توربین آبی ماشینی است که انرژی پتانسیل آب را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. با استفاده از این ماشین برای به حرکت درآوردن یک ژنراتور، انرژی آب میتواند به ... تبدیل شود.
برق این مجموعه ژنراتور آبی است.
توربینهای هیدرولیکی مدرن را میتوان بر اساس اصل جریان آب و ویژگیهای ساختاری به دو دسته تقسیم کرد.
نوع دیگری از توربین که هم از انرژی جنبشی و هم از انرژی پتانسیل آب استفاده میکند، توربین ضربهای نام دارد.
ضدحمله
آب کشیده شده از مخزن بالادست ابتدا به محفظه انحراف آب (حلزونی) جریان مییابد و سپس از طریق پره راهنما به کانال منحنی تیغه رانر جریان مییابد.
جریان آب نیروی عکس العملی روی پرهها ایجاد میکند که باعث چرخش پروانه میشود. در این زمان، انرژی آب به انرژی مکانیکی تبدیل میشود و آبی که از رانر خارج میشود از طریق لوله مکش تخلیه میشود.
پایین دست.
توربین ضربهای عمدتاً شامل جریان فرانسیس، جریان مایل و جریان محوری است. تفاوت اصلی در ساختار رانر متفاوت است.
(1) چرخ دونده فرانسیس عموماً از 12 تا 20 تیغه پیچ خورده ساده و اجزای اصلی مانند تاج چرخ و حلقه پایینی تشکیل شده است.
جریان ورودی و خروجی محوری، این نوع توربین دارای طیف وسیعی از هدهای آبی قابل اجرا، حجم کم و هزینه کم است و به طور گسترده در هدهای آبی بالا استفاده میشود.
جریان محوری به دو نوع پروانهای و چرخشی تقسیم میشود. نوع اول دارای پره ثابت و نوع دوم دارای پره چرخان است. توربین جریان محوری عموماً از ۳ تا ۸ پره، بدنه روتور، مخروط تخلیه و سایر اجزای اصلی تشکیل شده است. ظرفیت عبور آب این نوع توربین بیشتر از توربین جریان فرانسیس است. توربین پرهدار. از آنجا که پره میتواند با بار تغییر موقعیت دهد، در محدوده تغییر بار زیاد، راندمان بالایی دارد. عملکرد ضد کاویتاسیون و استحکام توربین از توربین جریان مختلط بدتر است و ساختار آن نیز پیچیدهتر است. به طور کلی، برای محدوده هد آب کم و متوسط ۱۰ مناسب است.
(2) عملکرد محفظه انحراف آب این است که جریان آب را به طور یکنواخت به مکانیسم هدایت آب هدایت کند، اتلاف انرژی مکانیسم هدایت آب را کاهش دهد و چرخ آب را بهبود بخشد.
راندمان دستگاه. برای توربینهای بزرگ و متوسط با هد آب در بالا، اغلب از یک حلزونی فلزی با مقطع دایرهای استفاده میشود.
(3) مکانیزم هدایت آب عموماً به طور یکنواخت در اطراف راهگاه قرار گرفته است، با تعداد مشخصی از پرههای هدایتکننده ساده و مکانیزمهای چرخشی آنها و غیره.
وظیفه این ترکیب، هدایت یکنواخت جریان آب به داخل رانر و با تنظیم میزان باز شدن پره راهنما، تغییر سرریز توربین برای تطابق با ...
الزامات تنظیم و تغییر بار ژنراتور همچنین میتواند نقش آببندی آب را در هنگام بسته بودن همه آنها ایفا کند.
(4) لوله مکش: از آنجایی که مقداری از انرژی باقیمانده در جریان آب در خروجی رانر استفاده نمیشود، وظیفه لوله مکش بازیابی ...
بخشی از انرژی و آب را به پایین دست تخلیه میکند. توربینهای کوچک معمولاً از لولههای مکش مخروطی مستقیم استفاده میکنند که راندمان بالایی دارند، اما توربینهای بزرگ و متوسط
لولههای آب را نمیتوان خیلی عمیق حفر کرد، بنابراین از لولههای پیشران با خمیدگی آرنجی استفاده میشود.
علاوه بر این، در توربین ضربه ای، توربین های لوله ای، توربین های جریان مورب، توربین های پمپ برگشت پذیر و غیره نیز وجود دارند.
توربین ضربهای:
این نوع توربین از نیروی ضربه جریان آب با سرعت بالا برای چرخاندن توربین استفاده میکند و رایجترین نوع آن نوع سطلی است.
توربینهای سطلی معمولاً در نیروگاههای برقآبی با هد بالا استفاده میشوند. اجزای کاری آن عمدتاً شامل کانالهای آب، نازلها و اسپریها است.
سوزن، چرخ آبی و حلزونی و غیره، به تعداد زیادی سطل آب قاشقی شکل توپر در لبه بیرونی چرخ آبی مجهز شدهاند. راندمان این توربین با بار تغییر میکند.
تغییر کوچک است، اما ظرفیت عبور آب توسط نازل محدود میشود که بسیار کوچکتر از جریان محوری شعاعی است. به منظور بهبود ظرفیت عبور آب، خروجی را افزایش دهید و
برای بهبود راندمان، توربین سطلی آبی در مقیاس بزرگ از محور افقی به محور عمودی تغییر یافته و از یک نازل به چند نازل توسعه یافته است.
۳. مقدمهای بر ساختار توربین واکنشی
بخش مدفون، شامل حلزونی، حلقه نشیمنگاه، لوله مکش و غیره، همگی در فونداسیون بتنی مدفون شدهاند. این بخش، بخشی از بخشهای انحراف آب و سرریز واحد است.
ولت
حلزونی به حلزونی بتنی و حلزونی فلزی تقسیم میشود. واحدهایی که ارتفاع آب آنها در محدوده ۴۰ متر است، بیشتر از حلزونی بتنی استفاده میکنند. برای توربینهایی که ارتفاع آب آنها بیش از ۴۰ متر است، به دلیل نیاز به استحکام، معمولاً از حلزونیهای فلزی استفاده میشود. حلزونی فلزی مزایای استحکام بالا، پردازش راحت، ساخت و ساز ساده و اتصال آسان به دریچه انحراف آب نیروگاه را دارد.
دو نوع حلزونی فلزی وجود دارد، جوش داده شده و ریخته گری شده.
برای توربینهای ضربهای بزرگ و متوسط با هد آب حدود ۴۰ تا ۲۰۰ متر، عمدتاً از حلزونیهای جوش داده شده با ورق فولادی استفاده میشود. برای راحتی جوشکاری، حلزونی اغلب به چندین بخش مخروطی تقسیم میشود که هر بخش دایرهای است و قسمت انتهایی حلزونی به دلیل کوچکتر شدن این بخش، برای جوشکاری با حلقه نشیمنگاه به شکل بیضی تبدیل میشود. هر بخش مخروطی توسط دستگاه نورد ورق تشکیل میشود.
در توربینهای فرانسیس کوچک، اغلب از حلزونیهای چدنی که به صورت یکپارچه ریختهگری میشوند، استفاده میشود. برای توربینهای با هد بالا و ظرفیت بزرگ، معمولاً از یک حلزونی فولادی ریختهگری شده استفاده میشود و حلزونی و حلقه نشیمنگاه به صورت یکپارچه ریختهگری میشوند.
پایینترین قسمت محفظه حلزونی به یک شیر تخلیه مجهز است تا آب جمع شده در حین تعمیر و نگهداری را تخلیه کند.
حلقه صندلی
حلقه نشیمنگاه بخش اساسی توربین ضربهای است. علاوه بر تحمل فشار آب، وزن کل واحد و بتن بخش واحد را نیز تحمل میکند، بنابراین به استحکام و سختی کافی نیاز دارد. مکانیسم اساسی حلقه نشیمنگاه از یک حلقه بالایی، یک حلقه پایینی و یک پره راهنمای ثابت تشکیل شده است. پره راهنمای ثابت، حلقه نشیمنگاه تکیهگاه، پایهای که بار محوری را منتقل میکند و سطح جریان است. در عین حال، این یک قطعه مرجع اصلی در مونتاژ اجزای اصلی توربین است و یکی از اولین قطعات نصب شده است. بنابراین، باید از استحکام و سختی کافی برخوردار باشد و در عین حال، عملکرد هیدرولیکی خوبی نیز داشته باشد.
حلقه نشیمنگاه هم یک بخش تحمل بار و هم یک بخش عبور جریان است، بنابراین سطح عبور جریان دارای شکلی ساده است تا حداقل اتلاف هیدرولیکی را تضمین کند.
حلقه نشیمنگاه عموماً سه شکل ساختاری دارد: شکل تک ستونی، شکل نیمه یکپارچه و شکل یکپارچه. برای توربینهای فرانسیس، معمولاً از حلقه نشیمنگاه با ساختار یکپارچه استفاده میشود.
لوله پیش ساخته و حلقه فونداسیون
لوله مکش بخشی از مسیر جریان توربین است و دو نوع مخروطی مستقیم و منحنی وجود دارد. لوله مکش منحنی معمولاً در توربینهای بزرگ و متوسط استفاده میشود. حلقه فونداسیون، قسمت اصلی است که حلقه نشیمنگاه توربین فرانسیس را به قسمت ورودی لوله مکش متصل میکند و در بتن تعبیه شده است. حلقه پایینی رانر درون آن میچرخد.
ساختار هدایت آب
عملکرد مکانیزم هدایت آب توربین آبی، تشکیل و تغییر حجم گردش جریان آب ورودی به رانر است. کنترل پرههای هدایت چرخشی چندمنظوره با عملکرد خوب برای اطمینان از ورود یکنواخت جریان آب در امتداد محیط با اتلاف انرژی کم در نرخهای جریان مختلف به رانر اتخاذ شده است. اطمینان حاصل کنید که توربین دارای ویژگیهای هیدرولیکی خوبی است، جریان را تنظیم کنید تا خروجی واحد تغییر کند، جریان آب را آببندی کنید و چرخش واحد را در حین خاموش شدن عادی و تصادفی متوقف کنید. مکانیزمهای هدایت آب بزرگ و متوسط را میتوان با توجه به موقعیت محور پرههای هدایت، به استوانهای، مخروطی (توربینهای نوع حبابی و جریان مورب) و شعاعی (توربینهای کاملاً نفوذی) تقسیم کرد. مکانیزم هدایت آب عمدتاً از پرههای هدایت، مکانیزمهای عملکرد پره هدایت، اجزای حلقوی، غلافهای شفت، آببندها و سایر اجزا تشکیل شده است.
ساختار دستگاه پره راهنما.
اجزای حلقوی مکانیزم هدایت آب شامل یک حلقه پایینی، یک پوشش بالایی، یک پوشش نگهدارنده، یک حلقه کنترل، یک براکت یاتاقان، یک براکت یاتاقان رانش و غیره است. آنها نیروهای پیچیده و الزامات تولید بالایی دارند.
حلقه پایین
حلقه پایینی یک قطعه حلقوی مسطح است که به حلقه نشیمنگاه متصل شده است و بیشتر آنها از جنس ریختهگری و جوش داده شدهاند. با توجه به محدودیت شرایط حمل و نقل در واحدهای بزرگ، میتوان آن را به دو نیمه یا ترکیبی از گلبرگهای بیشتر تقسیم کرد. برای نیروگاههایی که دارای سایش رسوبی هستند، اقدامات ضد سایش خاصی روی سطح جریان انجام میشود. در حال حاضر، صفحات ضد سایش عمدتاً روی سطوح انتهایی نصب میشوند و اکثر آنها از فولاد ضد زنگ 0Cr13Ni5Mn استفاده میکنند. اگر حلقه پایینی و سطوح انتهایی بالایی و پایینی پره راهنما با لاستیک آببندی شده باشند، باید یک شیار انتهایی یا یک شیار آببندی لاستیکی از نوع صفحه فشاری روی حلقه پایینی وجود داشته باشد. کارخانه ما عمدتاً از صفحه آببندی برنجی استفاده میکند. سوراخ شفت پره راهنما روی حلقه پایینی باید با پوشش بالایی هممرکز باشد. پوشش بالایی و حلقه پایینی اغلب برای سوراخکاری یکسان واحدهای متوسط و کوچک استفاده میشوند. واحدهای بزرگ اکنون در کارخانه ما مستقیماً با دستگاه سوراخکاری CNC سوراخ میشوند.
حلقه کنترل
حلقه کنترل یک قطعه حلقوی است که نیروی رله را منتقل میکند و پره هادی را از طریق مکانیزم انتقال میچرخاند.
پره راهنما
در حال حاضر، پرههای راهنما اغلب دو شکل برگ استاندارد دارند، متقارن و نامتقارن. پرههای راهنمای متقارن معمولاً در توربینهای جریان محوری با سرعت ویژه بالا با زاویه پیچش ناقص استفاده میشوند؛ پرههای راهنمای نامتقارن معمولاً در توربینهای با زاویه پیچش کامل استفاده میشوند و با جریان محوری با سرعت ویژه پایین و دهانه بزرگ کار میکنند. توربینها و توربینهای فرانسیس با سرعت ویژه بالا و متوسط. پرههای راهنمای (استوانهای) معمولاً به طور کامل ریختهگری میشوند و سازههای جوش داده شده ریختهگری شده نیز در واحدهای بزرگ استفاده میشوند.
پره راهنما بخش مهمی از مکانیسم هدایت آب است که نقش کلیدی در شکلدهی و تغییر حجم گردش آب ورودی به راهگاه دارد. پره راهنما به دو بخش تقسیم میشود: بدنه پره راهنما و قطر شفت پره راهنما. عموماً از ریختهگری کامل استفاده میشود و واحدهای بزرگ نیز از جوشکاری ریختهگری استفاده میکنند. مواد معمولاً ZG30 و ZG20MnSi هستند. برای اطمینان از چرخش انعطافپذیر پره راهنما، شفتهای بالایی، میانی و پایینی پره راهنما باید متحدالمرکز باشند، نوسان شعاعی نباید بیشتر از نصف تلرانس قطر شفت مرکزی باشد و خطای مجاز عدم عمود بودن سطح انتهایی پره راهنما بر محور نباید از 0.15/1000 تجاوز کند. پروفیل سطح جریان پره راهنما مستقیماً بر حجم گردش آب ورودی به راهگاه تأثیر میگذارد. سر و دم پره راهنما معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته میشوند تا مقاومت در برابر کاویتاسیون بهبود یابد.
غلاف پره راهنما و دستگاه رانش پره راهنما
غلاف پره راهنما قطعهای است که قطر شفت مرکزی را روی پره راهنما ثابت میکند و ساختار آن به جنس، آببند و ارتفاع پوشش بالایی مربوط میشود. این غلاف عمدتاً به شکل استوانهای یکپارچه است و در واحدهای بزرگ، عمدتاً به صورت قطعهای ساخته میشود که مزیت آن تنظیم بسیار خوب فاصله است.
دستگاه رانش پره راهنما مانع از شناوری رو به بالای پره راهنما تحت اثر فشار آب میشود. هنگامی که پره راهنما از وزن مرده پره راهنما بیشتر میشود، پره راهنما به سمت بالا بلند میشود، با پوشش بالایی برخورد میکند و بر نیروی وارد بر میله اتصال تأثیر میگذارد. صفحه رانش عموماً از جنس برنز آلومینیومی است.
آببند پره راهنما
پره راهنما سه عملکرد آببندی دارد، یکی کاهش اتلاف انرژی، دیگری کاهش نشت هوا در حین عملیات مدولاسیون فاز و سوم کاهش کاویتاسیون. آببندهای پره راهنما به آببندهای ارتفاعی و انتهایی تقسیم میشوند.
در وسط و پایین قطر شفت پره راهنما، آببندهایی وجود دارد. وقتی قطر شفت آببندی میشود، فشار آب بین حلقه آببندی و قطر شفت پره راهنما محکم آببندی میشود. بنابراین، سوراخهای زهکشی در غلاف وجود دارد. آببند قطر شفت پایینی عمدتاً برای جلوگیری از ورود رسوب و بروز سایش قطر شفت است.
انواع مختلفی از مکانیزمهای انتقال نیروی پرههای راهنما وجود دارد و دو نوع رایج آن مورد استفاده قرار میگیرد. یکی نوع سر چنگالی است که شرایط تنش خوبی دارد و برای واحدهای بزرگ و متوسط مناسب است. یکی نوع دسته گوش است که عمدتاً با ساختار ساده مشخص میشود و برای واحدهای کوچک و متوسط مناسبتر است.
مکانیزم انتقال قدرت دسته گوش عمدتاً از بازوی پره راهنما، صفحه اتصال، نیمکلید شکافدار، پین برشی، غلاف شفت، پوشش انتهایی، دسته گوش، پین میله اتصال غلاف چرخشی و غیره تشکیل شده است. نیرو خوب نیست، اما ساختار ساده است، بنابراین در واحدهای کوچک و متوسط مناسبتر است.
مکانیزم حرکت چنگال
مکانیزم انتقال نیروی سر چنگال عمدتاً از بازوی پره راهنما، صفحه اتصال، سر چنگال، پین سر چنگال، پیچ اتصال، مهره، نیمپیچ، پین برشی، غلاف شفت، پوشش انتهایی و حلقه جبران و غیره تشکیل شده است.
بازوی پره راهنما و پره راهنما با یک کلید جداکننده به هم متصل شدهاند تا گشتاور عملیاتی را مستقیماً منتقل کنند. یک پوشش انتهایی روی بازوی پره راهنما نصب شده است و پره راهنما با یک پیچ تنظیم روی پوشش انتهایی معلق است. به دلیل استفاده از یک کلید نیمه جداکننده، پره راهنما هنگام تنظیم فاصله بین سطوح انتهایی بالایی و پایینی بدنه پره راهنما به بالا و پایین حرکت میکند، در حالی که موقعیت سایر قطعات انتقال نیرو تحت تأثیر قرار نمیگیرد.
در مکانیزم انتقال قدرت سر چنگالی، بازوی پره راهنما و صفحه اتصال به پینهای برشی مجهز شدهاند. در صورت گیر کردن پرههای راهنما به دلیل اجسام خارجی، نیروی عملکرد قطعات انتقال قدرت مربوطه به شدت افزایش مییابد. هنگامی که تنش به ۱.۵ برابر افزایش مییابد، ابتدا پینهای برشی بریده میشوند. از سایر قطعات انتقال قدرت در برابر آسیب محافظت کنید.
علاوه بر این، در محل اتصال بین صفحه اتصال یا حلقه کنترل و سر چنگال، به منظور افقی نگه داشتن پیچ اتصال، میتوان یک حلقه جبران برای تنظیم نصب کرد. رزوههای دو سر پیچ اتصال به ترتیب چپگرد و راستگرد هستند، به طوری که طول میله اتصال و دهانه پره راهنما را میتوان در حین نصب تنظیم کرد.
قسمت چرخان
بخش چرخان عمدتاً از یک گرداننده، یک شفت اصلی، یک یاتاقان و یک وسیله آببندی تشکیل شده است. گرداننده توسط تاج بالایی، حلقه پایینی و پرهها مونتاژ و جوش داده میشود. اکثر شفتهای اصلی توربین ریختهگری میشوند. انواع مختلفی از یاتاقانهای راهنما وجود دارد. با توجه به شرایط عملیاتی نیروگاه، انواع مختلفی از یاتاقانها مانند روانکاری با آب، روانکاری با روغن رقیق و روانکاری با روغن خشک وجود دارد. به طور کلی، نیروگاهها بیشتر از نوع سیلندر روغنی نازک یا یاتاقان بلوکی استفاده میکنند.
دونده فرانسیس
رانر فرانسیس از یک تاج بالایی، تیغهها و یک حلقه پایینی تشکیل شده است. تاج بالایی معمولاً به یک حلقه ضد نشت برای کاهش هدررفت نشت آب و یک وسیله کاهش فشار برای کاهش رانش محوری آب مجهز شده است. حلقه پایینی نیز به یک وسیله ضد نشت مجهز شده است.
تیغههای رانر محوری
تیغهی راهگاه جریان محوری (جزء اصلی تبدیل انرژی) از دو بخش تشکیل شده است: بدنه و محور. به صورت جداگانه ریختهگری شده و پس از پردازش با قطعات مکانیکی مانند پیچ و پین ترکیب میشود. (به طور کلی، قطر راهگاه بیش از 5 متر است) تولید معمولاً ZG30 و ZG20MnSi است. تعداد تیغههای راهگاه عموماً 4، 5، 6 و 8 عدد است.
بدن دونده
بدنهی راهگاه مجهز به تمام تیغهها و مکانیزم عملگر است، قسمت بالایی به شفت اصلی متصل است و قسمت پایینی به مخروط تخلیه متصل است که شکل پیچیدهای دارد. معمولاً بدنهی راهگاه از ZG30 و ZG20MnSi ساخته میشود. شکل آن عمدتاً کروی است تا از اتلاف حجم جلوگیری شود. ساختار خاص بدنهی راهگاه به موقعیت قرارگیری رله و شکل مکانیزم عملگر بستگی دارد. پیچ کوپلینگ در اتصال خود با شفت اصلی، فقط نیروی محوری را تحمل میکند و گشتاور توسط پینهای استوانهای که در امتداد جهت شعاعی سطح اتصال توزیع شدهاند، تحمل میشود.
مکانیسم عمل
اتصال مستقیم با قاب عملیاتی:
۱. وقتی زاویه تیغه در موقعیت وسط قرار دارد، بازو افقی و میله رابط عمودی است.
2. بازوی چرخان و تیغه از پینهای استوانهای برای انتقال گشتاور استفاده میکنند و موقعیت شعاعی توسط حلقه فنری تنظیم میشود.
۳. میله اتصال به میلههای اتصال داخلی و خارجی تقسیم میشود و نیرو به طور مساوی توزیع میشود.
۴. یک دسته گوش روی قاب عملیاتی وجود دارد که برای تنظیم در حین مونتاژ مناسب است. سطح انتهایی منطبق دسته گوش و قاب عملیاتی توسط یک پین محدود کننده محدود شده است تا از گیر کردن میله اتصال هنگام ثابت شدن دسته گوش جلوگیری شود.
۵. قاب عملیاتی به شکل "I" است. بیشتر آنها در واحدهای کوچک و متوسط با ۴ تا ۶ تیغه استفاده میشوند.
مکانیزم اتصال مستقیم بدون قاب عملیاتی: ۱. قاب عملیاتی حذف شده و میله اتصال و بازوی چرخان مستقیماً توسط پیستون رله در واحدهای بزرگ به حرکت در میآیند.
مکانیزم اتصال مورب با قاب عملیاتی: ۱. هنگامی که زاویه چرخش تیغه در موقعیت میانی قرار دارد، بازوی گردان و میله اتصال زاویه شیب زیادی دارند. ۲. کورس رله افزایش یافته است و در رانر با تیغههای بیشتر.
اتاق دونده
محفظه راهگاه یک سازه جوش داده شده با ورق فولادی سراسری است و قطعات مستعد کاویتاسیون در وسط از فولاد ضد زنگ ساخته شدهاند تا مقاومت کاویتاسیون را بهبود بخشند. محفظه راهگاه از استحکام کافی برای برآورده کردن نیاز به فاصله یکنواخت بین تیغههای راهگاه و محفظه راهگاه هنگام کار دستگاه برخوردار است. کارخانه ما یک روش پردازش کامل در فرآیند تولید ایجاد کرده است: الف) پردازش با تراش عمودی CNC. ب) پردازش با روش پروفیل. بخش مخروطی مستقیم لوله مکش با صفحات فولادی پوشانده شده، در کارخانه شکل داده شده و در محل مونتاژ میشود.
زمان ارسال: ۲۶ سپتامبر ۲۰۲۲
