Vesiturbiini on kone, joka muuntaa veden potentiaalienergian mekaaniseksi energiaksi. Käyttämällä tätä konetta generaattorin käyttämiseen, veden energia voidaan muuntaa
Sähkö Tämä on vesivoimalaitos.
Nykyaikaiset hydrauliset turbiinit voidaan jakaa kahteen luokkaan veden virtausperiaatteen ja rakenteellisten ominaisuuksien mukaan.
Toinen turbiinityyppi, joka hyödyntää sekä veden kineettistä että potentiaalienergiaa, on nimeltään iskuturbiini.
Vastahyökkäys
Ylävirran säiliöstä imetty vesi virtaa ensin vedenottokammioon (kierukka) ja sitten juoksulevyn kaarevaan kanavaan ohjaussiiven läpi.
Veden virtaus tuottaa siipiin reaktiovoiman, joka saa juoksupyörän pyörimään. Tällöin veden energia muuttuu mekaaniseksi energiaksi ja juoksupyörästä virtaava vesi poistuu imuputken kautta.
Alavirtaan.
Törmäysturbiinissa käytetään pääasiassa Francis-virtausta, vinovirtausta ja aksiaalivirtausta. Tärkein ero on juoksuputken rakenteen erilainen rakenne.
(1) Francis-runner koostuu yleensä 12–20 virtaviivaisesta, kierretystä terästä ja pääkomponenteista, kuten pyörän kruunusta ja alarenkaasta.
Tämän tyyppisellä turbiinilla on sisäänvirtaus ja aksiaalinen ulosvirtaus, laaja valikoima sovellettavia vesipäitä, pieni tilavuus ja alhaiset kustannukset, ja sitä käytetään laajalti korkeissa vesipäissä.
Aksiaalivirtaus jaetaan potkurityyppisiin ja pyöriviin tyyppeihin. Potkurityyppisissä on kiinteä lapa, kun taas pyörivissä on pyörivä lapa. Aksiaalivirtauskanava koostuu yleensä 3–8 lavasta, kanavan rungosta, tyhjennyskartiosta ja muista pääkomponenteista. Tämän tyyppisen turbiinin vedenläpäisykyky on suurempi kuin Francis-virtausturbiinin. Siipiturbiinissa lapa voi muuttaa asentoaan kuormituksen mukaan, joten sillä on korkea hyötysuhde suurten kuormituksen muutosten alueella. Turbiinin kavitaationestokyky ja lujuus ovat huonommat kuin sekavirtausturbiinilla, ja rakenne on myös monimutkaisempi. Yleensä se soveltuu matalalle ja keskisuurelle vedenpainealueelle, joka on 10.
(2) Vedenohjauskammion tehtävänä on saada vesi virtaamaan tasaisesti vedenohjausmekanismiin, vähentää vedenohjausmekanismin energiahäviötä ja parantaa vesipyörää.
koneen hyötysuhde. Suurissa ja keskikokoisissa turbiineissa, joiden vesipatsas on korkeampi, käytetään usein pyöreän poikkileikkauksen omaavaa metallista kierukkaa.
(3) Vedenohjausmekanismi on yleensä järjestetty tasaisesti juoksijan ympärille, ja siinä on tietty määrä virtaviivaisia ohjaussiipiä ja niiden pyöriviä mekanismeja jne.
Koostumuksen tehtävänä on ohjata veden virtausta juoksuputkeen tasaisesti ja säätämällä ohjaussiiven aukkoa muuttaa turbiinin ylivuotoa sopivaksi.
Generaattorin kuormituksen säätö- ja muutosvaatimukset voivat myös toimia veden sulkemisena, kun ne kaikki ovat kiinni.
(4) Vetoputki: Koska osaa veden virtauksessa jäljellä olevasta energiasta juoksuputken ulostulossa ei käytetä, vetoputken tehtävänä on ottaa talteen
Osa energiasta ja johtaa veden alavirtaan. Pienissä turbiineissa käytetään yleensä suorakartioisia vetoputkia, joilla on korkea hyötysuhde, mutta suuret ja keskikokoiset turbiinit ovat
Vesiputkia ei voida kaivaa kovin syvälle, joten käytetään mutkaputkia.
Lisäksi iskuturbiinissa on putkimaisia turbiineja, vinoja virtausturbiineja, käännettäviä pumpputurbiineja jne.
Iskuturbiini:
Tämän tyyppinen turbiini käyttää nopean veden virtauksen iskuvoimaa turbiinin pyörittämiseen, ja yleisin on kauhatyyppi.
Edellä mainituissa korkeapainevesivoimalaitoksissa käytetään yleensä kauhaturbiineja. Niiden työosia ovat pääasiassa vesijohdot, suuttimet ja suihkut.
Neula, vesipyörä ja kierukka jne. on varustettu useilla kiinteillä lusikanmuotoisilla vesiämpäreillä vesipyörän ulkoreunalla. Tämän turbiinin hyötysuhde vaihtelee kuormituksen mukaan.
Muutos on pieni, mutta veden läpäisykykyä rajoittaa suutin, joka on paljon pienempi kuin säteittäinen aksiaalivirtaus. Veden läpäisykyvyn parantamiseksi lisää tuottoa ja
Tehokkuuden parantamiseksi suuren vesiämpäriturbiinin akseli on muutettu vaakasuorasta pystysuoraan akseliin ja kehitetty yhdestä suuttimesta monisuuttimeksi.
3. Johdatus reaktioturbiinin rakenteeseen
Maassa oleva osa, mukaan lukien kierukka, istukkarengas, vetoputki jne., on kaikki haudattu betoniperustukseen. Se on osa yksikön vedenotto- ja ylivuoto-osia.
Voluutti
Voluetti jaetaan betonivoluttiin ja metallivoluttiin. Yksiköt, joiden vesipatsas on alle 40 metriä, käyttävät enimmäkseen betonivoluttia. Yli 40 metrin vesipatsaskorkeuden omaavissa turbiineissa käytetään yleensä metallivoluutteja lujuuden vuoksi. Metallivoluutin etuna on korkea lujuus, helppo käsitellä, yksinkertainen rakenne ja helppo liittää voimalaitoksen vedenottoaukkoon.
Metallisia voluutteja on kahdenlaisia: hitsattuja ja valettuja.
Suurissa ja keskikokoisissa iskuturbiineissa, joiden vesipatsas on noin 40–200 metriä, käytetään enimmäkseen teräslevyhitsattuja voluutteja. Hitsauksen helpottamiseksi voluutti on usein jaettu useisiin kartiomaisiin osiin, joista jokainen on pyöreä ja voluutin takaosa on pienempi ja soikeampi hitsausta varten istuinrenkaan kanssa. Jokainen kartiomainen segmentti valssataan levyvalssauskoneella.
Pienissä Francis-turbiineissa käytetään usein valurautaisia voluutteja, jotka valetaan kokonaisina. Korkean paineen ja suuren kapasiteetin turbiineissa käytetään yleensä valuteräksestä valmistettua voluuttia, jossa voluutti ja istukkarengas valetaan yhdeksi kokonaisuudeksi.
Kierukan alimmassa osassa on tyhjennysventtiili kertyneen veden tyhjentämiseksi huollon aikana.
Istuinrengas
Iskurengas on iskuturbiinin perusosa. Vedenpaineen lisäksi se kantaa koko yksikön ja yksikköosan betonin painon, joten sen on oltava riittävän luja ja jäykkä. Iskurenkaan perusmekanismi koostuu ylärenkaasta, alarenkaasta ja kiinteästä ohjaussiivestä. Kiinteä ohjaussiiveke on tukirengas, aksiaalikuormaa välittävä tuki ja virtauspinta. Se on samalla tärkein viiteosa turbiinin pääkomponenttien kokoonpanossa ja yksi varhaisimmista asennettavista osista. Siksi sillä on oltava riittävä lujuus ja jäykkyys, ja samalla sillä on oltava hyvä hydraulinen suorituskyky.
Tiivisterengas on sekä kuormaa kantava että läpivirtausosa, joten läpivirtauspinnalla on virtaviivainen muoto, joka minimoi hydraulisen häviön.
Istukkarenkaalla on yleensä kolme rakennemuotoa: yksipilarimainen, puoli-integroitu ja integroitu muoto. Francis-turbiineissa käytetään yleensä integroitua istukkarengasta.
Syöttöputki ja perustusrengas
Vetoputki on osa turbiinin virtauskanavaa, ja sitä on kahdenlaisia: suoria, kartiomaisia ja kaarevia. Kaarevaa vetoputkea käytetään yleensä suurissa ja keskikokoisissa turbiineissa. Perusrengas on perusosa, joka yhdistää Francis-turbiinin istukkarenkaan vetoputken tuloaukkoon ja on upotettu betoniin. Jakoputken alempi rengas pyörii sen sisällä.
Vesiohjausrakenne
Vesiturbiinin vedenohjausmekanismin tehtävänä on muodostaa ja muuttaa juoksuputkeen tulevan vesivirtauksen kiertotilavuutta. Hyvän suorituskyvyn omaava pyörivä moniohjaussiipiohjaus varmistaa, että vesivirtaus tulee tasaisesti juoksuputken kehälle pienellä energiahäviöllä eri virtausnopeuksilla. Varmista, että turbiinilla on hyvät hydrauliset ominaisuudet, säädä virtausta yksikön tehon muuttamiseksi, tiivistä vedenvirtaus ja pysäytä yksikön pyöriminen normaalin ja onnettomuuspysäytyksen aikana. Suuret ja keskikokoiset vedenohjausmekanismit voidaan jakaa sylinterimäisiin, kartiomaisiin (kupumaiset ja vinovirtausturbiinit) ja radiaalisiin (täysin tunkeutuvat turbiinit) ohjaussiipien akselin sijainnin mukaan. Vedenohjausmekanismi koostuu pääasiassa ohjaussiivistä, ohjaussiipien käyttömekanismeista, rengasmaisista osista, akseliholkeista, tiivisteistä ja muista osista.
Ohjaussiipilaitteen rakenne.
Vedenohjausmekanismin rengasmaisiin osiin kuuluvat pohjarengas, yläkansi, tukikansi, ohjausrengas, laakeripukki, työntölaakeripukki jne. Niillä on monimutkaisia voimia ja korkeat valmistusvaatimukset.
Pohjarengas
Pohjarengas on litteä rengasmainen osa, joka on kiinnitetty istukkarenkaaseen, ja useimmat niistä ovat valettuja ja hitsattuja. Suurten yksiköiden kuljetusolosuhteiden rajoitusten vuoksi se voidaan jakaa kahteen puolikkaaseen tai useamman terälehden yhdistelmään. Voimalaitoksissa, joissa on sedimentin kulumista, virtauspinnalle tehdään tiettyjä kulumisenestotoimenpiteitä. Tällä hetkellä kulumisenestolevyt asennetaan pääasiassa päätypinnoille, ja useimmat niistä ovat 0Cr13Ni5Mn ruostumatonta terästä. Jos pohjarengas sekä ohjaussiiven ylä- ja alapinta on tiivistetty kumilla, pohjarenkaassa on oltava pyrstöura tai painelaattatyyppinen kumitiivisteura. Tehtaamme käyttää pääasiassa messinkistä tiivistyslevyä. Pohjarenkaan ohjaussiiven akselin reiän tulee olla samankeskinen yläkannen kanssa. Yläkantta ja pohjarengasta käytetään usein keskikokoisten ja pienten yksiköiden poraamiseen. Suuret yksiköt porataan nyt suoraan CNC-porakoneella tehtaallamme.
Ohjaussilmukka
Ohjausrengas on rengasmainen osa, joka välittää releen voiman ja pyörittää ohjaussiipeä voimansiirtomekanismin kautta.
Ohjaussiipi
Tällä hetkellä ohjaussiivillä on usein kaksi standardia siiven muotoa, symmetriset ja epäsymmetriset. Symmetrisiä ohjaussiipiä käytetään yleensä suuren ominaisnopeuden aksiaalivirtausturbiineissa, joissa on epätäydellinen kierukkakulma; epäsymmetrisiä ohjaussiipiä käytetään yleensä täyden kiertokulman kierukkaturbiineissa, ja ne toimivat pienen ominaisnopeuden ja suuren aukon aksiaalivirtauksen kanssa sekä suuren ja keskinopeuksisten Francis-turbiinien kanssa. (Lieriömäiset) ohjaussiivet valetaan yleensä kokonaisina, ja suurissa yksiköissä käytetään myös valettuja hitsattuja rakenteita.
Ohjaussiipi on tärkeä osa vedenohjausmekanismia, jolla on keskeinen rooli juoksuputkeen tulevan veden kiertomäärän muodostamisessa ja muuttamisessa. Ohjaussiipi on jaettu kahteen osaan: ohjaussiiven runkoon ja ohjaussiiven akselin halkaisijaan. Yleensä käytetään koko valukappaletta, ja suurissa yksiköissä käytetään myös valuhitsausta. Materiaalit ovat yleensä ZG30 ja ZG20MnSi. Ohjaussiiven joustavan pyörimisen varmistamiseksi ohjaussiiven ylä-, keski- ja ala-akselien tulee olla samankeskisiä, säteittäisen heilahtelun ei tulisi olla suurempi kuin puolet keskiakselin halkaisijatoleranssista, ja ohjaussiiven päätypinnan sallittu virhe, joka ei ole kohtisuorassa akseliin nähden, ei saisi ylittää 0,15/1000. Ohjaussiiven virtauspinnan profiili vaikuttaa suoraan juoksuputkeen tulevan veden kiertomäärään. Ohjaussiiven pää ja häntä on yleensä valmistettu ruostumattomasta teräksestä kavitaatiokestävyyden parantamiseksi.
Ohjaussiipiholkki ja ohjaussiipityöntölaite
Ohjaussiipiholkki on komponentti, joka kiinnittää ohjaussiiven keskiakselin halkaisijan, ja sen rakenne liittyy materiaaliin, tiivisteeseen ja yläkannen korkeuteen. Se on useimmiten kiinteän sylinterin muotoinen, ja suurissa yksiköissä se on enimmäkseen segmentoitu, minkä etuna on, että rakoa voidaan säätää erittäin hyvin.
Ohjaussiiven työntölaite estää ohjaussiiven ylöspäin suuntautuvan kelluvuuden vedenpaineen vaikutuksesta. Kun ohjaussiiven paino ylittää ohjaussiiven omapainon, ohjaussiiveke nousee ylöspäin, törmää yläkanteen ja vaikuttaa kiertokankeen kohdistuvaan voimaan. Työntölevy on yleensä alumiinipronssia.
Ohjaussiiven tiiviste
Ohjaussiivellä on kolme tiivistystoimintoa: energiahäviön vähentäminen, ilmavuodon vähentäminen vaihemodulaatiotoiminnan aikana ja kavitaation vähentäminen. Ohjaussiiven tiivisteet jaetaan korkeus- ja päätytiivisteisiin.
Ohjaussiiven akselin halkaisijan keskellä ja alareunassa on tiivisteet. Kun akselin halkaisija on tiivistetty, tiivisterenkaan ja ohjaussiiven akselin halkaisijan välinen vedenpaine on tiiviisti suljettu. Siksi holkissa on tyhjennysreiät. Akselin alareunan tiivisteen tarkoituksena on pääasiassa estää sedimentin pääsy sisään ja akselin halkaisijan kuluminen.
Ohjaussiipien voimansiirtomekanismeja on monenlaisia, ja yleisesti käytettyjä mekanismeja on kaksi. Toinen on haarukkapäätyyppi, jolla on hyvä rasituslujuus ja joka sopii suurille ja keskisuurille yksiköille, ja toinen on korvakahvatyyppi, jolle on ominaista yksinkertainen rakenne ja joka sopii paremmin pienille ja keskisuurille yksiköille.
Korvakahvan voimansiirtomekanismi koostuu pääasiassa ohjaussiipivarresta, liitoslevystä, jaetusta puoliavaimesta, leikkaustapista, akseliholkista, päätykannesta, korvakahvasta, pyörivän holkin kiertokangen tapista jne. Voima ei ole hyvä, mutta rakenne on yksinkertainen, joten se sopii paremmin pieniin ja keskisuuriin yksiköihin.
Haarukan käyttömekanismi
Haarukan pään voimansiirtomekanismi koostuu pääasiassa ohjaussiipivarresta, liitoslevystä, haarukan päästä, haarukan pään tapista, liitosruuvista, mutterista, puolikiilasta, leikkaustapista, akselin holkista, päätykannesta ja kompensaatiorenkaasta jne.
Ohjaussiiven varsi ja ohjaussiipi on yhdistetty jako-osalla käyttömomentin suoraa välittämistä varten. Ohjaussiiven varteen on asennettu päätykansi, ja ohjaussiipi on ripustettu päätykanteen säätöruuvilla. Jaetun puoli-avaimen ansiosta ohjaussiipi liikkuu ylös ja alas, kun ohjaussiiven rungon ylä- ja alapintojen välistä rakoa säädetään, eikä muiden voimansiirto-osien asentoon vaikuta.
Haarukkapään voimansiirtomekanismissa ohjaussiiven varsi ja liitoslevy on varustettu murtotapeilla. Jos ohjaussiivet juuttuvat vieraiden esineiden vuoksi, asiaankuuluvien voimansiirron osien käyttövoima kasvaa jyrkästi. Kun jännitys kasvaa 1,5-kertaiseksi, murtotapit katkeavat ensin. Suojaa muut voimansiirron osat vaurioilta.
Lisäksi liitoslevyn tai säätörenkaan ja haarukan pään väliseen liitokseen voidaan asentaa säätörengas liitosruuvin vaakasuoran asennon säilyttämiseksi. Liitosruuvin molemmissa päissä olevat kierteet ovat vasen- ja oikeakätiset, joten kiertokangen pituutta ja ohjaussiiven aukkoa voidaan säätää asennuksen aikana.
Pyörivä osa
Pyörivä osa koostuu pääasiassa juoksupyörästä, pääakselista, laakerista ja tiivistyslaitteesta. Juoksupyörä on koottu ja hitsattu yläkruunun, alarenkaan ja siipien avulla. Useimmat turbiinin pääakselit on valettu. Ohjauslaakereita on monenlaisia. Voimalaitoksen käyttöolosuhteiden mukaan laakereita on useita eri tyyppejä, kuten vesivoitelu, ohutöljyvoitelu ja kuivaöljyvoitelu. Yleensä voimalaitoksessa käytetään enimmäkseen ohutöljysylinteri- tai lohkolaakeria.
Francis-juoksija
Francis-juoksuputki koostuu ylemmästä kruunusta, teristä ja alemmasta renkaasta. Ylemmässä kruunussa on yleensä vuotoestorengas vesivuotohäviöiden vähentämiseksi ja paineenalennuslaite aksiaalisen veden työntövoiman vähentämiseksi. Myös alemmassa renkaassa on vuotoestolaite.
Aksiaaliset juoksijaterät
Aksiaalivirtauskanavan lapa (pääkomponentti energian muuntamisessa) koostuu kahdesta osasta: rungosta ja nivelestä. Se valetaan erikseen ja yhdistetään mekaanisiin osiin, kuten ruuveihin ja tappeihin, käsittelyn jälkeen. (Yleensä kanavan halkaisija on yli 5 metriä.) Valmistusmateriaali on yleensä ZG30 ja ZG20MnSi. Kanavan lapojen lukumäärä on yleensä 4, 5, 6 ja 8.
Juoksijan vartalo
Juoksupyörän rungossa on kaikki lavat ja käyttömekanismi. Yläosa on yhdistetty pääakseliin ja alaosa on yhdistetty tyhjennyskartioon, jolla on monimutkainen muoto. Juoksupyörän runko on yleensä valmistettu ZG30- ja ZG20MnSi-teräksestä. Muoto on enimmäkseen pallomainen tilavuushäviön vähentämiseksi. Juoksupyörän rungon erityinen rakenne riippuu releen järjestelystä ja käyttömekanismin muodosta. Pääakseliin yhdistettynä kytkentäruuvi kantaa vain aksiaalisen voiman, ja vääntömomentti kulkee liitospinnan säteittäisen suunnan suuntaisesti jakautuneiden lieriömäisten tappien varassa.
Käyttömekanismi
Suora vivusto käyttökehyksellä:
1. Kun terän kulma on keskiasennossa, varsi on vaakasuorassa ja kiertokanki pystysuorassa.
2. Pyörivä varsi ja terä käyttävät lieriömäisiä tappeja vääntömomentin välittämiseen, ja säteittäinen asento asetetaan lukkorenkaalla.
3. Kiertokanki on jaettu sisempään ja ulompaan kiertokankeen, ja voima jakautuu tasaisesti.
4. Käyttökehyksessä on korvakahva, jota on kätevä säätää kokoonpanon aikana. Korvakahvan ja käyttökehyksen yhteensopivia päätyjä rajoittaa rajoitintappi, joka estää kiertokangen juuttumisen, kun korvakahva on kiinnitetty.
5. Käyttökehys on I-muotoinen. Useimpia niitä käytetään pienissä ja keskikokoisissa yksiköissä, joissa on 4–6 lapaa.
Suora vivustomekanismi ilman käyttökehystä: 1. Käyttökehys on peruutettu, ja kiertokankea ja pyörivää vartta ohjaa suoraan releen mäntä. Suurissa yksiköissä.
Vino vivustomekanismi käyttökehyksellä: 1. Kun lapojen kiertokulma on keskiasennossa, kääntövarren ja kiertokangen kaltevuuskulma on suuri. 2. Releen iskunpituus kasvaa ja juoksupyörässä on enemmän lapoja.
Juoksijahuone
Juoksukanavan kammio on globaalisti hitsattu teräslevyrakenne, ja keskellä olevat kavitaatioalttiit osat on valmistettu ruostumattomasta teräksestä kavitaatiokestävyyden parantamiseksi. Juoksukanavan kammio on riittävän jäykkä, jotta juoksukanavan lapojen ja juoksukanavan välisen välyksen vaatimus täyttyy yksikön käydessä. Tehtaamme on muodostanut täydellisen prosessointimenetelmän valmistusprosessissa: A. CNC-pystysorvaus. B, profilointimenetelmä. Vetoputken suora kartiomainen osa on vuorattu teräslevyillä, muotoiltu tehtaalla ja koottu paikan päällä.
Julkaisun aika: 26.9.2022
