Turbin air adalah mesin yang mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik. Dengan menggunakan mesin ini untuk menggerakkan generator, energi air dapat diubah menjadi energi listrik.
Listrik. Ini adalah perangkat generator hidro.
Turbin hidrolik modern dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan prinsip aliran air dan karakteristik strukturnya.
Jenis turbin lain yang memanfaatkan energi kinetik dan energi potensial air disebut turbin tumbukan.
Serangan balasan
Air yang diambil dari waduk di hulu pertama-tama mengalir ke ruang pengalihan air (volute), dan kemudian mengalir ke saluran melengkung bilah impeler melalui baling-baling pemandu.
Aliran air menghasilkan gaya reaksi pada bilah-bilah, yang menyebabkan impeler berputar. Pada saat ini, energi air diubah menjadi energi mekanik, dan air yang mengalir keluar dari runner dibuang melalui pipa hisap.
Hilir.
Turbin impak terutama meliputi aliran Francis, aliran miring, dan aliran aksial. Perbedaan utamanya terletak pada struktur runner yang berbeda.
(1) Penggerak Francis umumnya terdiri dari 12-20 bilah bengkok yang ramping dan komponen utama seperti mahkota roda dan cincin bawah.
Dengan aliran masuk dan aliran keluar aksial, jenis turbin ini memiliki rentang ketinggian muka air yang luas, volume kecil dan biaya rendah, serta banyak digunakan di daerah dengan ketinggian muka air tinggi.
Turbin aliran aksial dibagi menjadi tipe baling-baling dan tipe putar. Tipe baling-baling memiliki bilah tetap, sedangkan tipe putar memiliki bilah yang berputar. Runner aliran aksial umumnya terdiri dari 3-8 bilah, badan runner, kerucut pembuangan, dan komponen utama lainnya. Kapasitas aliran air turbin jenis ini lebih besar daripada turbin aliran Francis. Untuk turbin dayung, karena bilahnya dapat mengubah posisinya sesuai dengan beban, turbin ini memiliki efisiensi tinggi dalam rentang perubahan beban yang besar. Kinerja anti-kavitasi dan kekuatan turbin ini lebih buruk daripada turbin aliran campuran, dan strukturnya juga lebih rumit. Umumnya, turbin ini cocok untuk rentang ketinggian air rendah dan menengah sekitar 10 meter.
(2) Fungsi ruang pengalihan air adalah untuk membuat aliran air merata ke mekanisme pengarah air, mengurangi kehilangan energi mekanisme pengarah air, dan meningkatkan kinerja kincir air.
efisiensi mesin. Untuk turbin berukuran besar dan menengah dengan ketinggian air di atas permukaan air, volute logam dengan penampang melingkar sering digunakan.
(3) Mekanisme pengarah air umumnya diatur secara merata di sekeliling runner, dengan sejumlah sudu pengarah yang aerodinamis dan mekanisme putarannya, dll.
Fungsi dari susunan tersebut adalah untuk mengarahkan aliran air ke dalam runner secara merata, dan dengan menyesuaikan bukaan sudu pengarah, untuk mengubah luapan turbin agar sesuai dengan kebutuhan.
Persyaratan penyesuaian dan perubahan beban generator juga dapat berperan sebagai penyegel air ketika semuanya ditutup.
(4) Pipa hisap: Karena sebagian energi yang tersisa dalam aliran air di outlet runner tidak digunakan, fungsi pipa hisap adalah untuk memulihkan
Sebagian energi dimanfaatkan untuk mengalirkan air ke hilir. Turbin kecil umumnya menggunakan pipa hisap berbentuk kerucut lurus, yang memiliki efisiensi tinggi, tetapi turbin besar dan menengah
Pipa air tidak dapat digali terlalu dalam, sehingga digunakan pipa hisap berbentuk siku.
Selain itu, terdapat turbin tubular, turbin aliran miring, turbin pompa bolak-balik, dan lain-lain dalam turbin tumbukan.
Turbin tumbukan:
Turbin jenis ini menggunakan gaya tumbukan aliran air berkecepatan tinggi untuk memutar turbin, dan yang paling umum adalah jenis ember.
Turbin ember umumnya digunakan pada pembangkit listrik tenaga air bertekanan tinggi seperti yang disebutkan di atas. Bagian-bagian kerjanya terutama meliputi saluran air, nosel, dan penyemprot.
Turbin jarum, roda air, dan volute, dll., dilengkapi dengan banyak ember air berbentuk sendok yang kokoh di tepi luar roda air. Efisiensi turbin ini bervariasi tergantung pada beban.
Perubahannya kecil, tetapi kapasitas aliran air dibatasi oleh nosel, yang jauh lebih kecil daripada aliran aksial radial. Untuk meningkatkan kapasitas aliran air, tingkatkan output dan
Untuk meningkatkan efisiensi, turbin ember air skala besar telah diubah dari sumbu horizontal menjadi sumbu vertikal, dan dikembangkan dari nosel tunggal menjadi nosel ganda.
3. Pengenalan struktur turbin reaksi
Bagian yang terkubur, termasuk volute, cincin dudukan, pipa hisap, dll., semuanya terkubur di dalam fondasi beton. Ini adalah bagian dari pengalihan air dan bagian luapan unit tersebut.
Pilin
Volute terbagi menjadi volute beton dan volute logam. Unit dengan ketinggian muka air kurang dari 40 meter umumnya menggunakan volute beton. Untuk turbin dengan ketinggian muka air lebih dari 40 meter, volute logam umumnya digunakan karena kebutuhan akan kekuatan. Volute logam memiliki keunggulan kekuatan tinggi, pemrosesan yang mudah, konstruksi sipil yang sederhana, dan koneksi yang mudah dengan pipa pengalihan air pembangkit listrik.
Ada dua jenis volute logam, yaitu yang dilas dan yang dicetak.
Untuk turbin impak berukuran besar dan menengah dengan ketinggian jatuh air sekitar 40-200 meter, volute yang dilas dari pelat baja umumnya digunakan. Untuk memudahkan pengelasan, volute sering dibagi menjadi beberapa bagian kerucut, setiap bagian berbentuk lingkaran, dan bagian ekor volute karena penampangnya menjadi lebih kecil, diubah menjadi bentuk oval untuk pengelasan dengan cincin dudukan. Setiap segmen kerucut dibentuk dengan mesin penggulung pelat.
Pada turbin Francis kecil, volute besi cor yang dicetak secara utuh sering digunakan. Untuk turbin dengan head tinggi dan kapasitas besar, volute baja cor biasanya digunakan, dan volute serta cincin dudukan dicetak menjadi satu.
Bagian terendah dari volute dilengkapi dengan katup pembuangan untuk menguras air yang terkumpul selama perawatan.
Cincin dudukan
Cincin dudukan merupakan bagian dasar dari turbin impak. Selain menahan tekanan air, cincin dudukan juga menahan beban seluruh unit dan beton bagian unit, sehingga membutuhkan kekuatan dan kekakuan yang cukup. Mekanisme dasar cincin dudukan terdiri dari cincin atas, cincin bawah, dan sudu pemandu tetap. Sudu pemandu tetap berfungsi sebagai penyangga cincin dudukan, penopang yang mentransmisikan beban aksial, dan permukaan aliran. Pada saat yang sama, sudu pemandu tetap merupakan bagian referensi utama dalam perakitan komponen utama turbin, dan merupakan salah satu bagian yang dipasang paling awal. Oleh karena itu, sudu pemandu tetap harus memiliki kekuatan dan kekakuan yang cukup, dan pada saat yang sama, harus memiliki kinerja hidrolik yang baik.
Cincin dudukan merupakan bagian penahan beban sekaligus bagian aliran, sehingga permukaan aliran memiliki bentuk yang aerodinamis untuk memastikan kehilangan hidrolik minimal.
Cincin dudukan turbin umumnya memiliki tiga bentuk struktur: bentuk pilar tunggal, bentuk semi-integral, dan bentuk integral. Untuk turbin Francis, cincin dudukan turbin dengan struktur integral biasanya digunakan.
Pipa hisap dan cincin pondasi
Saluran hisap (draft tube) adalah bagian dari jalur aliran turbin, dan ada dua jenis, yaitu lurus, kerucut, dan melengkung. Saluran hisap melengkung umumnya digunakan pada turbin berukuran besar dan menengah. Cincin pondasi adalah bagian dasar yang menghubungkan cincin dudukan turbin Francis dengan bagian masuk saluran hisap, dan tertanam di dalam beton. Cincin bawah runner berputar di dalamnya.
Struktur pemandu air
Fungsi mekanisme pengarah air pada turbin air adalah untuk membentuk dan mengubah volume sirkulasi aliran air yang masuk ke sudu turbin. Kontrol sudu pemandu multi-putar dengan kinerja yang baik diadopsi untuk memastikan bahwa aliran air masuk secara seragam di sepanjang keliling dengan kehilangan energi yang kecil pada berbagai laju aliran. Mekanisme ini memastikan turbin memiliki karakteristik hidrolik yang baik, menyesuaikan aliran untuk mengubah keluaran unit, menyegel aliran air, dan menghentikan putaran unit selama penghentian normal dan kecelakaan. Mekanisme pengarah air berukuran besar dan menengah dapat dibagi menjadi silindris, kerucut (turbin tipe bohlam dan aliran miring), dan radial (turbin penetrasi penuh) sesuai dengan posisi sumbu sudu pemandu. Mekanisme pengarah air terutama terdiri dari sudu pemandu, mekanisme pengoperasian sudu pemandu, komponen annular, selongsong poros, segel, dan komponen lainnya.
Struktur perangkat baling-baling pemandu.
Komponen melingkar dari mekanisme pengarah air meliputi cincin bawah, penutup atas, penutup penyangga, cincin kontrol, braket bantalan, braket bantalan dorong, dan lain-lain. Komponen-komponen ini memiliki gaya yang kompleks dan persyaratan manufaktur yang tinggi.
Cincin bawah
Cincin bawah adalah bagian melingkar datar yang dipasang pada cincin dudukan, sebagian besar terbuat dari konstruksi cor-las. Karena keterbatasan kondisi transportasi pada unit besar, cincin bawah dapat dibagi menjadi dua bagian atau kombinasi beberapa bagian. Untuk pembangkit listrik dengan keausan sedimen, tindakan anti-aus tertentu dilakukan pada permukaan aliran. Saat ini, pelat anti-aus terutama dipasang pada permukaan ujung, dan sebagian besar menggunakan baja tahan karat 0Cr13Ni5Mn. Jika cincin bawah dan permukaan ujung atas dan bawah baling-baling pemandu disegel dengan karet, harus ada alur ekor atau alur segel karet tipe pelat tekanan pada cincin bawah. Pabrik kami terutama menggunakan pelat penyegel kuningan. Lubang poros baling-baling pemandu pada cincin bawah harus konsentris dengan penutup atas. Penutup atas dan cincin bawah sering digunakan untuk pengeboran yang sama pada unit menengah dan kecil. Unit besar sekarang langsung dibor dengan mesin bor CNC di pabrik kami.
Lingkaran kontrol
Cincin kontrol adalah bagian berbentuk cincin yang mentransmisikan gaya relai dan memutar baling-baling pemandu melalui mekanisme transmisi.
Sirip pemandu
Saat ini, sudu pengarah sering memiliki dua bentuk daun standar, simetris dan asimetris. Sudu pengarah simetris umumnya digunakan pada turbin aliran aksial kecepatan spesifik tinggi dengan sudut lilitan volute yang tidak lengkap; sudu pengarah asimetris umumnya digunakan pada volute dengan sudut lilitan penuh dan bekerja dengan aliran aksial kecepatan spesifik rendah dengan bukaan besar, serta turbin Francis kecepatan spesifik tinggi dan menengah. Sudu pengarah (silindris) umumnya dicetak secara keseluruhan, dan struktur cor-las juga digunakan pada unit besar.
Sirip pengarah merupakan bagian penting dari mekanisme pengarah air, yang berperan kunci dalam membentuk dan mengubah volume sirkulasi air yang masuk ke runner. Sirip pengarah dibagi menjadi dua bagian: badan sirip pengarah dan diameter poros sirip pengarah. Umumnya, digunakan pengecoran utuh, dan unit skala besar juga menggunakan pengelasan pengecoran. Material yang digunakan umumnya ZG30 dan ZG20MnSi. Untuk memastikan rotasi sirip pengarah yang fleksibel, poros atas, tengah, dan bawah sirip pengarah harus konsentris, ayunan radial tidak boleh lebih besar dari setengah toleransi diameter poros tengah, dan kesalahan yang diizinkan pada permukaan ujung sirip pengarah yang tidak tegak lurus terhadap sumbu tidak boleh melebihi 0,15/1000. Profil permukaan aliran sirip pengarah secara langsung memengaruhi volume sirkulasi air yang masuk ke runner. Kepala dan ekor sirip pengarah umumnya terbuat dari baja tahan karat untuk meningkatkan ketahanan terhadap kavitasi.
Selongsong sudu pemandu dan perangkat pendorong sudu pemandu
Selongsong baling-baling pemandu adalah komponen yang menetapkan diameter poros tengah pada baling-baling pemandu, dan strukturnya terkait dengan material, segel, dan tinggi penutup atas. Umumnya berbentuk silinder utuh, dan pada unit besar, sebagian besar berbentuk segmen, yang memiliki keunggulan dalam menyesuaikan celah dengan sangat baik.
Perangkat penekan sudu pengarah mencegah sudu pengarah mengalami daya apung ke atas akibat tekanan air. Ketika sudu pengarah melebihi berat mati sudu pengarah, sudu pengarah akan terangkat ke atas, bertabrakan dengan penutup atas, dan memengaruhi gaya pada batang penghubung. Pelat penekan umumnya terbuat dari perunggu aluminium.
Segel baling-baling pemandu
Sirip pengarah memiliki tiga fungsi penyegelan, pertama untuk mengurangi kehilangan energi, kedua untuk mengurangi kebocoran udara selama operasi modulasi fasa, dan ketiga untuk mengurangi kavitasi. Segel sirip pengarah dibagi menjadi segel elevasi dan segel ujung.
Terdapat segel di bagian tengah dan bawah diameter poros baling-baling pemandu. Ketika diameter poros disegel, tekanan air antara cincin penyegel dan diameter poros baling-baling pemandu akan tertutup rapat. Oleh karena itu, terdapat lubang drainase pada selongsong. Segel pada diameter poros bagian bawah terutama berfungsi untuk mencegah masuknya sedimen dan terjadinya keausan pada diameter poros.
Terdapat banyak jenis mekanisme transmisi baling-baling pemandu, dan ada dua jenis yang umum digunakan. Pertama adalah tipe kepala garpu, yang memiliki kondisi tegangan yang baik dan cocok untuk unit berukuran besar dan menengah. Kedua adalah tipe gagang telinga, yang terutama dicirikan oleh struktur yang sederhana dan lebih cocok untuk unit berukuran kecil dan menengah.
Mekanisme transmisi pegangan telinga terutama terdiri dari lengan baling-baling pemandu, pelat penghubung, kunci setengah belah, pin geser, selongsong poros, penutup ujung, pegangan telinga, pin batang penghubung selongsong putar, dll. Kekuatannya tidak terlalu besar, tetapi strukturnya sederhana, sehingga lebih cocok untuk unit kecil dan menengah.
Mekanisme penggerak garpu
Mekanisme transmisi kepala garpu terutama terdiri dari lengan baling-baling pemandu, pelat penghubung, kepala garpu, pin kepala garpu, sekrup penghubung, mur, pasak setengah, pin geser, selongsong poros, penutup ujung, dan cincin kompensasi, dll.
Lengan baling-baling pemandu dan baling-baling pemandu dihubungkan dengan pasak belah untuk mentransmisikan torsi pengoperasian secara langsung. Penutup ujung dipasang pada lengan baling-baling pemandu, dan baling-baling pemandu digantung pada penutup ujung dengan sekrup pengatur. Karena penggunaan pasak belah, baling-baling pemandu bergerak naik turun saat menyesuaikan celah antara permukaan ujung atas dan bawah badan baling-baling pemandu, sementara posisi bagian transmisi lainnya tidak terpengaruh.
Pada mekanisme transmisi kepala garpu, lengan baling-baling pemandu dan pelat penghubung dilengkapi dengan pin geser. Jika baling-baling pemandu tersangkut karena benda asing, gaya operasi bagian transmisi terkait akan meningkat tajam. Ketika tegangan meningkat hingga 1,5 kali, pin geser akan putus terlebih dahulu. Hal ini melindungi bagian transmisi lainnya dari kerusakan.
Selain itu, pada sambungan antara pelat penghubung atau cincin kontrol dan kepala garpu, untuk menjaga agar sekrup penghubung tetap horizontal, cincin kompensasi dapat dipasang untuk penyesuaian. Ulir pada kedua ujung sekrup penghubung masing-masing berulir kiri dan kanan, sehingga panjang batang penghubung dan bukaan baling-baling pemandu dapat disesuaikan selama pemasangan.
Bagian yang berputar
Bagian yang berputar terutama terdiri dari runner, poros utama, bantalan, dan perangkat penyegel. Runner dirakit dan dilas dengan mahkota atas, cincin bawah, dan bilah. Sebagian besar poros utama turbin dibuat dengan cara dicor. Terdapat banyak jenis bantalan pemandu. Sesuai dengan kondisi operasi pembangkit listrik, terdapat beberapa jenis bantalan seperti pelumasan air, pelumasan oli tipis, dan pelumasan oli kering. Umumnya, pembangkit listrik sebagian besar menggunakan bantalan tipe silinder oli tipis atau bantalan blok.
Pelari Francis
Fluks Francis terdiri dari mahkota atas, bilah, dan cincin bawah. Mahkota atas biasanya dilengkapi dengan cincin anti-bocor untuk mengurangi kehilangan air akibat kebocoran, dan alat pelepas tekanan untuk mengurangi dorongan aksial air. Cincin bawah juga dilengkapi dengan alat anti-bocor.
Pisau pelari aksial
Bilah turbin aliran aksial (komponen utama untuk mengubah energi) terdiri dari dua bagian: badan dan poros. Dicetak secara terpisah, dan digabungkan dengan bagian mekanis seperti sekrup dan pin setelah diproses. (Umumnya, diameter turbin lebih dari 5 meter) Produksi umumnya menggunakan ZG30 dan ZG20MnSi. Jumlah bilah turbin umumnya 4, 5, 6, dan 8.
Tubuh pelari
Badan runner dilengkapi dengan semua bilah dan mekanisme pengoperasian, bagian atas terhubung dengan poros utama, dan bagian bawah terhubung dengan kerucut pembuangan, yang memiliki bentuk kompleks. Biasanya badan runner terbuat dari ZG30 dan ZG20MnSi. Bentuknya sebagian besar bulat untuk mengurangi kehilangan volume. Struktur spesifik badan runner bergantung pada posisi penempatan relai dan bentuk mekanisme pengoperasian. Dalam hubungannya dengan poros utama, sekrup penghubung hanya menahan gaya aksial, dan torsi ditanggung oleh pin silindris yang didistribusikan sepanjang arah radial permukaan sambungan.
Mekanisme pengoperasian
Sambungan lurus dengan rangka pengoperasian:
1. Saat sudut bilah berada di posisi tengah, lengan horizontal dan batang penghubung vertikal.
2. Lengan putar dan bilah menggunakan pin silindris untuk mentransmisikan torsi, dan posisi radial diposisikan oleh cincin pengunci.
3. Batang penghubung dibagi menjadi batang penghubung dalam dan luar, dan gaya didistribusikan secara merata.
4. Terdapat pegangan telinga pada rangka pengoperasian, yang memudahkan penyesuaian selama perakitan. Permukaan ujung yang sesuai antara pegangan telinga dan rangka pengoperasian dibatasi oleh pin pembatas untuk mencegah batang penghubung tersangkut saat pegangan telinga dipasang.
5. Rangka pengoperasian mengadopsi bentuk "I". Sebagian besar digunakan pada unit kecil dan menengah dengan 4 hingga 6 bilah.
Mekanisme penghubung lurus tanpa rangka pengoperasian: 1. Rangka pengoperasian dihilangkan, dan batang penghubung serta lengan putar digerakkan langsung oleh piston relai. pada unit besar.
Mekanisme penghubung miring dengan rangka pengoperasian: 1. Ketika sudut rotasi bilah berada di posisi tengah, lengan putar dan batang penghubung memiliki sudut kemiringan yang besar. 2. Langkah relai meningkat, dan pada runner dengan lebih banyak bilah.
Ruang pelari
Ruang runner merupakan struktur las pelat baja global, dan bagian-bagian yang rawan kavitasi di tengahnya terbuat dari baja tahan karat untuk meningkatkan ketahanan terhadap kavitasi. Ruang runner memiliki kekakuan yang cukup untuk memenuhi persyaratan jarak bebas yang seragam antara bilah runner dan ruang runner saat unit beroperasi. Pabrik kami telah membentuk metode pemrosesan yang lengkap dalam proses manufaktur: A. Pemrosesan bubut vertikal CNC. B. Pemrosesan metode profil. Bagian kerucut lurus dari pipa hisap dilapisi dengan pelat baja, dibentuk di pabrik, dan dirakit di lokasi.
Waktu posting: 26 September 2022
