Большая Советская Энциклопедия (ГИ)

* Верхний предел показывает мощности, технически возможные. К 1970 максимальная единичная мощность работающих гидроагрегатов достигла 500 Мвт.

На универсальных характеристиках (рис. 5), исходя из условий моделирования, в координатах приведённых величин расхода Q'₁л/сек и частоты вращения h'₁ об/мин (характерных для Г. данной серии диаметром рабочего колеса 1 м, работающих при напоре 1 м) наносятся изолинии равных кпд h%, коэффициент кавитации s и открытия направляющего аппарата a . Эксплуатационные характеристики (рис. 6) строятся на основании универсальных и показывают зависимость кпд натурной турбины h% от нагрузки N Мвм и напора Нм при номинальной частоте вращения турбины n = const. Здесь же обычно наносят линию ограничения мощности, выражающую зависимость гарантированной мощности от напора. На этих же характеристиках изображают линии равных допустимых высот отсасывания H_S м , показывающих заглубление рабочего колеса Г. под уровень воды в нижнем бьефе (разность отметок расположения рабочего колеса и уровня нижнего бьефа).

Проточная часть реактивных Г. состоит из следующих основных элементов (рис. 7): спиральной камеры гидротурбины 1; направляющего аппарата 2, регулирующего расход воды; рабочего колеса 3 и отсасывающей трубы 4, отводящей воду от Г. Реактивные Г. по направлению потока в рабочем колесе делятся на осевые и радиально-осевые. По способу регулирования мощности реактивные Г. бывают одинарного и двойного регулирования. К Г. одинарного регулирования относятся Г., содержащие направляющий аппарат с поворотными лопатками, через который вода подводится к рабочему колесу (регулирование в этих Г. производится изменением угла поворота лопаток направляющего аппарата), и лопастнорегулируемые Г., у которых лопасти рабочего колеса могут поворачиваться вокруг своих осей (регулирование в этих Г. производится изменением угла поворота лопастей рабочего колеса). Г. двойного регулирования содержат направляющий аппарат с поворотными лопатками и рабочее колесо с поворотными лопастями. Поворотнолопастные Г., применяемые на напоры до 150 м, могут быть осевыми и диагональными гидротурбинами. Разновидностью осевых являются двухперовые, в которых на каждом фланце размещаются по две лопасти вместо одной. Радиально-осевые Г. одиночного регулирования применяют на напоры до 500—600 м. Активные Г. строят преимущественно в виде ковшовых Г. и применяют на напоры выше 500—600 м; их делят на парциальные и непарциальные. В парциальных Г. вода к рабочему колесу подводится в виде струй через одно или несколько сопел и поэтому одновременно работает одна или несколько лопастей рабочего колеса. В непарциальных Г. вода подводится одной кольцевой струей и поэтому одновременно работают все лопасти рабочего колеса. В активных Г. отсасывающие трубы и спиральные камеры отсутствуют, роль регулятора расхода выполняют сопловые устройства с иглами, перемещающимися внутри сопел и изменяющими площадь выходного сечения. Крупные Г. снабжаются автоматическими регуляторами скорости.

По расположению вала рабочего колеса Г. делятся на вертикальные, горизонтальные и наклонные. Сочетание. Г. с гидрогенератором называют гидроагрегатом. Горизонтальные гидроагрегаты с поворотно-лопастными или пропеллерными Г. могут выполняться в виде капсульного гидроагрегата.

Широкое распространение получили обратимые гидроагрегаты для гидроаккумулирующих и приливных электростанций, состоящие из насосо-турбины (гидромашины, способной работать как в насосном, так и в турбинном режимах) и двигателя-генератора (электромашины, работающей как в двигательном, так и в генераторном режимах). В обратимых гидроагрегатах применяются только реактивные Г. Для приливных электростанций используются капсульные гидроагрегаты.

В 1962 в СССР разработана номенклатура поворотнолопастных и радиально-осевых Г., в которой даются система типов и размеров Г. и их основные гидравлические и конструктивные характеристики (табл.). Эта номенклатура основана на закономерном изменении зависимостей геометрических и гидравлических параметров рабочих колёс от напора.

Основными тенденциями в развитии Г. являются: увеличение единичной мощности, продвижение каждого типа Г. в область повышенных напоров, совершенствование и создание новых типов Г., улучшение качества, повышение надёжности и долговечности оборудования. В СССР созданы и успешно работают Г. радиально-осевого типа мощностью 508 Мвт на расчётный напор 93 м с диаметром рабочего колеса 7,5 м для Красноярской ГЭС, разрабатываются Г. такого же типа для Саянской ГЭС (единичная мощность 650 Мвт, расчётный напор 194 м, диаметр рабочего колеса 6,5 м).

Больших успехов в создании Г. достигли фирмы; «Хитати», «Мицубиси», «Тосиба» (Япония), «Нохаб» (Швеция), «Нейрпик» (Франция), «Инглиш электрик» (Великобритания), «Фойт» (ФРГ) и др. Например, японской фирмой «Тосиба» проектируются Г. для ГЭС Гранд-Кули-III единичной мощностью 600 Мвт на напор 87 м с диаметром рабочего колеса 9,7 м.

Лит.: Шпанхаке В., Рабочие колёса насосов и турбин, пер. с нем., ч. 1, М.—Л., 1934; Турбинное оборудование гидроэлектростанций, под ред. А. А. Морозова. 2 изд., М. — Л., 1958; Ковалев Н. Н., Гидротурбины, М. — Л., 1961; Кривченко Г. И., Автоматическое регулирование гидротурбин, М. — Л., 1964; Tenot А., Turbines hydrauliques et r'egulateurs automatiques de vitesse, v. 1—4, P., 1930—35.

М. Ф. Красильников.

Рис. 7. Проточная часть реактивной гидротурбины.

Рис. 2. Схема реактивной гидротурбины: а — рабочее колесо; б — направляющий аппарат.

Рис. 5. Универсальные характеристики для модели гидротурбины.

Рис. 3. Треугольники скоростей на входе в рабочее колесо гидротурбины и на выходе из него.

Рис. 1. Схема активной гидротурбины: а — рабочее колесо; б — сопла.

Рис. 4. Характеристики гидротурбины при постоянном напоре и частоте вращения колеса: h — кпд; Q — расход воды; N — нагрузка гидротурбины.

Рис. 6. Эксплуатационные характеристики для натурной гидротурбины.

Гидроуголь

Гидроу'голь, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт добычи угля гидравлическим способом (ВНИИГидроуголь), организован в 1955 в Новокузнецке Кемеровской обл. Основная тематика института: создание и совершенствование техники и технологии подземной добычи угля гидравлических способом. По структуре институт является комплексным. Включает научную и проектную части, экспериментальный завод, шахтомонтажное управление пуско-наладочных работ и вычислительный центр. Издаёт «Труды» (с 1962).

Гидроударное бурение

Гидроуда'рное буре'ние, способ проходки скважин, при котором разрушение породы на забое осуществляется погружными (работающими непосредственно в скважине) гидравлическими забойными машинами ударного действия.

Первые патенты на гидроударные машины были выданы в конце 19 в., а работоспособные модели созданы в 1900—07 и применялись для бурения скважин на нефть на Кавказе.

Гидроударная машина приводится в действие энергией потока жидкости, нагнетаемой насосом с поверхности по колонне бурильных труб. Эта жидкость очищает забой от продуктов разрушения породы и удаляет их на поверхность. При бурении с отбором керна применяются коронки буровые, армированные вставками из твёрдого сплава; при бурении сплошным забоем — лопастные и шарошечные долота. Гидроударные машины для бурения на твёрдые полезные ископаемые при расходе промывочной жидкости 100—300 л/мин имеют энергию единичного удара 70—80 дж (7—8 кгс (м) и частоту ударов 1200—1500 в мин; осевая нагрузка на забой создаётся в пределах 4000—8000 н (400—800 кгс), частота вращения снаряда 25—100 об/мин в зависимости от твёрдости и абразивности проходимых пород.

Рациональная область применения Г. б. — породы средней и высокой твёрдости, которые наиболее эффективно разрушаются под действием ударных нагрузок. Гидроударные машины обеспечивают повышение производительности бурения в 1,5—1,8 раза при снижении стоимости на 20—30% по сравнению с твердосплавным и алмазным бурением вращательным способом.

Лит.: Ударно-вращательное бурение скважин гидроударниками, М., 1963; Теория и практика ударно-вращательного бурения, М., 1967.

Л. Э. Граф, А. Т. Киселев.

Гидроузел

Гидроу'зел, узел гидротехнических сооружений, группа гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и условиям их совместной работы. В зависимости от основного назначения Г. делятся на энергетические, водно-транспортные, водозаборные и др. Г. чаще всего бывают комплексные, одновременно выполняющие несколько водохозяйственных функций.

Различают Г.: низконапорные, — когда разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов (напор) не превышает 10 м, — устраиваемые на равнинных реках, преимущественно в пределах их русла (главным образом для транспортных или энергетических целей), и на горных реках (для забора воды с целью получения электроэнергии или орошения земель); средненапорные (с напором 10—40 м) — на равнинных или предгорных участках рек, предназначенные главным образом для транспортно-энергетических, а также ирригационных целей (создаваемый ими подпор приводит к затоплению поймы реки в верхнем бьефе, образуя водохранилище, используемое для суточного и сезонного регулирования стока реки, осветления воды, борьбы с наводнениями и т.п.); высоконапорные (с напором более 40 м), служащие обычно для комплексных целей — энергетики, транспорта, ирригации и др.