi từ 2÷5m.
Khi làm thí nghiệm cần đo các đại lượng chính sau đây:
Lưu lượng Q chảy qua tuabin được xác định theo mchiều cao lớp nước trên đỉnh của đập tràn tam giác vuông hQ. Biết trị số hQ có thể xác định lưu lượng Q theo các công thức kinh nnghiệm sau đây:
Q=1,343hQ2,47,(l/s) (4-1) Hoặc dùng công thức đơn giản hơn:
Q=1,4 hQ2,5,(l/s) (4-2) Trong đó:hQ- chiều cao mlớp nước trên đỉnh đập(m).
Cột nước làm việc H được đo bằng ống đo áp 10 và 11. Như vậy cột nước h ở đây đựoc tính bằng hiệu số cao trình mực nước trong bể 1 và 2 và bỏ qua tổn thất cột nước tổn thất trong đường dẫn tính từ bể 1 đến cửa vào buồng tuabin. Nếu dẫn nước vào tuabinbằng ống áp lực có chiều dài khá lớn thì phải tính thêm trị số tổn thất cột nước trong đường dẫn nữa.
Số vòng quay n trên tuabin có thể đo bằng vòng quay kế(vg/ph) kiểu li tâm hoặc máy đếm số vòng quay bằng điện.
Mô men xoắn trên trục tuabin được đo bằng bộ hãm kiểu ma sát hình (6.2).
Mô men xoắn M trên trục tuabin được xác định theo công thức sau:
M=P.l (4-3)
Trong đó:
P - trọng lượng quả cân(N);
l - cánh tay đòn của bộ hãm, bằng khoảng cách từ điểm đặt quả cân trục tuabin.
Thí nghiệm được tiến hành với các trị số độ mở của bộ phận hướng nước ao. Độ mở đó được tính bằng khoảng cách nhỏ nhất giữa hai cánh hướng nước kế tiếp nhau (tuabin phản kích) hoặc số phần của hành tình lớn nhất của van kim(s) (đối với tuabin gáo)(hình6.3).
Với mỗi độ mở ao cho tước,ta làm thí nghiệm với 6÷8 trị số phụ tải khác nhau (thay đổi lực ma sát của má phanh bộ hãm).
Ta sẽ được 6÷8 điểm ứng với các trị số vòng quay n khác nhau. ỉng với các trị số phụ tải đã chọn (trọng lượng quả cân), dùng các thiết bị đo lường kể trên có thể đo được lưu lượng Q, số vòng quay trục tuabinn, và cột nước làm việc H (nếu trong suốt quá trình thí ghiệm H không đổi thì không cần phải đo thông số này) rồi tính ra các thông số quy dẫn theo các công thức (4-4) và (4-5).
Số vòng quay quy dẫn:
=
'I
n '
1
H
nD =K1n (4-4)
Lưu lượng quy dẫn:
=
'I
Q D H
Q
2I =K2nQ (4-5)
Hiệu suất tuabin:
η= Q
K n QH 30
n l.
P QH M N
N
3
n γ
= π γ
= ω (4-6)
Ở đây: N = M - công suất hữu ích của tuabin. ω
Nn = γQH - công suất tiêu hao(công suất dòng nước).
K1 = H D1
= cosnt; K3 = H 30
l.
P γ
π = const
Các số liệu đo được trong khi làm thí nghiệm và kết quả tính toán thường được ghi thành các bảng biểu (bảng6.1).
Sau đây nghiên cứu các dạng đường đặc tính và cách vẽ dạng đường đó.
Số liệu đo được Kết quả tính đổi
TT phụ tải P
Cột nước H
Lưu lượng Q
Số vòng quay n
Số vòng quay quy dẫn
'II
n
Lưu lượng quy dẫn
'I
Q
Công suất hữu ích N
CS tiêu hao Nn
Hiệu suất η%
1 2 3 . . m- 1 m
P1
P2
P3 . . .
Pm-1
Pm
H Không đổi . . . . .
Q1
Q2
Q3 . . .
Qm-1
Qm
n1
n2
n3 . . .
nm-1
nm
I1
n' I2
n' I3
n'
. . .
1 'Im
n − 'Im
n
1 'I
Q
2 'I
Q
3 'I
Q . . .
−1 m I
Q' . Im
Q'
Q1
Q2
Q3 . . .
Qm-1
Qm
N1
N2
N3 . . .
Nm-1
Nm
η1
η2
η3
. . . η m-1
ηm