Turbina wodna to maszyna, która zamienia energię potencjalną wody na energię mechaniczną. Używając tej maszyny do napędzania generatora, energia wody może być przekształcana w
Prąd To jest hydrozespół generatora.
Nowoczesne turbiny hydrauliczne można podzielić na dwie kategorie ze względu na zasadę przepływu wody i cechy konstrukcyjne.
Innym rodzajem turbiny wykorzystującej zarówno energię kinetyczną, jak i energię potencjalną wody jest turbina uderzeniowa.
Kontratak
Woda pobierana ze zbiornika górnego przepływa najpierw do komory rozdzielczej (spirali), a następnie wpływa do zakrzywionego kanału łopatki wirnika przez łopatkę kierującą.
Przepływ wody wywołuje siłę reakcji na łopatki, która wprawia wirnik w ruch obrotowy. W tym momencie energia wody przekształca się w energię mechaniczną, a woda wypływająca z wirnika jest odprowadzana przez rurę ssącą.
W dół rzeki.
Turbina udarowa wykorzystuje głównie przepływ Francisa, przepływ skośny i przepływ osiowy. Główną różnicą jest inna konstrukcja wirnika.
(1) Koło zębate Francisa składa się zazwyczaj z 12–20 opływowych, skręconych łopatek i głównych elementów, takich jak korona koła i dolny pierścień.
Ten typ turbiny z dopływem i odpływem osiowym ma szeroki zakres stosowalnych wysokości podnoszenia, małą objętość i niski koszt, jest szeroko stosowany w miejscach, gdzie wysokość podnoszenia jest duża.
Przepływ osiowy dzieli się na śmigłowy i obrotowy. Pierwszy z nich ma łopatki stałe, a drugi obrotowe. Wirnik osiowy składa się zazwyczaj z 3-8 łopatek, korpusu wirnika, stożka spustowego i innych głównych elementów. Wydajność przepływu wody przez ten typ turbiny jest większa niż w przypadku przepływu Francisa. W przypadku turbiny łopatkowej, ponieważ łopatki mogą zmieniać swoje położenie wraz z obciążeniem, turbina charakteryzuje się wysoką sprawnością w zakresie dużych zmian obciążenia. Właściwości antykawitacyjne i wytrzymałość turbiny są gorsze niż w przypadku turbiny o przepływie mieszanym, a jej konstrukcja jest bardziej złożona. Generalnie nadaje się do pracy w niskim i średnim zakresie ciśnienia wody (10°C).
(2) Funkcją komory rozdzielczej wody jest zapewnienie równomiernego przepływu wody do mechanizmu prowadzącego wodę, zmniejszenie strat energii mechanizmu prowadzącego wodę i ulepszenie koła wodnego.
Sprawność maszyny. W przypadku dużych i średnich turbin z ciśnieniem wody powyżej, często stosuje się metalową spiralę o przekroju okrągłym.
(3) Mechanizm prowadzenia wody jest na ogół równomiernie rozmieszczony wokół wirnika, z pewną liczbą opływowych łopatek kierowniczych i ich mechanizmów obrotowych itp.
Funkcją kompozycji jest równomierne kierowanie strumienia wody do wirnika oraz poprzez regulację otwarcia łopatki kierującej, zmiana nadmiaru przepływu turbiny, aby dostosować go do
Wymagania dotyczące regulacji i zmiany obciążenia generatora mogą również pełnić rolę uszczelnienia wodnego, gdy wszystkie z nich są zamknięte.
(4) Rura ssąca: Ponieważ część pozostałej energii w przepływie wody na wylocie kanału nie jest wykorzystywana, funkcją rury ssącej jest odzyskiwanie
Część energii odprowadza wodę w dół. Małe turbiny zazwyczaj wykorzystują rury ssące o prostym stożku, które charakteryzują się wysoką sprawnością, ale duże i średnie turbiny…
Rury wodociągowe nie mogą być kopane zbyt głęboko, dlatego stosuje się rury wygięte w łuk.
Ponadto w turbinie uderzeniowej występują turbiny rurowe, turbiny o przepływie skośnym, turbiny pompowe odwracalne itp.
Turbina udarowa:
W tym typie turbiny do obracania turbiny wykorzystuje się siłę uderzenia strumienia wody o dużej prędkości. Najczęściej spotykanym typem turbiny jest turbina kubełkowa.
Turbiny łopatkowe są zazwyczaj stosowane w elektrowniach wodnych o wysokim spadzie. Ich części robocze obejmują głównie akwedukty, dysze i zraszacze.
Igła, koło wodne i spirala itp. są wyposażone w wiele solidnych, łyżeczkowatych wiader na wodę na zewnętrznej krawędzi koła wodnego. Sprawność tej turbiny zmienia się w zależności od obciążenia.
Zmiana jest niewielka, ale wydajność przepływu wody jest ograniczona przez dyszę, która jest znacznie mniejsza niż przepływ promieniowo-osiowy. Aby poprawić wydajność przepływu wody, należy zwiększyć wydajność i…
Aby zwiększyć wydajność, w dużej turbinie wodnej zmieniono oś z poziomej na pionową, a także rozwinięto ją z pojedynczej dyszy na wielodyszową.
3. Wprowadzenie do budowy turbiny reakcyjnej
Część zakopana, w tym spirala, pierścień osadczy, rura ssąca itp., jest zakopana w betonowym fundamencie. Stanowi ona część układu odprowadzania wody i przelewu.
Spirala
Spirala dzieli się na spiralę betonową i metalową. Jednostki o wysokości podnoszenia do 40 metrów najczęściej wykorzystują spiralę betonową. W przypadku turbin o wysokości podnoszenia powyżej 40 metrów, ze względu na konieczność zapewnienia wytrzymałości, zazwyczaj stosuje się spirale metalowe. Spirala metalowa charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, wygodą obróbki, prostotą konstrukcji i łatwością połączenia z rurociągiem doprowadzającym wodę do elektrowni.
Istnieją dwa rodzaje metalowych korpusów spiralnych: spawane i odlewane.
W przypadku dużych i średnich turbin udarowych o wysokości podnoszenia wody wynoszącej około 40–200 metrów, najczęściej stosuje się spawane spirale z blachy stalowej. Dla ułatwienia spawania spirala jest często dzielona na kilka stożkowych sekcji, z których każda ma kształt okrągły, a tylna część spirali jest zmniejszana i przekształcana w owalny kształt do spawania z pierścieniem osadczym. Każdy stożkowy segment jest walcowany na walcarce do blach.
W małych turbinach Francisa często stosuje się żeliwne spirale odlewane w całości. W turbinach o dużym spadzie i dużej wydajności zazwyczaj stosuje się spiralę ze staliwa, a spirala i pierścień osadczy są odlewane w jedną całość.
Najniższa część spirali wyposażona jest w zawór spustowy służący do odprowadzenia nagromadzonej wody podczas prac konserwacyjnych.
Pierścień siedziska
Pierścień osadczy jest podstawową częścią turbiny udarowej. Oprócz przenoszenia ciśnienia wody, dźwiga on również ciężar całego zespołu oraz betonu sekcji zespołu, dlatego wymaga odpowiedniej wytrzymałości i sztywności. Podstawowy mechanizm pierścienia osadczego składa się z pierścienia górnego, pierścienia dolnego oraz nieruchomej łopatki kierowniczej. Nieruchoma łopatka kierownicza stanowi podporę pierścienia osadczego, podporę przenoszącą obciążenie osiowe oraz powierzchnię przepływu. Jednocześnie jest ona głównym elementem referencyjnym w montażu głównych podzespołów turbiny i jest jedną z najwcześniej montowanych części. Dlatego musi mieć odpowiednią wytrzymałość i sztywność, a jednocześnie powinna charakteryzować się dobrą wydajnością hydrauliczną.
Pierścień osadczy jest jednocześnie częścią nośną i częścią przepływową, dlatego powierzchnia przepływowa ma opływowy kształt, co zapewnia minimalne straty hydrauliczne.
Pierścień osadczy występuje zazwyczaj w trzech formach konstrukcyjnych: w kształcie pojedynczego słupa, w kształcie półzintegrowanym i w kształcie integralnym. W turbinach Francisa zazwyczaj stosuje się pierścień osadczy o konstrukcji integralnej.
Rura ssąca i pierścień fundamentowy
Rura ssąca jest częścią kanału przepływowego turbiny i występuje w dwóch rodzajach: prostej, stożkowej i zakrzywionej. Zakrzywiona rura ssąca jest zazwyczaj stosowana w turbinach dużej i średniej wielkości. Pierścień fundamentowy to podstawowa część, która łączy pierścień osadczy turbiny Francisa z sekcją wlotową rury ssącej i jest osadzona w betonie. Dolny pierścień wirnika obraca się w nim.
Struktura przewodnika wodnego
Funkcją mechanizmu kierującego wodą turbiny wodnej jest kształtowanie i zmiana objętości cyrkulacji strumienia wody wpływającego do wirnika. Zastosowano obrotowy, wielołopatkowy układ sterowania o dobrej wydajności, aby zapewnić równomierny przepływ wody wzdłuż obwodu, z niewielką stratą energii przy różnych prędkościach przepływu. Należy upewnić się, że turbina ma dobre właściwości hydrauliczne, wyregulować przepływ, aby zmienić wydajność jednostki, uszczelnić przepływ wody i zatrzymać obrót jednostki podczas normalnego i awaryjnego wyłączenia. Duże i średnie mechanizmy kierujące wodą można podzielić na cylindryczne, stożkowe (turbiny gruszkowe i o przepływie skośnym) i promieniowe (turbiny o pełnym przepływie) w zależności od położenia osi łopatek kierujących. Mechanizm kierujący wodą składa się głównie z łopatek kierujących, mechanizmów sterujących łopatkami kierującymi, elementów pierścieniowych, tulei wału, uszczelnień i innych elementów.
Budowa urządzenia kierującego.
Pierścieniowe elementy mechanizmu prowadzenia wody obejmują pierścień dolny, pokrywę górną, pokrywę podporową, pierścień sterujący, wspornik łożyska, wspornik łożyska oporowego itd. Wiążą się one ze złożonymi siłami i wysokimi wymaganiami produkcyjnymi.
Dolny pierścień
Dolny pierścień to płaska część pierścieniowa przymocowana do pierścienia osadowego, z których większość jest wykonana metodą odlewania i spawania. Ze względu na ograniczenia warunków transportu w dużych jednostkach, może być on podzielony na dwie połowy lub kombinację większej liczby płatków. W elektrowniach z osadowym zużyciem, podejmowane są pewne środki przeciwzużyciowe na powierzchni przepływu. Obecnie płyty przeciwzużyciowe są instalowane głównie na powierzchniach końcowych, a większość z nich wykorzystuje stal nierdzewną 0Cr13Ni5Mn. Jeśli dolny pierścień oraz górna i dolna powierzchnia końcowa łopatki kierowniczej są uszczelnione gumą, na dolnym pierścieniu powinien znajdować się rowek ogonowy lub rowek uszczelnienia gumowego typu płyty dociskowej. Nasza fabryka używa głównie mosiężnych płyt uszczelniających. Otwór wału łopatki kierowniczej w dolnym pierścieniu powinien być koncentryczny z górną pokrywą. Górna pokrywa i dolny pierścień są często używane do tego samego rozwiercania średnich i małych jednostek. Duże jednostki są obecnie rozwiercane bezpośrednio za pomocą wytaczarki CNC w naszej fabryce.
Pętla sterowania
Pierścień sterujący to pierścieniowa część, która przenosi siłę przekaźnika i obraca łopatkę kierowniczą poprzez mechanizm przekładni.
Łopatka kierująca
Obecnie łopatki kierownicze często mają dwa standardowe kształty piór: symetryczny i asymetryczny. Symetryczne łopatki kierownicze są zazwyczaj stosowane w turbinach o przepływie osiowym o wysokiej prędkości właściwej i niepełnym kącie opasania spirali; asymetryczne łopatki kierownicze są zazwyczaj stosowane w turbinach o pełnym kącie opasania i pracują z przepływem osiowym o niskiej prędkości właściwej i dużym otworem. Łopatki kierownicze (cylindryczne) są zazwyczaj odlewane w całości, a w dużych jednostkach stosuje się również konstrukcje odlewane spawane.
Łopatka kierująca jest ważną częścią mechanizmu prowadzenia wody, który odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu i zmianie objętości cyrkulacji wody wpływającej do kanału. Łopatka kierująca składa się z dwóch części: korpusu łopatki kierującej i średnicy wałka łopatki kierującej. Zazwyczaj stosuje się cały odlew, a w przypadku dużych jednostek stosuje się również spawanie odlewów. Materiały to zazwyczaj ZG30 i ZG20MnSi. Aby zapewnić elastyczny obrót łopatki kierującej, górny, środkowy i dolny wałek łopatki kierującej powinny być współśrodkowe, wychylenie promieniowe nie powinno być większe niż połowa tolerancji średnicy wałka centralnego, a dopuszczalny błąd odchylenia powierzchni czołowej łopatki kierującej od osi nie powinien przekraczać 0,15/1000. Profil powierzchni przepływu łopatki kierującej bezpośrednio wpływa na objętość cyrkulacji wody wpływającej do kanału. Głowica i ogon łopatki kierującej są zazwyczaj wykonane ze stali nierdzewnej w celu poprawy odporności na kawitację.
Tuleja łopatki kierującej i urządzenie oporowe łopatki kierującej
Tuleja łopatki kierowniczej to element ustalający średnicę wału centralnego na łopatce kierowniczej, a jej konstrukcja jest związana z materiałem, uszczelnieniem i wysokością pokrywy górnej. Zazwyczaj ma ona formę integralnego cylindra, a w dużych jednostkach jest najczęściej segmentowana, co zapewnia bardzo dobrą regulację szczeliny.
Urządzenie oporowe łopatki kierowniczej zapobiega jej unoszeniu się w górę pod wpływem ciśnienia wody. Gdy łopatka kierownicza przekroczy ciężar własny, unosi się, uderzając w górną pokrywę i oddziałując na siłę działającą na korbowód. Płytka oporowa jest zazwyczaj wykonana z brązu aluminiowego.
Uszczelnienie łopatki kierującej
Łopatka kierująca spełnia trzy funkcje uszczelniające: pierwsza to redukcja strat energii, druga to redukcja wycieków powietrza podczas modulacji fazy, a trzecia to redukcja kawitacji. Uszczelnienia łopatek kierujących dzielą się na uszczelnienia górne i końcowe.
Uszczelnienia znajdują się w środkowej i dolnej części wału łopatki kierującej. Uszczelnienie wału zapewnia szczelne uszczelnienie ciśnienia wody między pierścieniem uszczelniającym a średnicą wału łopatki kierującej. W związku z tym w tulei znajdują się otwory drenażowe. Uszczelnienie dolnej części wału ma na celu przede wszystkim zapobieganie przedostawaniu się osadów i zużyciu wału.
Istnieje wiele rodzajów mechanizmów przekładni łopatkowej, z czego dwa są powszechnie stosowane. Pierwszy to typ z głowicą widełkową, który charakteryzuje się dobrą odpornością na obciążenia i jest odpowiedni do dużych i średnich jednostek. Drugi to typ z uchwytem usznym, który charakteryzuje się przede wszystkim prostą konstrukcją i jest bardziej odpowiedni do małych i średnich jednostek.
Mechanizm przeniesienia napędu z uchwytem usznym składa się głównie z ramienia łopatki prowadzącej, płyty łączącej, klina rozdzielającego, sworznia ścinanego, tulei wału, pokrywy końcowej, uchwytu usznego, sworznia korbowodu z tuleją obrotową itp. Siła nie jest dobra, ale konstrukcja jest prosta, więc lepiej nadaje się do małych i średnich jednostek.
Mechanizm napędowy wideł
Mechanizm przekładni głowicy widełkowej składa się głównie z ramienia łopatki kierującej, płyty łączącej, głowicy widełkowej, sworznia głowicy widełkowej, śruby łączącej, nakrętki, półklina, sworznia ścinanego, tulei wału, pokrywy końcowej i pierścienia kompensacyjnego itp.
Ramię i łopatka kierownicza są połączone wpustem klinowym, co umożliwia bezpośrednie przenoszenie momentu obrotowego. Na ramieniu łopatki kierowniczej zamontowana jest pokrywa końcowa, a łopatka kierownicza jest zawieszona na niej za pomocą śruby regulacyjnej. Dzięki zastosowaniu wpustu klinowego, łopatka kierownicza porusza się w górę i w dół podczas regulacji szczeliny między górną a dolną powierzchnią czołową korpusu łopatki kierowniczej, bez wpływu na położenie innych części przekładni.
W mechanizmie przekładni z głowicą widełkową, ramię łopatki kierowniczej i płyta łącząca są wyposażone w kołki ścinane. Jeśli łopatki kierownicze zostaną zablokowane przez ciała obce, siła robocza odpowiednich części przekładni gwałtownie wzrośnie. Przy wzroście naprężenia do 1,5 raza, kołki ścinane zostaną przecięte jako pierwsze. Należy chronić pozostałe części przekładni przed uszkodzeniem.
Dodatkowo, na połączeniu między płytą łączącą lub pierścieniem regulacyjnym a głowicą widełek, w celu utrzymania śruby łączącej w pozycji poziomej, można zamontować pierścień kompensacyjny do regulacji. Gwinty na obu końcach śruby łączącej są odpowiednio lewe i prawe, co umożliwia regulację długości korbowodu i otworu kierownicy podczas montażu.
Część obrotowa
Część obrotowa składa się głównie z wirnika, wału głównego, łożyska i elementu uszczelniającego. Wirnik jest montowany i spawany za pomocą górnej korony, dolnego pierścienia i łopatek. Większość wałów głównych turbiny jest odlewana. Istnieje wiele rodzajów łożysk prowadzących. W zależności od warunków pracy elektrowni, stosuje się kilka rodzajów łożysk, takich jak smarowanie wodne, smarowanie olejem cienkowarstwowym i smarowanie olejem suchym. Generalnie w elektrowniach najczęściej stosuje się łożyska cylindryczne lub blokowe z cienkowarstwowym olejem.
Franciszek biegacz
Zawór Francisa składa się z górnej korony, łopatek i dolnego pierścienia. Górna korona jest zazwyczaj wyposażona w pierścień zabezpieczający przed wyciekiem, który zmniejsza straty wody, oraz w zawór bezpieczeństwa, który zmniejsza osiowy napór wody. Dolny pierścień również jest wyposażony w zawór zabezpieczający przed wyciekiem.
Ostrza wirnika osiowego
Łopatka wirnika osiowego (główny element przetwarzający energię) składa się z dwóch części: korpusu i osi. Odlewana jest oddzielnie, a po obróbce łączona z częściami mechanicznymi, takimi jak śruby i sworznie. (Zazwyczaj średnica wirnika przekracza 5 metrów). Produkowane są zazwyczaj ze stali ZG30 i ZG20MnSi. Liczba łopatek wirnika wynosi zazwyczaj 4, 5, 6 i 8.
Ciało biegacza
Korpus wirnika jest wyposażony we wszystkie łopatki i mechanizm napędowy, górna część jest połączona z wałem głównym, a dolna część jest połączona ze stożkiem spustowym o złożonym kształcie. Zazwyczaj korpus wirnika jest wykonany ze stopu ZG30 i ZG20MnSi. Kształt jest przeważnie kulisty, aby zmniejszyć straty objętości. Specyficzna konstrukcja korpusu wirnika zależy od położenia przekaźnika i kształtu mechanizmu napędowego. W połączeniu z wałem głównym śruba sprzęgająca przenosi jedynie siłę osiową, a moment obrotowy jest przenoszony przez cylindryczne kołki rozmieszczone wzdłuż promienia powierzchni złącza.
Mechanizm operacyjny
Połączenie proste z ramą roboczą:
1. Gdy kąt łopatki znajduje się w położeniu środkowym, ramię jest poziome, a korbowód pionowy.
2. Obrotowe ramię i ostrze przenoszą moment obrotowy za pomocą sworzni cylindrycznych, a położenie promieniowe ustala pierścień osadczy.
3. Korbowód podzielony jest na korbowód wewnętrzny i zewnętrzny, a siła jest równomiernie rozłożona.
4. Na ramie operacyjnej znajduje się uchwyt z uchem, który ułatwia regulację podczas montażu. Dopasowanie powierzchni czołowej uchwytu z uchem i ramy operacyjnej jest ograniczone kołkiem ograniczającym, aby zapobiec zakleszczeniu się korbowodu po zamocowaniu uchwytu z uchem.
5. Rama operacyjna przyjmuje kształt litery „I”. Większość z nich jest stosowana w małych i średnich jednostkach z 4 do 6 łopatkami.
Mechanizm łączący prosty bez ramy roboczej: 1. Rama robocza jest anulowana, a korbowód i ramię obrotowe są napędzane bezpośrednio przez tłok przekaźnika. w dużych jednostkach.
Mechanizm łączący skośny z ramą roboczą: 1. Gdy kąt obrotu łopatki znajduje się w położeniu środkowym, ramię obrotowe i korbowód mają duży kąt nachylenia. 2. Skok przekaźnika jest zwiększony, a w prowadnicy z większą liczbą łopatek.
Pokój dla biegaczy
Komora wlotowa to globalna konstrukcja spawana z blachy stalowej, a części podatne na kawitację w środku wykonane są ze stali nierdzewnej, co zwiększa odporność na kawitację. Komora wlotowa charakteryzuje się wystarczającą sztywnością, aby spełnić wymóg równomiernego odstępu między łopatkami wlotowymi a komorą wlotową podczas pracy urządzenia. Nasza fabryka opracowała kompleksową metodę obróbki w procesie produkcyjnym: A. obróbka na tokarce pionowej CNC. B. obróbka metodą profilowania. Prosta, stożkowa część rury ssącej jest wyłożona blachami stalowymi, formowanymi w fabryce i montowanymi na miejscu.
Czas publikacji: 26.09.2022
