수차는 물의 위치 에너지를 기계 에너지로 변환하는 기계입니다. 이 기계를 사용하여 발전기를 구동하면 수차는 다음과 같은 에너지로 변환될 수 있습니다.
전기 이것은 수력발전기 세트입니다.
현대의 수력 터빈은 물의 흐름 원리와 구조적 특성에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
물의 운동 에너지와 위치 에너지를 모두 활용하는 또 다른 유형의 터빈을 충격 터빈이라고 합니다.
역습
상류 저수지에서 끌어올린 물은 먼저 물 분배실(볼루트)로 흘러간 다음 가이드 베인을 통해 러너 블레이드의 곡선 채널로 흘러 들어갑니다.
물의 흐름은 블레이드에 반작용력을 발생시켜 임펠러를 회전시킵니다. 이때 물의 에너지는 기계 에너지로 변환되고, 런너에서 흘러나온 물은 흡출관을 통해 배출됩니다.
하류.
충격 터빈은 주로 프랜시스 유동, 사류 유동, 축류 유동을 포함합니다. 주요 차이점은 러너 구조가 다르다는 것입니다.
(1)프랜시스 러너는 일반적으로 12~20개의 유선형 꼬인 날개와 휠 크라운, 하부 링 등의 주요 구성품으로 구성된다.
유입과 축 유출, 이 유형의 터빈은 적용 수두 범위가 넓고 용량이 작고 비용이 저렴하며 높은 수두에 널리 사용됩니다.
축류 터빈은 프로펠러형과 회전형으로 나뉩니다. 전자는 고정 날개를, 후자는 회전 날개를 사용합니다. 축류 러너는 일반적으로 3~8개의 날개, 러너 본체, 드레인 콘 및 기타 주요 구성 요소로 구성됩니다. 이 유형의 터빈은 프랜시스 흐름보다 물 통과 용량이 큽니다. 패들 터빈의 경우, 블레이드가 부하에 따라 위치를 변경할 수 있기 때문에 큰 부하 변화 범위에서 높은 효율을 보입니다. 터빈의 캐비테이션 방지 성능과 강도는 혼류 터빈보다 떨어지고 구조도 복잡합니다. 일반적으로 10의 저수두 및 중수두 범위에 적합합니다.
(2) 물분류실의 기능은 물이 물유도기구로 균등하게 흐르도록 하여 물유도기구의 에너지 손실을 줄이고 수차를 개선하는 것입니다.
기계 효율. 수두가 위쪽에 있는 대형 및 중형 터빈의 경우, 원형 단면을 가진 금속 볼류트가 종종 사용됩니다.
(3) 물 안내 기구는 일반적으로 러너 주위에 균등하게 배치되며, 일정 수의 유선형 안내 날개와 그 회전 기구 등이 있다.
구성의 기능은 물의 흐름을 러너로 균등하게 유도하고 가이드 베인의 개구부를 조정하여 터빈의 오버플로를 필요에 맞게 변경하는 것입니다.
발전기 부하 조정 및 변경 요구 사항도 모두 닫혀 있을 때 물을 봉쇄하는 역할을 할 수 있습니다.
(4) 드래프트 파이프 : 러너 출구의 물 흐름에 남아 있는 에너지 중 일부는 사용되지 않으므로 드래프트 파이프의 기능은 다음을 회수하는 것입니다.
에너지의 일부를 하류로 배출합니다. 소형 터빈은 일반적으로 효율이 높은 직선 원뿔형 흡출관을 사용하지만, 대형 및 중형 터빈은
물 파이프를 매우 깊게 파는 것은 불가능하므로 팔꿈치 모양의 배수관을 사용합니다.
이 밖에도 충격 터빈에는 관형 터빈, 사류 터빈, 가역 펌프 터빈 등이 있다.
충격 터빈:
이 유형의 터빈은 고속 물 흐름의 충격력을 이용하여 터빈을 회전시키며, 가장 일반적인 것은 버킷형입니다.
버킷 터빈은 일반적으로 고낙차 이상의 수력 발전소에 사용됩니다. 작동 부품으로는 주로 수로, 노즐, 분무 장치가 있습니다.
바늘, 수차, 볼류트 등의 수차에는 수차 바깥쪽 가장자리에 여러 개의 단단한 숟가락 모양의 물통이 장착되어 있습니다. 이 터빈의 효율은 부하에 따라 달라집니다.
변화는 미미하지만, 물 통과 용량은 노즐에 의해 제한되는데, 이는 방사형 축류보다 훨씬 작습니다. 물 통과 용량을 개선하려면 출력을 높이고
효율성을 높이기 위해 대형 물통 터빈은 수평축에서 수직축으로 바뀌었고, 단일 노즐에서 다중 노즐로 개발되었습니다.
3. 반응 터빈의 구조 소개
볼류트, 시트링, 드래프트 튜브 등을 포함한 매설 부분은 모두 콘크리트 기초에 매설되어 있으며, 유닛의 배수 및 오버플로우 부분에 속합니다.
볼류트
볼류트는 콘크리트 볼류트와 금속 볼류트로 나뉩니다. 수두가 40m 미만인 터빈은 대부분 콘크리트 볼류트를 사용합니다. 수두가 40m를 초과하는 터빈의 경우, 강도가 필요하기 때문에 일반적으로 금속 볼류트가 사용됩니다. 금속 볼류트는 강도가 높고 가공이 간편하며, 토목 공사가 간단하고 발전소의 수압관과 쉽게 연결할 수 있다는 장점이 있습니다.
금속 볼류트에는 용접형과 주조형의 두 가지 유형이 있습니다.
수두가 약 40~200m인 대형 및 중형 충격 터빈의 경우, 강판 용접 볼류트가 주로 사용됩니다. 용접의 편의성을 위해 볼류트는 여러 개의 원뿔형 단면으로 나뉘며, 각 단면은 원형입니다. 볼류트의 꼬리 부분은 단면이 작아져 타원형으로 변형되어 시트 링과 용접됩니다. 각 원뿔형 부분은 판 압연기로 압연 성형됩니다.
소형 프랜시스 터빈에서는 일반적으로 통째로 주조된 주철 볼류트가 사용됩니다. 고양정 및 대용량 터빈의 경우, 일반적으로 주강 볼류트가 사용되며, 볼류트와 시트 링은 하나로 주조됩니다.
용적의 가장 낮은 부분에는 유지관리 중에 축적된 물을 배출하기 위한 배수 밸브가 장착되어 있습니다.
시트 링
시트 링은 임팩트 터빈의 기본 부품입니다. 수압을 지탱할 뿐만 아니라 전체 유닛의 무게와 유닛 단면의 콘크리트를 지탱하기 때문에 충분한 강도와 강성이 요구됩니다. 시트 링의 기본 메커니즘은 상부 링, 하부 링, 그리고 고정 가이드 베인으로 구성됩니다. 고정 가이드 베인은 지지 시트 링, 축 하중을 전달하는 스트럿, 그리고 유동면을 담당합니다. 동시에 터빈 주요 부품 조립의 주요 기준 부품이며, 가장 초기에 설치되는 부품 중 하나입니다. 따라서 충분한 강도와 강성을 가져야 하며, 동시에 우수한 유압 성능을 가져야 합니다.
시트 링은 하중을 지지하는 부분이자 유동을 전달하는 부분이므로 유동 표면은 유선형 모양을 갖고 있어 유압 손실을 최소화합니다.
시트 링은 일반적으로 단일 기둥형, 반일체형, 일체형의 세 가지 구조 형태를 갖습니다. 프랜시스 터빈의 경우, 일반적으로 일체형 구조의 시트 링이 사용됩니다.
드래프트 파이프 및 기초 링
흡출관은 터빈의 유로 일부이며, 직선형, 원뿔형, 곡선형 두 종류가 있습니다. 곡선형 흡출관은 일반적으로 대형 및 중형 터빈에 사용됩니다. 기초 링은 프랜시스 터빈의 시트 링과 흡출관 입구 부분을 연결하는 기본 부품으로, 콘크리트에 매립됩니다. 러너의 하부 링은 이 안에서 회전합니다.
물 가이드 구조
수차의 수류 가이드 메커니즘의 기능은 러너로 유입되는 물 흐름의 순환량을 형성하고 변경하는 것입니다. 우수한 성능의 회전식 다중 가이드 베인 제어를 채택하여 다양한 유량에서 에너지 손실이 적고 원주를 따라 물 흐름이 균일하게 유입되도록 합니다. 터빈의 유압 특성이 양호한지 확인하고, 유량을 조정하여 장치의 출력을 변경하고, 물 흐름을 밀봉하고, 정상 및 사고 정지 시 장치의 회전을 정지시킵니다. 대형 및 중형 수류 가이드 메커니즘은 가이드 베인의 축 위치에 따라 원통형, 원뿔형(벌브형 및 사류 터빈), 방사형(완전 관통 터빈)으로 구분할 수 있습니다. 수류 가이드 메커니즘은 주로 가이드 베인, 가이드 베인 작동 메커니즘, 환형 부품, 샤프트 슬리브, 씰 및 기타 부품으로 구성됩니다.
가이드 베인 장치의 구조.
물 안내 기구의 환형 구성 요소에는 바닥 링, 상단 커버, 지지 커버, 제어 링, 베어링 브래킷, 추력 베어링 브래킷 등이 포함됩니다. 이러한 구성 요소에는 복잡한 힘과 높은 제조 요구 사항이 있습니다.
바텀 링
하부 링은 시트 링에 고정된 평평한 환형 부품으로, 대부분 주조 용접 구조입니다. 대형 유닛의 운송 조건 제한으로 인해 두 부분으로 나누거나 더 많은 꽃잎을 조합할 수 있습니다. 퇴적물 마모가 있는 발전소의 경우 유동 표면에 특정 마모 방지 조치가 취해집니다. 현재 마모 방지 플레이트는 주로 끝면에 설치되며 대부분 0Cr13Ni5Mn 스테인리스강을 사용합니다. 하부 링과 가이드 베인의 상단 및 하단 끝면이 고무로 밀봉된 경우 하부 링에 테일 홈 또는 압력판 유형의 고무 씰 홈이 있어야 합니다. 당사 공장에서는 주로 황동 씰링 플레이트를 사용합니다. 하부 링의 가이드 베인 샤프트 구멍은 상단 커버와 동심이어야 합니다. 상단 커버와 하부 링은 중소형 유닛의 동일한 보링에 자주 사용됩니다. 대형 유닛은 현재 당사 공장에서 CNC 보링 머신으로 직접 보링합니다.
제어 루프
제어 링은 릴레이의 힘을 전달하고 전달 메커니즘을 통해 가이드 베인을 회전시키는 고리 모양의 부품입니다.
가이드 베인
현재 가이드 베인은 대칭형과 비대칭형의 두 가지 표준 리프 형태를 갖는 경우가 많습니다. 대칭형 가이드 베인은 일반적으로 불완전 볼류트 랩 각도를 갖는 고비속 축류 터빈에 사용되고, 비대칭형 가이드 베인은 일반적으로 완전 랩 각도 볼류트에 사용되며, 큰 개구부를 갖는 저비속 축류 터빈과 고비속 및 중비속 프랜시스 터빈에 사용됩니다. (원통형) 가이드 베인은 일반적으로 통째로 주조되며, 대형 유닛에는 주물 용접 구조도 사용됩니다.
가이드 베인은 물 가이드 메커니즘의 중요한 부분으로, 러너로 유입되는 물 순환량을 형성하고 변경하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 가이드 베인은 가이드 베인 본체와 가이드 베인 샤프트 직경의 두 부분으로 나뉩니다. 일반적으로 전체 주조가 사용되며 대규모 유닛에서는 주조 용접도 사용합니다. 재질은 일반적으로 ZG30 및 ZG20MnSi입니다. 가이드 베인의 유연한 회전을 보장하기 위해 가이드 베인의 상단, 중간 및 하단 샤프트는 동심이어야 하며, 반경 방향 스윙은 중앙 샤프트의 직경 공차의 절반보다 크지 않아야 하며, 축에 수직이 아닌 가이드 베인 끝면의 허용 오차는 0.15/1000을 초과해서는 안 됩니다. 가이드 베인의 유동 표면 프로파일은 러너로 유입되는 물 순환량에 직접적인 영향을 미칩니다. 가이드 베인의 헤드와 테일은 일반적으로 캐비테이션 저항성을 향상시키기 위해 스테인리스 스틸로 제작됩니다.
가이드 베인 슬리브 및 가이드 베인 추력 장치
가이드 베인 슬리브는 가이드 베인 중심축의 직경을 고정하는 부품으로, 그 구조는 재질, 씰, 그리고 상부 커버의 높이와 관련이 있습니다. 대부분 일체형 원통 형태이며, 대형 유닛에서는 대부분 분할되어 있어 틈새 조절이 매우 용이하다는 장점이 있습니다.
가이드 베인 추력 장치는 수압 작용으로 인해 가이드 베인이 위로 부력을 받는 것을 방지합니다. 가이드 베인이 가이드 베인의 자중을 초과하면 가이드 베인이 위로 떠올라 상부 커버와 충돌하여 커넥팅 로드에 작용하는 힘에 영향을 미칩니다. 추력판은 일반적으로 알루미늄 청동으로 제작됩니다.
가이드 베인 씰
가이드 베인은 세 가지 밀봉 기능을 가지고 있습니다. 하나는 에너지 손실을 줄이는 것이고, 다른 하나는 위상 변조 작동 시 공기 누출을 줄이는 것이며, 세 번째는 캐비테이션을 줄이는 것입니다. 가이드 베인 씰은 엘리베이션 씰과 엔드 씰로 나뉩니다.
가이드 베인 축 직경의 중간과 하단에는 씰이 있습니다. 축 직경이 씰링되면 씰링 링과 가이드 베인 축 직경 사이의 수압이 단단히 밀봉됩니다. 따라서 슬리브에 배수구가 있습니다. 축 직경 하단의 씰은 주로 침전물 유입 및 축 직경 마모 발생을 방지하는 역할을 합니다.
가이드 베인 전달 메커니즘에는 여러 유형이 있으며, 일반적으로 사용되는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 포크 헤드형으로, 응력 조건이 양호하여 대형 및 중형 유닛에 적합합니다. 다른 하나는 이어 핸들형으로, 구조가 단순하여 소형 및 중형 유닛에 더욱 적합합니다.
귀 손잡이 전달 메커니즘은 주로 가이드 베인 암, 연결 플레이트, 분할 하프 키, 전단 핀, 샤프트 슬리브, 엔드 커버, 귀 손잡이, 회전 슬리브 연결 막대 핀 등으로 구성됩니다. 힘은 좋지 않지만 구조가 간단하기 때문에 소형 및 중형 장치에 더 적합합니다.
포크 구동 메커니즘
포크 헤드 전달 메커니즘은 주로 가이드 베인 암, 연결 플레이트, 포크 헤드, 포크 헤드 핀, 연결 나사, 너트, 하프 키, 전단 핀, 샤프트 슬리브, 엔드 커버 및 보상 링 등으로 구성됩니다.
가이드 베인 암과 가이드 베인은 분리형 키로 연결되어 작동 토크를 직접 전달합니다. 가이드 베인 암에는 엔드 커버가 설치되고, 가이드 베인은 조정 나사로 엔드 커버에 매달려 있습니다. 분리형 키를 사용함으로써 가이드 베인 본체의 상하 단면 간 간격을 조정할 때 가이드 베인이 상하로 움직이며, 다른 전달 부품의 위치는 영향을 받지 않습니다.
포크 헤드 변속 메커니즘에서 가이드 베인 암과 연결 플레이트에는 전단 핀이 장착되어 있습니다. 가이드 베인이 이물질로 인해 고착되면 관련 변속 부품의 작동력이 급격히 증가합니다. 응력이 1.5배로 증가하면 전단 핀이 먼저 절단됩니다. 다른 변속 부품이 손상되지 않도록 보호하십시오.
또한, 연결판 또는 컨트롤 링과 포크 헤드의 연결부에는 연결 나사의 수평을 유지하기 위해 조정용 보상 링을 설치할 수 있습니다. 연결 나사 양쪽 끝의 나사산은 각각 좌, 우로 되어 있어 설치 중에 연결봉의 길이와 가이드 베인의 개구부를 조정할 수 있습니다.
회전하는 부분
회전부는 주로 런너, 메인 샤프트, 베어링, 그리고 밀봉 장치로 구성됩니다. 런너는 상부 크라운, 하부 링, 그리고 블레이드에 의해 조립 및 용접됩니다. 대부분의 터빈 메인 샤프트는 주조됩니다. 가이드 베어링에는 다양한 종류가 있으며, 발전소의 운전 조건에 따라 수윤활, 저유윤활, 건유윤활 등 여러 종류의 베어링이 있습니다. 일반적으로 발전소는 주로 저유실 실린더형 또는 블록형 베어링을 채택합니다.
프랜시스 러너
프랜시스 러너는 상부 크라운, 블레이드, 그리고 하부 링으로 구성됩니다. 상부 크라운에는 일반적으로 누수 손실을 줄이기 위한 누수 방지 링과 축방향 물의 추력을 줄이기 위한 압력 완화 장치가 장착되어 있습니다. 하부 링에도 누수 방지 장치가 장착되어 있습니다.
축 방향 러너 블레이드
축류 러너(에너지 변환의 주요 구성 요소)의 블레이드는 본체와 피벗 두 부분으로 구성됩니다. 별도로 주조한 후 가공 후 나사, 핀 등의 기계 부품과 결합합니다. (일반적으로 러너의 직경은 5m 이상입니다.) 일반적으로 ZG30과 ZG20MnSi 재질로 제작됩니다. 러너 블레이드의 개수는 일반적으로 4, 5, 6, 8개입니다.
러너의 몸
러너 본체에는 모든 블레이드와 작동 메커니즘이 장착되어 있으며, 상단은 메인 샤프트에 연결되고 하단은 복잡한 형상의 드레인 콘에 연결됩니다. 러너 본체는 일반적으로 ZG30 및 ZG20MnSi 재질로 제작되며, 체적 손실을 줄이기 위해 대부분 구형입니다. 러너 본체의 구체적인 구조는 릴레이의 배치 위치와 작동 메커니즘의 형태에 따라 달라집니다. 메인 샤프트와 연결될 때, 커플링 나사는 축 방향 힘만 받고, 토크는 조인트 표면의 반경 방향을 따라 분포된 원통형 핀에 의해 전달됩니다.
작동 메커니즘
작동 프레임과의 직선 연결:
1. 블레이드 각도가 중간 위치에 있을 때, 암은 수평이고 연결봉은 수직입니다.
2. 회전하는 암과 블레이드는 원통형 핀을 사용하여 토크를 전달하고, 방사형 위치는 스냅 링에 의해 결정됩니다.
3. 연결봉은 내측 연결봉과 외측 연결봉으로 구분되어 힘이 고르게 분산됩니다.
4. 작동 프레임에는 귀 손잡이가 있어 조립 시 조정이 편리합니다. 귀 손잡이와 작동 프레임의 맞닿는 면은 리미트 핀으로 고정되어 있어 귀 손잡이 고정 시 연결봉이 끼는 것을 방지합니다.
5. 작동 프레임은 "I"자 형태를 채택했습니다. 대부분 4~6개의 블레이드를 갖춘 소형 및 중형 유닛에 사용됩니다.
작동 프레임이 없는 직선 연결 메커니즘: 1. 작동 프레임이 취소되고 연결봉과 회전 암이 릴레이 피스톤에 의해 직접 구동됩니다. 대형 단위.
작동 프레임이 있는 사선 연결 메커니즘: 1. 블레이드 회전 각도가 중간 위치에 있을 때 스위블 암과 커넥팅 로드의 경사 각도가 커집니다. 2. 릴레이의 스트로크가 증가하고 런너에 블레이드가 더 많아집니다.
러너 룸
러너 챔버는 글로벌 강판 용접 구조로 제작되었으며, 중앙의 캐비테이션 발생 가능 부분은 스테인리스강으로 제작되어 캐비테이션 저항성을 향상시켰습니다. 러너 챔버는 충분한 강성을 갖추고 있어 장치 작동 시 러너 블레이드와 러너 챔버 사이의 균일한 간극 요건을 충족합니다. 당사 공장은 제조 공정에 완전한 가공 방식을 적용하고 있습니다. A. CNC 수직 선반 가공, B. 프로파일링 가공. 드래프트 튜브의 직선 원뿔 부분은 강판으로 라이닝 처리되어 공장에서 성형 후 현장에서 조립됩니다.
게시 시간: 2022년 9월 26일
