המרכיבים העיקריים של טורבינת ההידרו ועקרון הפעולה של כל חלק

טורבינת מים היא מכונה הממירה את האנרגיה הפוטנציאלית של מים לאנרגיה מכנית. באמצעות מכונה זו להנעת גנרטור, ניתן להמיר את אנרגיית המים ל

חשמל זהו סט גנרטור ההידרואלקטרי.
ניתן לחלק טורבינות הידראוליות מודרניות לשתי קטגוריות לפי עקרון זרימת המים ומאפיינים מבניים.
סוג נוסף של טורבינה המנצלת גם את האנרגיה הקינטית וגם את האנרגיה הפוטנציאלית של מים נקראת טורבינת פגיעה.

התקפת נגד
המים הנשאבים ממאגר הזרם זורמים תחילה לתא הסחת המים (וולוטה), ולאחר מכן זורמים לתעלה המעוקלת של להב הרצים דרך שבשבת ההנחיה.
זרימת המים מייצרת כוח תגובה על הלהבים, מה שגורם לסיבוב האימפלר. בשלב זה, אנרגיית המים מומרת לאנרגיה מכנית, והמים הזורמים מהמסנן נפלטים דרך צינור השאיבה.

בְּמוֹרַד הַזֶרֶם.
טורבינת הפגיעה כוללת בעיקר זרימה פרנסיסית, זרימה אלכסונית וזרימה צירית. ההבדל העיקרי הוא שמבנה הרנר שונה.
(1) גלגל פרנסיס מורכב בדרך כלל מ-12-20 להבים מעוותים ויעילים ומרכיבים עיקריים כגון כתר הגלגל והטבעת התחתונה.
זרימה ויציאה צירית, לסוג זה של טורבינה יש מגוון רחב של ראשי מים ישימים, נפח קטן ועלות נמוכה, והוא נמצא בשימוש נרחב בראשי מים גבוהים.
זרימה צירית מחולקת לסוג מדחף וסוג סיבובי. לראשון יש להב קבוע, בעוד שלשני יש להב מסתובב. טורבינת זרימה צירית מורכבת בדרך כלל מ-3-8 להבים, גוף טורבינת זרימה, חרוט ניקוז ורכיבים עיקריים אחרים. קיבולת מעבר המים של טורבינה מסוג זה גדולה מזו של טורבינת פרנסיס. עבור טורבינת משוט, מכיוון שהלהב יכול לשנות את מיקומו עם העומס, יש לה יעילות גבוהה בטווח של שינויי עומס גדולים. ביצועי מניעת הקביטציה וחוזק הטורבינה גרועים מאלה של טורבינת זרימה מעורבת, והמבנה גם מורכב יותר. באופן כללי, היא מתאימה לטווח ראש מים נמוך ובינוני של 10.
(2) תפקיד תא הסחת המים הוא לגרום למים לזרום באופן שווה לתוך מנגנון הנחיית המים, להפחית את אובדן האנרגיה של מנגנון הנחיית המים ולשפר את גלגל המים.
יעילות המכונה. עבור טורבינות גדולות ובינוניות עם ראש מים מעליהן, משתמשים לעתים קרובות בוולוטה מתכתית בעלת חתך עגול.
(3) מנגנון הנחיית המים מסודר בדרך כלל באופן שווה סביב הרץ, עם מספר מסוים של כנפי הנחיה יעילות ומנגנוני הסיבוב שלהם וכו'.
תפקידו של החומר הוא להנחות את זרימת המים לתוך הרץ באופן שווה, ועל ידי כוונון פתיחת שביל ההנחיה, לשנות את גובה הגלישה של הטורבינה כך שיתאים ל...
דרישות התאמת ושינוי עומס הגנרטור יכולות גם הן לשחק תפקיד של איטום מים כאשר כולם סגורים.
(4) צינור משיכה: מכיוון שחלק מהאנרגיה שנותרה בזרימת המים ביציאת המסלול אינו מנוצל, תפקידו של צינור המשיכה הוא לשחזר את
חלק מהאנרגיה מנקז את המים במורד הזרם. טורבינות קטנות משתמשות בדרך כלל בצינורות יניקה בעלי חרוט ישר, בעלי יעילות גבוהה, אך טורבינות גדולות ובינוניות הן...

לא ניתן לחפור את צינורות המים לעומק רב, לכן משתמשים בצינורות משיכה מכופפים במרפק.
בנוסף, ישנן טורבינות צינוריות, טורבינות זרימה אלכסונית, טורבינות משאבה הפיכות וכו' בטורבינת הפגיעה.

טורבינת פגיעה:
סוג זה של טורבינה משתמש בכוח הפגיעה של זרימת מים במהירות גבוהה כדי לסובב את הטורבינה, והנפוץ ביותר הוא סוג הדלי.
טורבינות דלי משמשות בדרך כלל בתחנות כוח הידרואלקטריות בעלות גובה לחץ גבוה הנ"ל. חלקי העבודה שלהן כוללים בעיקר אמות מים, זרבובית ומרסס.
מחט, גלגל מים וגלגלת מים וכו', מצוידים בדליי מים רבים בצורת כף בקצה החיצוני של גלגל המים. יעילות הטורבינה משתנה בהתאם לעומס.
השינוי קטן, אך קיבולת מעבר המים מוגבלת על ידי הפיה, שהיא קטנה בהרבה מהזרימה הצירית הרדיאלית. על מנת לשפר את קיבולת מעבר המים, יש להגדיל את התפוקה ו...
כדי לשפר את היעילות, טורבינת דלי המים בקנה מידה גדול שונתה מציר אופקי לציר אנכי, ופותחה מפיה אחת לפיה מרובת פיות.

3. מבוא למבנה טורבינת התגובה
החלק הקבור, כולל הוולוטה, טבעת המושב, צינור השאיבה וכו', כולם קבורים ביסודות הבטון. זהו חלק מחלקי הסטת המים והגלישה של היחידה.

וולט
הוולוטה מחולקת לוולוטה מבטון ולוולוטה מתכתית. יחידות עם ראש מים של פחות מ-40 מטר משתמשות בדרך כלל בוולוטה מבטון. עבור טורבינות עם ראש מים גדול מ-40 מטר, משתמשים בדרך כלל בוולוטים מתכתיים עקב הצורך בחוזק. לוולוטה המתכתית יתרונות של חוזק גבוה, עיבוד נוח, בנייה אזרחית פשוטה וחיבור קל עם צינור הולכת המים של תחנת הכוח.

ישנם שני סוגים של וולוטות מתכת, מרותכות ויצוקות.
עבור טורבינות אימפקט גדולות ובינוניות בעלות ראש מים של כ-40-200 מטר, משתמשים לרוב בוולוטות מרותכות מפלדה. לנוחות הריתוך, הוולוטה מחולקת לעתים קרובות למספר חלקים חרוטיים, כל חלק עגול, וחלק הזנב של הוולוטה קטן יותר, והוא הופך לצורה אליפסה לצורך ריתוך עם טבעת המושב. כל חלק חרוטי מגולגל על ​​ידי מכונת גלגול פלטות.
בטורבינות פרנסיס קטנות, משתמשים לעתים קרובות בוולוטות מברזל יצוק הנמצאות במלואן. עבור טורבינות בעלות גובה גובה וקיבולת גדולה, משתמשים בדרך כלל בוולוטה מפלדה יצוקה, והוולוטה וטבעת המושב יצוקים לאחד.
החלק התחתון של הוולוט מצויד בשסתום ניקוז לניקוז המים שהצטברו במהלך התחזוקה.

טבעת המושב
טבעת המושב היא החלק הבסיסי של טורבינת הפגיעה. בנוסף לנשיאת לחץ המים, היא נושאת גם את משקל היחידה כולה ואת הבטון של מקטע היחידה, ולכן היא דורשת חוזק וקשיחות מספיקים. המנגנון הבסיסי של טבעת המושב מורכב מטבעת עליונה, טבעת תחתונה ושביל מנחה קבוע. שביל המנחה הקבוע הוא טבעת התמיכה של מושב המושב, התמוכה שמעבירה את העומס הצירי ומשטח הזרימה. יחד עם זאת, זהו חלק ייחוס עיקרי בהרכבת הרכיבים העיקריים של הטורבינה, והוא אחד החלקים המותקנים הראשונים. לכן, עליה להיות בעלת חוזק וקשיחות מספיקים, ובמקביל, עליה להיות בעלת ביצועים הידראוליים טובים.
טבעת המושב היא גם חלק נושא עומס וגם חלק זרימה, כך שלמשטח הזרימה יש צורה יעילה כדי להבטיח אובדן הידראולי מינימלי.
לטבעת המושב יש בדרך כלל שלוש צורות מבניות: צורת עמוד יחיד, צורה חצי אינטגרלית וצורה אינטגרלית. עבור טורבינות פרנסיס, בדרך כלל משתמשים בטבעת מושב בעלת מבנה אינטגרלי.

צינור משיכה וטבעת יסוד
צינור הזרימה הוא חלק ממעבר הזרימה של הטורבינה, וישנם שני סוגים: חרוטי ישר ומעוקל. צינור זרימה מעוקל משמש בדרך כלל בטורבינות גדולות ובינוניות. טבעת היסוד היא החלק הבסיסי המחבר את טבעת המושב של טורבינת פרנסיס עם חלק הכניסה של צינור הזרימה, והיא משובצת בבטון. הטבעת התחתונה של הרץ מסתובבת בתוכה.

מבנה הנחיית מים
תפקידו של מנגנון הנחיית המים של טורבינת המים הוא ליצור ולשנות את נפח המחזור של זרימת המים הנכנסת לרצף. בקרת סיבובית רב-כנפית בעלת ביצועים טובים מאומצת כדי להבטיח שזרימת המים תיכנס באופן אחיד לאורך ההיקף עם אובדן אנרגיה קטן תחת קצבי זרימה שונים. יש לוודא שלטורבינה יש מאפיינים הידראוליים טובים, להתאים את הזרימה כדי לשנות את תפוקת היחידה, לאטום את זרימת המים ולעצור את סיבוב היחידה במהלך כיבוי רגיל וכיבוי תאונה. מנגנוני הנחיית מים גדולים ובינוניים ניתנים לחלוקה לגליליים, חרוטיים (טורבינות מסוג נורה וזרימה אלכסונית) ורדיאליים (טורבינות חודרות מלאה) בהתאם למיקום הציר של כנפיות ההנחיה. מנגנון הנחיית המים מורכב בעיקר מכנפיות הנחיה, מנגנוני הפעלה של כנפיות הנחיה, רכיבים טבעתיים, שרוולי פיר, אטמים ורכיבים אחרים.

מבנה התקן שבשבת הנחיה.
הרכיבים הטבעתיים של מנגנון הנחיית המים כוללים טבעת תחתונה, כיסוי עליון, כיסוי תמיכה, טבעת בקרה, סוגר מיסב, סוגר מיסב דחף וכו'. יש להם כוחות מורכבים ודרישות ייצור גבוהות.

טבעת תחתונה
הטבעת התחתונה היא חלק טבעתי שטוח המחובר לטבעת המושב, שרובה עשוי מבנייה יצוקה מרותכת. עקב מגבלות תנאי ההובלה ביחידות גדולות, ניתן לחלק אותה לשני חצאים או לשילוב של יותר עלי כותרת. עבור תחנות כוח עם שחיקה של משקעים, ננקטים אמצעים מסוימים למניעת שחיקה על פני השטח של הזרימה. כיום, לוחות נגד שחיקה מותקנים בעיקר על פני הקצה, ורובם משתמשים בפלדת אל-חלד 0Cr13Ni5Mn. אם הטבעת התחתונה ופאות הקצה העליונות והתחתונות של שביל ההנחיה אטומות בגומי, יהיה חריץ זנב או חריץ איטום גומי מסוג לוח לחץ על הטבעת התחתונה. המפעל שלנו משתמש בעיקר בלוח איטום מפליז. חור ציר שביל ההנחיה על הטבעת התחתונה צריך להיות קונצנטרי עם המכסה העליון. המכסה העליון והטבעת התחתונה משמשים לעתים קרובות לקידוח זהה של יחידות בינוניות וקטנות. היחידות הגדולות קדוחות כעת ישירות באמצעות מכונת קידוח CNC במפעל שלנו.

לולאת בקרה
טבעת הבקרה היא חלק טבעתי המעביר את כוח הממסר ומסובב את שביל ההנחיה דרך מנגנון ההולכה.

שבשבת מנחה
כיום, לכנפי הנחיה יש לרוב שתי צורות עלים סטנדרטיות, סימטריות ואסימטריות. כנפי הנחיה סימטריות משמשות בדרך כלל בטורבינות זרימה צירית במהירות גבוהה עם זווית עטיפת וולוט לא שלמה; כנפי הנחיה אסימטריות משמשות בדרך כלל בטורבינות זרימה צירית במהירות נמוכה עם פתח גדול, וטורבינות פרנסיס במהירות גבוהה ובינונית. כנפי ההנחיה (הגליליות) יצוקות בדרך כלל בשלמותן, ומבנים מרותכים יצוקים משמשים גם ביחידות גדולות.

שביל ההנחיה הוא חלק חשוב במנגנון הנחיית המים, אשר ממלא תפקיד מפתח בעיצוב ובשינוי נפח זרימת המים הנכנס לרצף. שביל ההנחיה מחולק לשני חלקים: גוף שביל ההנחיה וקוטר ציר שביל ההנחיה. בדרך כלל, נעשה שימוש ביציקה כולה, וביחידות בקנה מידה גדול משתמשות גם בריתוך יציקה. החומרים הם בדרך כלל ZG30 ו-ZG20MnSi. על מנת להבטיח סיבוב גמיש של שביל ההנחיה, הצירים העליונים, האמצעיים והתחתונים של שביל ההנחיה צריכים להיות קונצנטריים, הסיבוב הרדיאלי לא צריך להיות גדול ממחצית הסיבולת לקוטר של הציר המרכזי, והשגיאה המותרת של פני הקצה של שביל ההנחיה שאינם ניצבים לציר לא צריכה לעלות על 0.15/1000. פרופיל משטח הזרימה של שביל ההנחיה משפיע ישירות על נפח זרימת המים הנכנס לרצף. ראש וזנב שביל ההנחיה עשויים בדרך כלל מפלדת אל-חלד כדי לשפר את עמידות הקביטציה.

שרוול שבשבת מנחה ומתקן דחיפה של שבשבת מנחה
שרוול שביל ההנחיה הוא רכיב המקבע את קוטר הציר המרכזי על שביל ההנחיה, ומבנהו קשור לחומר, לאיטום ולגובה המכסה העליון. הוא לרוב בצורת גליל אינטגרלי, וביחידות גדולות הוא לרוב מחולק לקטחים, מה שיש לו יתרון של כוונון הרווח בצורה טובה מאוד.
מתקן הדחיפה של שביל ההנחיה מונע מהשביל ההנחיה לצוף כלפי מעלה תחת פעולת לחץ המים. כאשר שביל ההנחיה עולה על משקלו העצמי של שביל ההנחיה, שביל ההנחיה מתרומם כלפי מעלה, מתנגש במכסה העליון ומשפיע על הכוח על מוט החיבור. לוח הדחיפה עשוי בדרך כלל מאלומיניום ברונזה.

אטם שבשבת מנחה
לגלגל ההנחיה שלוש פונקציות איטום, אחת היא להפחית אובדן אנרגיה, השנייה היא להפחית דליפת אוויר במהלך פעולת אפנון פאזה, והשלישית היא להפחית קוויטציה. אטמי גלגל ההנחיה מחולקים לאטמי גובה ואטמי קצה.
ישנם אטמים במרכז ובתחתית קוטר הציר של שביל ההנחיה. כאשר קוטר הציר אטום, לחץ המים בין טבעת האיטום לקוטר הציר של שביל ההנחיה אטום היטב. לכן, ישנם חורי ניקוז בשרוול. האטימה של קוטר הציר התחתון נועדה בעיקר למנוע חדירת משקעים והופעת שחיקה של קוטר הציר.
ישנם סוגים רבים של מנגנוני תמסורת של שבבי מדריך, וישנם שניים נפוצים. האחד הוא סוג ראש המזלג, בעל תנאי מאמץ טובים ומתאים ליחידות גדולות ובינוניות. האחד הוא סוג ידית האוזן, המאופיין בעיקר במבנה פשוט ומתאים יותר ליחידות קטנות ובינוניות.
מנגנון העברת ההילוכים של ידית האוזן מורכב בעיקר מזרוע מדריך, לוחית חיבור, מפתח חצי מפוצל, פין גזירה, שרוול פיר, כיסוי קצה, ידית אוזן, פין מוט חיבור שרוול סיבובי וכו'. הכוח אינו טוב, אך המבנה פשוט, ולכן הוא מתאים יותר ביחידות קטנות ובינוניות.

מנגנון הנעת מזלג
מנגנון העברת ההילוכים של ראש המזלג מורכב בעיקר מזרוע מדריך, לוחית חיבור, ראש מזלג, פין ראש מזלג, בורג חיבור, אום, מפתח חצי, פין גזירה, שרוול פיר, כיסוי קצה וטבעת פיצוי וכו'.
זרוע שבשבת ההנחיה ושבש ההנחיה מחוברים באמצעות מפתח מפוצל כדי להעביר ישירות את מומנט הפעולה. מכסה קצה מותקן על זרוע שבשבת ההנחיה, ושבש ההנחיה תלוי על כיסוי הקצה באמצעות בורג כוונון. הודות לשימוש במפתח חצי מפוצל, שבשבת ההנחיה נעה למעלה ולמטה בעת כוונון הרווח בין פני הקצה העליונים והתחתונים של גוף שבשבת ההנחיה, בעוד שמיקומי חלקי ההולכה האחרים אינם מושפעים.
במנגנון תיבת ההילוכים של ראש המזלג, זרוע גלגל ההנחיה ולוח החיבור מצוידים בפיני גזירה. אם גלגלי ההנחיה נתקעים עקב חפצים זרים, כוח הפעולה של חלקי תיבת ההילוכים הרלוונטיים יגדל בחדות. כאשר המאמץ עולה לפי 1.5, פיני הגזירה ייחתכו תחילה. יש להגן על חלקי תיבת ההילוכים האחרים מפני נזק.
בנוסף, בחיבור שבין לוחית החיבור או טבעת הבקרה לראש המזלג, על מנת לשמור על בורג החיבור אופקי, ניתן להתקין טבעת פיצוי לצורך כוונון. ההברגות בשני קצוות בורג החיבור הן שמאליות וימניות בהתאמה, כך שניתן לכוונן את אורך מוט החיבור ואת פתח שביל ההנחיה במהלך ההתקנה.

חלק מסתובב
החלק המסתובב מורכב בעיקר ממסב, ציר ראשי, מיסב ומתקן איטום. המסב מורכב ומרותך על ידי הכתר העליון, הטבעת התחתונה והלהבים. רוב הצירים הראשיים של הטורבינה יצוקים. ישנם סוגים רבים של מיסבי מדריך. בהתאם לתנאי ההפעלה של תחנת הכוח, ישנם מספר סוגים של מיסבים כגון שימון מים, שימון שמן דק ושימון שמן יבש. באופן כללי, תחנת הכוח משתמשת בעיקר במיסב מסוג גליל שמן דק או מיסב בלוק.

פרנסיס ראנר
רץ פרנסיס מורכב מכתר עליון, להבים וטבעת תחתונה. הכתר העליון מצויד בדרך כלל בטבעת נגד דליפה כדי להפחית אובדן דליפת מים, ובמכשיר להקלה על לחץ כדי להפחית דחף מים צירי. הטבעת התחתונה מצוידת גם בהתקן נגד דליפה.

להבי רץ צירי
להב הצינור הצירי (המרכיב העיקרי להמרת אנרגיה) מורכב משני חלקים: גוף הצינור וציר הצינור. הם נוצקים בנפרד, ומשולבים עם חלקים מכניים כמו ברגים ופינים לאחר העיבוד. (בדרך כלל, קוטר הצינור גדול מ-5 מטרים). הייצור הוא בדרך כלל ZG30 ו-ZG20MnSi. מספר להבי הצינור הוא בדרך כלל 4, 5, 6 ו-8.

גוף הרץ
גוף הרץ מצויד בכל הלהבים ובמנגנון ההפעלה, החלק העליון מחובר לציר הראשי, והחלק התחתון מחובר לחרוט הניקוז, בעל צורה מורכבת. בדרך כלל גוף הרץ עשוי מ-ZG30 ו-ZG20MnSi. הצורה כדורית ברובה כדי להפחית אובדן נפח. המבנה הספציפי של גוף הרץ תלוי במיקום הסידור של הממסר ובצורת מנגנון ההפעלה. בחיבורו לציר הראשי, בורג החיבור נושא רק את הכוח הצירי, והמומנט מועבר על ידי הפינים הגליליים המפוזרים לאורך הכיוון הרדיאלי של משטח המפרק.

מנגנון הפעלה
קישור ישר עם מסגרת הפעלה:
1. כאשר זווית הלהב נמצאת במצב האמצעי, הזרוע אופקית ומוט החיבור אנכי.
2. הזרוע המסתובבת והלהב משתמשים בפינים גליליים כדי להעביר את המומנט, והמיקום הרדיאלי ממוקם על ידי טבעת ההצמדה.
3. מוט החיבור מחולק למוטות חיבור פנימיים וחיצוניים, והכוח מחולק באופן שווה.
4. יש ידית אוזניים על מסגרת ההפעלה, הנוחה להתאמה במהלך ההרכבה. קצה ידית האוזניים ומסגרת ההפעלה תואמים על ידי פין הגבלה כדי למנוע מהמוט החיבור להיתקע כאשר ידית האוזניים קבועה.
5. מסגרת ההפעלה מאמצת את צורת ה-"I". רובם משמשים ביחידות קטנות ובינוניות עם 4 עד 6 להבים.

מנגנון חיבור ישר ללא מסגרת הפעלה: 1. מסגרת ההפעלה מבוטלת, ומוט החיבור והזרוע המסתובבת מונעים ישירות על ידי בוכנת הממסר. ביחידות גדולות.
מנגנון חיבור אלכסוני עם מסגרת הפעלה: 1. כאשר זווית סיבוב הלהב נמצאת במצב האמצעי, לזרוע הסיבוב ולמוט החיבור יש זווית נטייה גדולה. 2. מהלך הממסר גדל, ובמסילה עם יותר להבים.

חדר ראנר
תא הרצים הוא מבנה מרותך מפלדת אל-חלד, והחלקים הנוטים לקוויטציה במרכז עשויים מפלדת אל-חלד כדי לשפר את עמידות הקוויטציה. לתא הרצים יש קשיחות מספקת כדי לעמוד בדרישה של מרווח אחיד בין להבי הרצים לתא הרצים כאשר היחידה פועלת. המפעל שלנו פיתח שיטת עיבוד מלאה בתהליך הייצור: א. עיבוד מחרטה אנכית CNC. ב, עיבוד שיטת פרופילציה. קטע החרוט הישר של צינור הזריקה מצופה בלוחות פלדה, שנוצרו במפעל ומורכבים באתר.