Применение многоярусной лопастной системы для обратимых гидромашин ГАЭС

Использование обратимых гидромашин зачастую является наиболее экономически целесообразным вариантом в большинстве конфигураций ГАЭС. При этом среди обратимых машин чаще всего используются радиально-осевые насос-турбины. Это связано с тем, что такие гидротурбины способны работать при высоких напорах, которые используются на ГАЭС. Рабочие колеса таких обратимых машин обладают жестколопастной системой, т. е. не способны менять своё положение, как лопасти у осевых и диагональных поворотно-лопастных гидротурбин. Проблематикой при проектировании насос-турбин является то, что, ввиду различного влияния гидравлических сопротивлений, оптимум в насосном и турбинном режимах различается. Это учитывается при проектировании и определяет как геометрические, так и рабочие параметры. В результате рассчитанный по насосному режиму максимальный диаметр рабочего колеса не соответствует оптимальной геометрии турбины. При этом именно турбинный режим должен обладать максимальным КПД, так как стоимость пиковой электроэнергии выше стоимости энергии в часы провалов графика суточной нагрузки, соответствующего насосному режиму. Для того чтобы проектировать рабочее колесо-насос турбины оптимальным под турбинный режим, необходимо, чтобы это же колесо развивало больший напор в насосном режиме работы. Для повышения напора в насосном режиме могут использоваться многоярусные лопастные решетки. Рассматривается влияние дополнительных ярусов гидродинамических решеток на турбинный режим и перспективы их модернизации в совокупности с другими известными техническими решениями по увеличению напора и расширению зоны работы гидроагрегатов ГАЭС.

1. Обратимые гидромашины / Грянко Л. П., Зубарев Н. И., Умов В. А., Шумилин С. А. – Л. Машиностроение, Ленингр. Отд-ние 1981,: 263.

2. Ратушный А. В., Повышение напорности ступени центробежного насоса путём усовершенствования лопастной решетки рабочего колеса: дис. канд. тех. наук: 05.05.17. Сумский гос. университет Сумы 2015,: 88 – 92.

3. Parygin A. G., Vikhlyantsev A. A., Volkov A. V., Druzhinin A. A. and Naumov A. V. An analytical method for predicting hydraulic head losses in the outlet of centrifugal pump // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET) Volume 9, Issue 10, October 2018, pp. 1228 – 91239.

4. Optimization of Microturbines for Combined Energy Sources Based on Microhydropower Plants. A. V. Volkov, A. A. Vikhlyantsev, A. A. Druzhinin, A. V. Ryzhenkov, S. N. Pankratov, B. M. Orahelashvily, A. K. Lyamasov International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE) Volume-9 Issue-1, November, 2019, p. 3981 – 93987 DOI: 10.35940/ijitee.A5070.119119.

5. Повышение эффективности гидротурбин микроГЭС, функционирующих при переменном напоре, путем создания апериодической лопастной системы А. А Вихлянцев, А. В. Волков, А. В. Рыженков, А. А. Дружинин, Jiří Šoukalb, Milan Sedlařb, Martin Komárekb, František Pochylýc, Pavel Rudolfc, Simona Fialová «Теплоэнергетика» 2020; (12): 73 – 982. DOI: 10.1134/S0040363620120140.

6. The Influence of Wetting of Flow Passage Surfaces in Pumpsas-Turbines on Their Energetic Characteristics. A. V. Volkov, A. V. Ryzhenkov, A. A. Vikhlyantsev, A. A. Druzhinin, S. P. Cherepanov, Jiří Šoukal, Milan Sedlař, Martin Komárek, František Pochylý, Pavel Rudolf, Simona Fialová International Journal of Engineering Trends and Technology, 2020, Volume 68, Issue 11, p.16 – 924, DOI: 10.14445/22315381/IJETT-V68I11P203.

7. Методы упрощения математической модели расчета течений в проточной части гидравлических турбин S. Fialová, F. Pochylý, A. V. Volkov, A. V. Ryzhenkov, A. A. Druzhinin «Теплоэнергетика» 2021, №12, с.33 – 44. DOI: 10.1134/S0040363621120031.