Водната турбина е машина, която преобразува потенциалната енергия на водата в механична енергия. Използвайки тази машина за задвижване на генератор, енергията на водата може да се преобразува в
Електричество Това е хидрогенераторният агрегат.
Съвременните хидравлични турбини могат да бъдат разделени на две категории според принципа на водния поток и структурните характеристики.
Друг вид турбина, която използва както кинетичната, така и потенциалната енергия на водата, се нарича ударна турбина.
Контраатака
Водата, изтеглена от резервоара нагоре по течението, първо постъпва в камерата за отклоняване на вода (спиралата) и след това през направляващата лопатка постъпва в извития канал на лопатката на ротора.
Водният поток създава реакционна сила върху лопатките, което кара работното колело да се върти. В този момент енергията на водата се преобразува в механична енергия и водата, изтичаща от работното колело, се изпуска през изпускателната тръба.
Надолу по течението.
Ударната турбина включва главно поток на Франсис, наклонен поток и аксиален поток. Основната разлика е, че структурата на работното колело е различна.
(1) Франсис бегачът обикновено се състои от 12-20 обтекаеми усукани остриета и основни компоненти като корона на колелото и долен пръстен.
С входящ и изходящ поток, този тип турбина има широк диапазон от приложими водни глави, малък обем и ниска цена и се използва широко при високи водни глави.
Аксиалният поток се разделя на витлов и ротационен тип. Първият има фиксирана лопатка, докато вторият има въртяща се лопатка. Аксиалната турбина обикновено се състои от 3-8 лопатки, тяло на турбината, дренажен конус и други основни компоненти. Капацитетът на преминаване на вода на този вид турбина е по-голям от този на Франсис. При лопатковата турбина, тъй като лопатката може да променя позицията си в зависимост от натоварването, тя има висока ефективност в диапазона на големи промени в натоварването. Антикавитационните характеристики и здравината на турбината са по-лоши от тези на турбината със смесен поток, а структурата е по-сложна. Обикновено е подходяща за диапазон на нисък и среден воден напор от 10.
(2) Функцията на камерата за отклоняване на вода е да осигури равномерно протичане на водата във водонасочващия механизъм, да намали загубите на енергия от водонасочващия механизъм и да подобри водното колело.
ефективност на машината. За големи и средни турбини с воден напор отгоре често се използва метална спирала с кръгло сечение.
(3) Механизмът за насочване на водата обикновено е разположен равномерно около бегача, с определен брой аеродинамични направляващи лопатки и техните въртящи се механизми и др.
Функцията на състава е да насочва равномерно водния поток в работното колело и чрез регулиране на отвора на направляващата лопатка да променя преливника на турбината, за да го съобрази с нуждите.
Изискванията за регулиране и промяна на натоварването на генератора също могат да играят ролята на уплътнителна вода, когато всички те са затворени.
(4) Тягова тръба: Тъй като част от останалата енергия във водния поток на изхода на ролера не се използва, функцията на тяговата тръба е да я възстанови
Част от енергията и отвежда водата надолу по течението. Малките турбини обикновено използват прави конусовидни тръби, които имат висока ефективност, но големите и средните турбини са
Водопроводните тръби не могат да се копаят много дълбоко, затова се използват тръби с коленчат огъване.
Освен това, в ударната турбина има тръбни турбини, турбини с наклонен поток, обратими помпени турбини и др.
Ударна турбина:
Този тип турбина използва ударната сила на високоскоростния воден поток, за да завърти турбината, а най-разпространеният е типът кофа.
Кофчестите турбини обикновено се използват в гореспоменатите високонапорни водноелектрически централи. Работните им части включват главно акведукти, дюзи и спрейове.
Иглата, водното колело, спиралата и др. са оборудвани с множество твърди кофи за вода с форма на лъжица по външния ръб на водното колело. Ефективността на тази турбина варира в зависимост от натоварването.
Промяната е малка, но капацитетът за преминаване на вода е ограничен от дюзата, която е много по-малка от радиалния аксиален поток. За да се подобри капацитетът за преминаване на вода, увеличете дебита и
За да се подобри ефективността, голямата водна турбина е променена от хоризонтална на вертикална ос и е разработена от единична дюза на многодюзова.
3. Въведение в структурата на реактивната турбина
Заровената част, включително спираловидната част, пръстенът на седлото, изпускателната тръба и др., са заровени в бетонната основа. Тя е част от частите за отклоняване на водата и преливника на устройството.
Спирална
Спиралната камера се разделя на бетонна и метална. Агрегатите с воден напор до 40 метра използват предимно бетонна спирала. За турбини с воден напор над 40 метра обикновено се използват метални спирали поради необходимостта от здравина. Металната спирала има предимствата на висока якост, удобна обработка, просто строителство и лесно свързване с водоотводния тръбопровод на електроцентралата.
Има два вида метални волюти, заварени и ляти.
За големи и средни ударни турбини с воден стълб от около 40-200 метра се използват най-често заварени стоманени плоски спирали. За удобство на заваряването, спиралата често се разделя на няколко конични секции, всяка секция е кръгла, а задната секция на спиралата се състои от... Сечението се намалява и се променя в овална форма за заваряване с пръстена на седлото. Всеки коничен сегмент се валцува от машина за валцоване на плочи.
При малките Франсис турбини често се използват чугунени спираловидни отвори, които са отлети като цяло. За турбини с висок напор и голям капацитет обикновено се използва спираловидна отвори от лята стомана, като спираловидната отвори и пръстенът на седлото са отлети в едно цяло.
Най-ниската част на спиралата е снабдена с дренажен клапан за оттичане на натрупаната вода по време на поддръжка.
Пръстен на седалката
Седалковият пръстен е основната част на ударната турбина. Освен че поема водното налягане, той носи и теглото на целия агрегат и бетона на секцията на агрегата, така че изисква достатъчна якост и твърдост. Основният механизъм на седалковия пръстен се състои от горен пръстен, долен пръстен и неподвижна направляваща лопатка. Неподвижната направляваща лопатка е опорният седалков пръстен, подпората, която предава аксиалното натоварване, и повърхността на потока. В същото време тя е основна референтна част при сглобяването на основните компоненти на турбината и е една от най-рано монтираните части. Следователно, тя трябва да има достатъчна якост и твърдост и същевременно да има добри хидравлични характеристики.
Седалковият пръстен е едновременно носеща част и част за протичане, така че повърхността за протичане има обтекаема форма, за да се осигурят минимални хидравлични загуби.
Седловият пръстен обикновено има три структурни форми: форма на един стълб, полуинтегрална форма и интегрална форма. За турбините на Франсис обикновено се използва интегрална конструкция на седловия пръстен.
Проходна тръба и фундаментен пръстен
Тяговата тръба е част от канала на турбината и е два вида: права, конична и извита. Извитата тягова тръба обикновено се използва в големи и средни турбини. Фундаментният пръстен е основната част, която свързва седловия пръстен на турбината на Франсис с входната секция на тяговата тръба и е вградена в бетона. Долният пръстен на работното колело се върти в него.
Структура на водния водач
Функцията на механизма за насочване на водата на водната турбина е да формира и променя обема на циркулация на водния поток, влизащ в колелото. Използва се ротационно управление с много направляващи лопатки с добри характеристики, за да се гарантира, че водният поток влиза равномерно по обиколката с малки загуби на енергия при различни дебити. Осигурете добри хидравлични характеристики на турбината, регулирайте потока, за да промените изхода на устройството, уплътнете водния поток и спрете въртенето на устройството по време на нормално и аварийно спиране. Големите и средни механизми за насочване на водата могат да бъдат разделени на цилиндрични, конични (турбини с крушка и с наклонен поток) и радиални (турбини с пълно проникване) според положението на оста на направляващите лопатки. Механизмът за насочване на водата се състои главно от направляващи лопатки, механизми за управление на направляващите лопатки, пръстеновидни компоненти, втулки на вала, уплътнения и други компоненти.
Структура на устройството с направляваща лопатка.
Пръстеновидните компоненти на механизма за насочване на водата включват долен пръстен, горен капак, опорен капак, контролен пръстен, лагерна скоба, аксиална лагерна скоба и др. Те имат сложни сили и високи производствени изисквания.
Долен пръстен
Долният пръстен е плоска пръстеновидна част, фиксирана към пръстена на седлото, повечето от които са с лята заварена конструкция. Поради ограниченията на транспортните условия в големи агрегати, той може да бъде разделен на две половини или комбинация от повече венчелистчета. За електроцентрали с износване от седименти се предприемат определени мерки против износване на повърхността на потока. Понастоящем, противоизносните плочи се монтират главно на челните повърхности и повечето от тях използват неръждаема стомана 0Cr13Ni5Mn. Ако долният пръстен и горната и долната челни повърхности на направляващата лопатка са уплътнени с гума, на долния пръстен трябва да има жлеб за опашка или жлеб за гумено уплътнение тип притискаща плоча. Нашата фабрика използва главно месингова уплътнителна плоча. Отворът на вала на направляващата лопатка на долния пръстен трябва да е концентричен с горния капак. Горният капак и долният пръстен често се използват за едно и също пробиване на средни и малки агрегати. Големите агрегати сега се пробиват директно с CNC пробивна машина в нашата фабрика.
Контролен контур
Контролният пръстен е пръстеновидна част, която предава силата на релето и завърта направляващата лопатка чрез предавателния механизъм.
Направляваща лопатка
Понастоящем направляващите лопатки често имат две стандартни форми на листата – симетрични и асиметрични. Симетричните направляващи лопатки обикновено се използват в аксиални турбини с висока специфична скорост и непълен ъгъл на обвиване на спиралата; асиметричните направляващи лопатки обикновено се използват в спирали с пълен ъгъл на обвиване и работят с аксиален поток с ниска специфична скорост и голям отвор. Турбини и Франсис турбини с висока и средна специфична скорост. (Цилиндричните) направляващи лопатки обикновено са отливки изцяло, а в големи агрегати се използват и отливки-заварени конструкции.
Направляващата лопатка е важна част от механизма за насочване на водата, която играе ключова роля във формирането и промяната на обема на циркулация на водата, влизаща в колелото. Направляващата лопатка е разделена на две части: тяло на направляващата лопатка и диаметър на вала на направляващата лопатка. Обикновено се използва цялостна отливка, а за големи агрегати се използва и заваряване на леене. Материалите обикновено са ZG30 и ZG20MnSi. За да се осигури гъвкаво въртене на направляващата лопатка, горният, средният и долният вал на направляващата лопатка трябва да са концентрични, радиалното люлеене не трябва да е по-голямо от половината от допустимия диаметър на централния вал, а допустимата грешка на челната повърхност на направляващата лопатка, която не е перпендикулярна на оста, не трябва да надвишава 0,15/1000. Профилът на повърхността на потока на направляващата лопатка пряко влияе върху обема на циркулация на водата, влизаща в колелото. Главата и опашката на направляващата лопатка обикновено са изработени от неръждаема стомана, за да се подобри устойчивостта на кавитация.
Втулка на направляващата лопатка и устройство за избутване на направляващата лопатка
Втулката на направляващата лопатка е компонент, който фиксира диаметъра на централния вал на направляващата лопатка, а структурата ѝ е свързана с материала, уплътнението и височината на горния капак. Тя е предимно във формата на интегрален цилиндър, а при големи агрегати е предимно сегментирана, което има предимството да регулира хлабината много добре.
Устройството за избутване на направляващата лопатка предотвратява изтласкването ѝ нагоре под действието на водно налягане. Когато теглото на направляващата лопатка надвиши собственото ѝ тегло, тя се повдига нагоре, удря се в горния капак и влияе на силата върху мотовилката. Аксиалната плоча обикновено е от алуминиев бронз.
Уплътнение на направляващата лопатка
Направляващата лопатка има три уплътнителни функции, едната е да намали загубите на енергия, другата е да намали изтичането на въздух по време на фазова модулация, а третата е да намали кавитацията. Уплътненията на направляващите лопатки се разделят на повдигащи и крайни уплътнения.
В средата и долната част на диаметъра на вала на направляващата лопатка има уплътнения. Когато диаметърът на вала е уплътнен, водното налягане между уплътнителния пръстен и диаметъра на вала на направляващата лопатка е плътно запечатано. Следователно в ръкава има дренажни отвори. Уплътнението на долния диаметър на вала е предназначено главно за предотвратяване на навлизането на утайки и износването на диаметъра на вала.
Съществуват много видове механизми за предаване на направляващи лопатки, като два от тях са най-често използвани. Единият е типът с вилкова глава, който има добро състояние на напрежение и е подходящ за големи и средни агрегати. Другият е типът с ушна дръжка, който се характеризира главно с опростена структура и е по-подходящ за малки и средни агрегати.
Механизмът за предаване на ръкохватката на ухото се състои главно от рамо на направляваща лопатка, свързваща плоча, разделена половин шпонка, срязващ щифт, втулка на вала, краен капак, ръкохватка на ухото, щифт на свързващия прът с въртяща се втулка и др. Силата не е добра, но структурата е проста, така че е по-подходящ за малки и средни агрегати.
Механизъм за задвижване на вилицата
Механизмът за предаване на вилковата глава се състои главно от рамо на водеща лопатка, свързваща плоча, вилкова глава, щифт на вилковата глава, свързващ винт, гайка, полушпонка, срязващ щифт, втулка на вала, краен капак и компенсационен пръстен и др.
Рамото на направляващата лопатка и самата направляваща лопатка са свързани с раздвоена шпонка за директно предаване на работния въртящ момент. На рамото на направляващата лопатка е монтиран краен капак, а направляващата лопатка е окачена на крайния капак с регулиращ винт. Благодарение на използването на раздвоена шпонка, направляващата лопатка се движи нагоре и надолу при регулиране на разстоянието между горната и долната крайни повърхности на тялото на направляващата лопатка, без да се влияе на позициите на другите части на трансмисията.
В трансмисионния механизъм на вилковата глава, рамото на направляващата лопатка и свързващата плоча са оборудвани с ножични щифтове. Ако направляващите лопатки са заседнали поради чужди предмети, работната сила на съответните части на трансмисията ще се увеличи рязко. Когато напрежението се увеличи до 1,5 пъти, ножичните щифтове ще бъдат срязани първи. Пазете другите части на трансмисията от повреди.
Освен това, на мястото на свързване между свързващата плоча или контролния пръстен и главата на виличката, за да се поддържа хоризонтално положение на свързващия винт, може да се монтира компенсационен пръстен за регулиране. Резбите в двата края на свързващия винт са съответно лява и дясна, така че дължината на свързващия прът и отворът на направляващата лопатка могат да се регулират по време на монтажа.
Въртяща се част
Въртящата се част се състои главно от ротор, главен вал, лагер и уплътнително устройство. Роторът е сглобен и заварен от горния венец, долния пръстен и лопатките. Повечето главни валове на турбините са отлети. Има много видове водещи лагери. В зависимост от работните условия на електроцентралата, има няколко вида лагери, като например водно смазване, смазване с тънко масло и смазване със сухо масло. Обикновено електроцентралите използват предимно цилиндрични или блокови лагери с тънко масло.
Франсис Рънър
Франсисовият беглец се състои от горна корона, лопатки и долен пръстен. Горната корона обикновено е снабдена с пръстен против течове, за да се намалят загубите от течове на вода, и устройство за освобождаване на налягането, за да се намали аксиалният натиск на водата. Долният пръстен също е снабден с устройство против течове.
Аксиални лопатки на бегача
Лопатката на аксиалния ротор (основният компонент за преобразуване на енергия) е съставена от две части: тяло и шарнир. Отливат се отделно и се комбинират с механични части като винтове и щифтове след обработка. (Обикновено диаметърът на ротора е повече от 5 метра.) Производството обикновено е от ZG30 и ZG20MnSi. Броят на лопатките на ротора обикновено е 4, 5, 6 и 8.
Тяло на бегач
Тялото на ролката е оборудвано с всички лопатки и работния механизъм, горната част е свързана с главния вал, а долната част е свързана с дренажния конус, който има сложна форма. Обикновено тялото на ролката е изработено от ZG30 и ZG20MnSi. Формата е предимно сферична, за да се намали загубата на обем. Специфичната структура на тялото на ролката зависи от разположението на релето и формата на работния механизъм. Във връзка с главния вал, съединителният винт поема само аксиалната сила, а въртящият момент се поема от цилиндричните щифтове, разпределени по радиалната посока на съединителната повърхност.
Работен механизъм
Права връзка с работна рамка:
1. Когато ъгълът на лопатката е в средно положение, рамото е хоризонтално, а мотовилката е вертикална.
2. Въртящото се рамо и острието използват цилиндрични щифтове за предаване на въртящия момент, а радиалното положение се позиционира от фиксиращия пръстен.
3. Мотовилката е разделена на вътрешна и външна мотовилка, а силата е равномерно разпределена.
4. На операционната рамка има дръжка за ухо, която е удобна за регулиране по време на монтажа. Съвпадащата крайна повърхност на дръжката за ухо и операционната рамка е ограничена от ограничителен щифт, за да се предотврати заклещването на свързващия прът, когато дръжката за ухо е фиксирана.
5. Работната рамка е с форма на „I“. Повечето от тях се използват в малки и средни агрегати с 4 до 6 лопатки.
Механизъм с права връзка без работна рамка: 1. Работната рамка е анулирана, а свързващият прът и въртящото се рамо се задвижват директно от буталото на релето. в големи агрегати.
Механизъм с наклонена връзка с работна рамка: 1. Когато ъгълът на въртене на лопатката е в средно положение, въртящото се рамо и свързващият прът имат голям ъгъл на наклон. 2. Ходът на релето е увеличен, а в бегача с повече лопатки.
Стая за бегачи
Камерата на ролката е заварена конструкция от стоманени плочи, а частите, склонни към кавитация в средата, са изработени от неръждаема стомана, за да се подобри устойчивостта на кавитация. Камерата на ролката е достатъчна твърдост, за да отговаря на изискването за равномерен хлабина между лопатките на ролката и камерата на ролката, когато устройството работи. Нашата фабрика е разработила цялостен метод на обработка в производствения процес: A. Обработка с вертикален струг с ЦПУ. B, обработка с метод на профилиране. Правата конусна секция на изпускателната тръба е облицована със стоманени плочи, оформени във фабриката и сглобени на място.
Време на публикуване: 26 септември 2022 г.
