Een waterturbine is een machine die de potentiële energie van water omzet in mechanische energie. Door deze machine te gebruiken om een generator aan te drijven, kan de waterenergie worden omgezet in
Elektriciteit Dit is de hydrogeneratorset.
Moderne waterturbines kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën, afhankelijk van het principe van waterstroming en structurele kenmerken.
Een ander type turbine dat zowel de kinetische energie als de potentiële energie van water benut, is een impactturbine.
Tegenaanval
Het water dat uit het bovenstroomse reservoir wordt aangezogen, stroomt eerst naar de wateromleidingskamer (slakkenhuis) en stroomt vervolgens via de geleidingsvaan in het gebogen kanaal van het schoepenwiel.
De waterstroom veroorzaakt een reactiekracht op de bladen, waardoor de waaier gaat draaien. Hierbij wordt de waterenergie omgezet in mechanische energie en wordt het water dat uit de waaier stroomt, afgevoerd via de zuigbuis.
Stroomafwaarts.
De impactturbine bestaat voornamelijk uit Francis-stroming, schuine stroming en axiale stroming. Het belangrijkste verschil is de structuur van de geleider.
(1) De Francis-loper bestaat over het algemeen uit 12-20 gestroomlijnde, gedraaide bladen en hoofdcomponenten zoals de wielkroon en de onderste ring.
Dit type turbine is geschikt voor in- en uitstroom, heeft een groot bereik aan toepasbare waterhoogtes, een klein volume en lage kosten en wordt veel gebruikt bij hoge waterhoogtes.
Axiale stroming wordt onderverdeeld in propellers en roterende turbines. De eerste heeft een vast blad, terwijl de laatste een roterend blad heeft. Axiale turbines bestaan doorgaans uit 3-8 bladen, een rotorhuis, een afvoerconus en andere hoofdcomponenten. De waterdoorlaatcapaciteit van dit type turbine is groter dan die van Francis-turbines. Voor de schoepenturbine geldt: omdat het blad van positie kan veranderen met de belasting, heeft deze een hoge efficiëntie bij grote belastingsveranderingen. De anticavitatieprestaties en de sterkte van de turbine zijn slechter dan die van de gemengde turbine, en de constructie is ook complexer. Over het algemeen is deze turbine geschikt voor lage en gemiddelde waterhoogtes van 10.
(2) De functie van de waterafleidingskamer is om ervoor te zorgen dat het water gelijkmatig in het watergeleidingsmechanisme stroomt, het energieverlies van het watergeleidingsmechanisme te verminderen en het waterrad te verbeteren.
Machine-efficiëntie. Voor grote en middelgrote turbines met een waterkolom erboven wordt vaak een metalen spiraal met een cirkelvormige doorsnede gebruikt.
(3) Het watergeleidingsmechanisme is over het algemeen gelijkmatig rond de geleider aangebracht, met een bepaald aantal gestroomlijnde geleideschoepen en hun roterende mechanismen, enz.
De functie van de compositie is om de waterstroom gelijkmatig in de geleider te geleiden en door de opening van de geleideschoep aan te passen, de overloop van de turbine te veranderen om deze aan te passen aan de
De eisen voor het aanpassen en veranderen van de generatorbelasting kunnen ook een rol spelen bij het afsluiten van water wanneer ze allemaal gesloten zijn.
(4) Trekbuis: Omdat een deel van de resterende energie in de waterstroom bij de uitlaat van de goot niet wordt gebruikt, is de functie van de trekbuis om de resterende energie terug te winnen.
Een deel van de energie wordt gebruikt om het water stroomafwaarts af te voeren. Kleine turbines gebruiken over het algemeen rechte kegelvormige trekbuizen, die een hoog rendement hebben, maar grote en middelgrote turbines zijn...
De waterleidingen kunnen niet erg diep worden gegraven, daarom worden er bochtige waterleidingen gebruikt.
Verder zijn er nog buisturbines, schuinstroomturbines, omkeerbare pompturbines, etc. in de impactturbine opgenomen.
Impactturbine:
Dit type turbine maakt gebruik van de impactkracht van snelstromend water om de turbine te laten draaien. Het meest voorkomende type is het emmertype.
Emmerturbines worden over het algemeen gebruikt in de bovengenoemde waterkrachtcentrales met hoge opvoerhoogte. De werkende onderdelen ervan omvatten voornamelijk aquaducten, sproeiers en sproeiers.
Naald, waterrad en voluut, enz., zijn voorzien van vele massieve lepelvormige wateremmers aan de buitenrand van het waterrad. Het rendement van deze turbine varieert afhankelijk van de belasting.
De verandering is klein, maar de waterdoorlaatcapaciteit wordt beperkt door de nozzle, die veel kleiner is dan de radiale axiale stroming. Om de waterdoorlaatcapaciteit te verbeteren, moet de output worden verhoogd en
Om de efficiëntie te verbeteren is de grootschalige wateremmerturbine veranderd van een horizontale as naar een verticale as, en is er van een turbine met één sproeier overgestapt op een turbine met meerdere sproeiers.
3. Inleiding tot de structuur van de reactieturbine
Het begraven deel, inclusief het slakkenhuis, de zittingring, de zuigbuis, enz., is volledig begraven in de betonnen fundering. Het maakt deel uit van de waterafleiding en overloop van de unit.
Volute
Het slakkenhuis is verdeeld in een betonnen en een metalen slakkenhuis. Installaties met een waterhoogte van minder dan 40 meter gebruiken meestal een betonnen slakkenhuis. Voor turbines met een waterhoogte van meer dan 40 meter worden doorgaans metalen slakkenhuizen gebruikt vanwege de vereiste stevigheid. Het metalen slakkenhuis biedt de voordelen van hoge sterkte, gemakkelijke verwerking, eenvoudige civiele constructie en een gemakkelijke aansluiting op de waterleiding van de energiecentrale.
Er zijn twee soorten metalen voluten: gelaste en gegoten.
Voor grote en middelgrote impactturbines met een waterkolom van ongeveer 40-200 meter worden meestal stalen plaatgelaste spiralen gebruikt. Voor het gemak van het lassen wordt de spiraal vaak verdeeld in meerdere conische secties. Elke sectie is cirkelvormig en de staartsectie van de spiraal is ovaal. De sectie wordt kleiner en krijgt een ovale vorm om met de zittingring te lassen. Elk conisch segment wordt gevormd door een plaatwalsmachine.
In kleine Francis-turbines worden vaak gietijzeren slakkenhuizen gebruikt die in één geheel worden gegoten. Voor turbines met een hoge opvoerhoogte en een grote capaciteit wordt meestal een gegoten stalen slakkenhuis gebruikt, waarbij het slakkenhuis en de zittingring in één geheel worden gegoten.
Het onderste gedeelte van het slakkenhuis is voorzien van een aftapkraan om het verzamelde water tijdens onderhoudswerkzaamheden af te voeren.
Zittingsring
De zittingring is het basisonderdeel van de impactturbine. Naast het dragen van de waterdruk draagt deze ook het gewicht van de gehele unit en het beton van de unitsectie, waardoor voldoende sterkte en stijfheid vereist is. Het basismechanisme van de zittingring bestaat uit een bovenring, een onderring en een vaste geleideschoep. De vaste geleideschoep is de dragende zittingring, de steun die de axiale belasting overbrengt en het stromingsoppervlak. Tegelijkertijd is het een belangrijk referentiepunt in de assemblage van de hoofdcomponenten van de turbine en is het een van de eerste geïnstalleerde onderdelen. Daarom moet het voldoende sterkte en stijfheid hebben en tegelijkertijd goede hydraulische prestaties leveren.
De zittingring is zowel een dragend als doorstromend onderdeel. Daarom heeft het doorstroomoppervlak een gestroomlijnde vorm, wat zorgt voor minimaal hydraulisch verlies.
De zittingring heeft over het algemeen drie structurele vormen: een enkele pilaarvorm, een semi-integrale vorm en een integrale vorm. Voor Francis-turbines wordt meestal een integrale zittingring gebruikt.
Trekbuis en funderingsring
De trekbuis maakt deel uit van de stromingsdoorgang van de turbine. Er zijn twee soorten: rechte, conische en gebogen. Een gebogen trekbuis wordt over het algemeen gebruikt in grote en middelgrote turbines. De funderingsring is het basisonderdeel dat de zittingring van de Francisturbine verbindt met het inlaatgedeelte van de trekbuis en is ingebed in het beton. De onderste ring van de loper roteert erin.
Watergeleidingsstructuur
De functie van het watergeleidingsmechanisme van de waterturbine is het vormen en veranderen van het circulatievolume van de waterstroom die de turbine instroomt. De roterende regeling met meerdere geleideschoepen met goede prestaties zorgt ervoor dat de waterstroom gelijkmatig langs de omtrek binnenstroomt met een klein energieverlies bij verschillende stroomsnelheden. Zorg ervoor dat de turbine goede hydraulische eigenschappen heeft, pas de stroom aan om het vermogen van de eenheid te veranderen, sluit de waterstroom af en stop de rotatie van de eenheid tijdens normale en accidentele uitschakeling. Grote en middelgrote watergeleidingsmechanismen kunnen worden onderverdeeld in cilindrisch, conisch (bolvormige en schuine turbines) en radiaal (volledig doordringende turbines), afhankelijk van de aspositie van de geleideschoepen. Het watergeleidingsmechanisme bestaat voornamelijk uit geleideschoepen, bedieningsmechanismen voor geleideschoepen, ringvormige componenten, asbussen, afdichtingen en andere componenten.
Structuur van het geleideschoepenmechanisme.
De ringvormige onderdelen van het watergeleidingsmechanisme omvatten een onderste ring, een bovenste deksel, een steundeksel, een regelring, een lagerbeugel, een axiaallagerbeugel, enz. Ze hebben complexe krachten en hoge productievereisten.
Onderste ring
De onderste ring is een plat ringvormig onderdeel dat aan de zittingring is bevestigd. De meeste van deze ringen zijn gegoten en gelast. Vanwege de beperkte transportomstandigheden in grote units, kan deze in twee helften of een combinatie van meerdere bladen worden verdeeld. Voor energiecentrales met sedimentslijtage worden bepaalde antislijtagemaatregelen genomen aan het oppervlak van de stroming. Momenteel worden antislijtageplaten voornamelijk op de kopse kanten geïnstalleerd, en de meeste daarvan zijn gemaakt van roestvrij staal (0Cr13Ni5Mn). Als de onderste ring en de boven- en onderkant van de leidschoep met rubber worden afgedicht, moet er een staartgroef of een rubberen afdichtingsgroef van het type drukplaat op de onderste ring zitten. Onze fabriek gebruikt voornamelijk een messing afdichtingsplaat. Het gat in de as van de leidschoep op de onderste ring moet concentrisch zijn met het bovendeksel. Het bovendeksel en de onderste ring worden vaak gebruikt voor dezelfde boring van de middelgrote en kleine units. De grote units worden nu direct in onze fabriek geboord met een CNC-boormachine.
Regelkring
De bedieningsring is een ringvormig onderdeel dat de kracht van het relais overbrengt en de leischoep door het overbrengingsmechanisme laat roteren.
Geleidevin
Leischoepen hebben tegenwoordig vaak twee standaard bladvormen: symmetrisch en asymmetrisch. Symmetrische leischoepen worden over het algemeen gebruikt in turbines met een hoge specifieke snelheid en een onvolledige wikkelhoek van het slakkenhuis; asymmetrische leischoepen worden over het algemeen gebruikt in slakkenhuizen met een volledige wikkelhoek en werken met een lage specifieke snelheid en een grote opening. Ze worden gebruikt in turbines met een hoge en gemiddelde specifieke snelheid en Francis-turbines. De (cilindrische) leischoepen worden over het algemeen in hun geheel gegoten, en in grote eenheden worden ook gietgelaste constructies gebruikt.
De geleideschoep is een belangrijk onderdeel van het watergeleidingsmechanisme en speelt een sleutelrol bij het vormen en veranderen van het watercirculatievolume dat de geleider binnenkomt. De geleideschoep bestaat uit twee delen: het lichaam van de geleideschoep en de diameter van de as van de geleideschoep. Over het algemeen wordt het volledige gietstuk gebruikt, en grootschalige eenheden maken ook gebruik van gietlassen. De materialen zijn over het algemeen ZG30 en ZG20MnSi. Om de flexibele rotatie van de geleideschoep te garanderen, moeten de bovenste, middelste en onderste assen van de geleideschoep concentrisch zijn, mag de radiale uitslag niet groter zijn dan de helft van de diametertolerantie van de centrale as, en mag de toegestane fout van het kopvlak van de geleideschoep, dat niet loodrecht op de as staat, niet groter zijn dan 0,15/1000. Het profiel van het stromingsoppervlak van de geleideschoep heeft direct invloed op het watercirculatievolume dat de geleider binnenkomt. De kop en staart van de geleideschoep zijn over het algemeen gemaakt van roestvrij staal om de cavitatieweerstand te verbeteren.
Geleidevleugelbus en geleidevleugelaandrukinrichting
De geleideschoepbus is een onderdeel dat de diameter van de centrale as op de geleideschoep fixeert. De structuur ervan hangt af van het materiaal, de afdichting en de hoogte van de bovenkap. De bus heeft meestal de vorm van een integrale cilinder en is bij grote eenheden meestal gesegmenteerd, wat als voordeel heeft dat de speling zeer goed te regelen is.
De stuwkracht van de geleideschoep voorkomt dat de geleideschoep opwaarts drijft onder invloed van waterdruk. Wanneer de geleideschoep het eigen gewicht van de geleideschoep overschrijdt, komt de geleideschoep omhoog, botst tegen de bovenkap en oefent kracht uit op de drijfstang. De stuwplaat is doorgaans van aluminiumbrons.
Geleidevinafdichting
De geleideschoep heeft drie afdichtingsfuncties: ten eerste het verminderen van energieverlies, ten tweede het verminderen van luchtlekkage tijdens fasemodulatie, en ten derde het verminderen van cavitatie. Geleideschoepafdichtingen worden onderverdeeld in hoogte- en eindafdichtingen.
In het midden en de onderkant van de schachtdiameter van de leischoep zitten afdichtingen. Wanneer de schachtdiameter is afgedicht, is de waterdruk tussen de afdichtring en de schachtdiameter van de leischoep goed afgedicht. Daarom zitten er drainagegaten in de huls. De afdichting van de onderste schachtdiameter dient voornamelijk om het binnendringen van sediment en slijtage van de schachtdiameter te voorkomen.
Er zijn veel soorten transmissiemechanismen met leischoepen, waarvan er twee veelgebruikt zijn. De eerste is het type met vorkkop, dat een goede spanningsconditie heeft en geschikt is voor grote en middelgrote units. De tweede is het type met oorhendel, dat zich vooral kenmerkt door een eenvoudige constructie en meer geschikt is voor kleine en middelgrote units.
Het overbrengingsmechanisme van de oorhendel bestaat hoofdzakelijk uit de leischoepenarm, verbindingsplaat, halve splitsleutel, breekpen, asbus, einddeksel, oorhendel, drijfstangpen van de draaibus, enz. De kracht is niet goed, maar de structuur is eenvoudig en daarom geschikter voor kleine en middelgrote eenheden.
Vork aandrijfmechanisme
Het overbrengingsmechanisme van de vorkkop bestaat hoofdzakelijk uit de geleideschoepenarm, verbindingsplaat, vorkkop, vorkkoppen, verbindingsschroef, moer, halve sleutel, breekpen, asbus, einddeksel en compensatiering, enz.
De geleideschoepenarm en de geleideschoep zijn met een splitsleutel verbonden om het bedieningsmoment direct over te brengen. Op de geleideschoepenarm is een eindkap gemonteerd, en de geleideschoep is met een stelschroef aan de eindkap opgehangen. Door het gebruik van een splitsleutel beweegt de geleideschoep op en neer bij het verstellen van de speling tussen de boven- en onderkant van het geleideschoepenlichaam, terwijl de posities van andere transmissieonderdelen niet worden beïnvloed.
In het gaffelkopoverbrengingsmechanisme zijn de geleideschoepenarm en de verbindingsplaat voorzien van breekpennen. Als de geleideschoepen door vreemde voorwerpen vastlopen, neemt de bedieningskracht van de betreffende transmissieonderdelen sterk toe. Bij een spanningstoename tot 1,5 keer worden eerst de breekpennen doorgeknipt. Bescherm andere transmissieonderdelen tegen beschadiging.
Bovendien kan bij de verbinding tussen de verbindingsplaat of de regelring en de gaffelkop een compensatiering worden gemonteerd om de verbindingsschroef horizontaal te houden. De schroefdraad aan beide uiteinden van de verbindingsschroef is respectievelijk links- en rechtsdraaiend, zodat de lengte van de verbindingsstang en de opening van de leischoep tijdens de montage kunnen worden aangepast.
Draaiend onderdeel
Het roterende deel bestaat hoofdzakelijk uit een loper, een hoofdas, een lager en een afdichting. De loper wordt gemonteerd en gelast door de bovenkroon, de onderring en de bladen. De meeste turbinehoofdassen zijn gegoten. Er zijn vele soorten geleidingslagers. Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden van de energiecentrale zijn er verschillende soorten lagers, zoals watersmering, dunne oliesmering en droge oliesmering. Over het algemeen worden in de energiecentrale meestal dunne oliecilinder- of bloklagers gebruikt.
Francis hardloper
De Francis-loopring bestaat uit een bovenkroon, bladen en een onderring. De bovenkroon is meestal voorzien van een antilekring om waterlekkage te verminderen en een drukontlasting om de axiale waterdruk te verminderen. De onderring is eveneens voorzien van een antilekinrichting.
Axiale loopbladen
Het blad van de axiale geleider (het belangrijkste onderdeel voor energieomzetting) bestaat uit twee delen: de romp en het draaipunt. Deze worden afzonderlijk gegoten en na bewerking gecombineerd met mechanische onderdelen zoals schroeven en pennen. (Over het algemeen is de diameter van de geleider meer dan 5 meter.) De productie vindt doorgaans plaats in ZG30 en ZG20MnSi. Het aantal bladen van de geleider is doorgaans 4, 5, 6 en 8.
Hardloper lichaam
Het looplichaam is voorzien van alle schoepen en het bedieningsmechanisme. Het bovenste deel is verbonden met de hoofdas en het onderste deel met de afvoerkegel, die een complexe vorm heeft. Het looplichaam is meestal gemaakt van ZG30 en ZG20MnSi. De vorm is meestal bolvormig om volumeverlies te beperken. De specifieke structuur van het looplichaam is afhankelijk van de positie van het relais en de vorm van het bedieningsmechanisme. In verbinding met de hoofdas draagt de koppelschroef alleen de axiale kracht, en het koppel wordt gedragen door de cilindrische pennen die verdeeld zijn over de radiale richting van het verbindingsoppervlak.
Bedieningsmechanisme
Rechte koppeling met bedieningsframe:
1. Wanneer de hoek van het blad in de middelste stand staat, staat de arm horizontaal en de verbindingsstang verticaal.
2. De roterende arm en het blad gebruiken cilindrische pennen om het koppel over te brengen, en de radiale positie wordt gepositioneerd door de borgring.
3. De drijfstang is verdeeld in een binnen- en buitendrijfstang, en de kracht wordt gelijkmatig verdeeld.
4. Het bedieningsframe is voorzien van een oorhendel, wat handig is voor het verstellen tijdens de montage. De aansluitende kopse kant van de oorhendel en het bedieningsframe wordt begrensd door een borgpen om te voorkomen dat de verbindingsstang vastloopt wanneer de oorhendel is bevestigd.
5. Het bedieningsframe heeft de I-vorm. De meeste worden gebruikt in kleine en middelgrote units met 4 tot 6 bladen.
Rechtstreeks koppelingsmechanisme zonder bedieningsframe: 1. Het bedieningsframe vervalt en de drijfstang en de draaiarm worden rechtstreeks aangedreven door de relaiszuiger. in grote eenheden.
Schuin verbindingsmechanisme met bedieningsframe: 1. Wanneer de rotatiehoek van het blad in de middelste stand staat, hebben de zwenkarm en de verbindingsstang een grote hellingshoek. 2. De slag van het relais wordt vergroot en in de geleider met meer bladen.
Loper kamer
De geleiderkamer is een gelaste stalen plaatconstructie en de cavitatiegevoelige delen in het midden zijn gemaakt van roestvrij staal om de cavitatiebestendigheid te verbeteren. De geleiderkamer is voldoende stijf om te voldoen aan de eis van een gelijkmatige speling tussen de geleiderbladen en de geleiderkamer wanneer de unit draait. Onze fabriek heeft een complete verwerkingsmethode ontwikkeld in het productieproces: A. CNC-bewerking op verticale draaibanken. B. Profielbewerking. Het rechte conische gedeelte van de trekbuis is bekleed met stalen platen, in de fabriek gevormd en ter plaatse geassembleerd.
Plaatsingstijd: 26-09-2022
