Uma turbina hidráulica é uma máquina que converte a energia potencial da água em energia mecânica. Usando esta máquina para acionar um gerador, a energia da água pode ser convertida em
Eletricidade Este é o conjunto hidrogerador.
As turbinas hidráulicas modernas podem ser divididas em duas categorias de acordo com o princípio do fluxo de água e as características estruturais.
Outro tipo de turbina que utiliza tanto a energia cinética quanto a energia potencial da água é chamada de turbina de impacto.
Contra-ataque
A água retirada do reservatório a montante flui primeiro para a câmara de desvio de água (voluta) e depois flui para o canal curvo da pá do rotor através da palheta guia.
O fluxo de água produz uma força de reação nas pás, que faz o impulsor girar. Nesse momento, a energia da água é convertida em energia mecânica, e a água que sai do rotor é descarregada através do tubo de sucção.
Rio abaixo.
A turbina de impacto inclui principalmente fluxo Francis, fluxo oblíquo e fluxo axial. A principal diferença é a estrutura do rotor.
(1) O rotor Francis é geralmente composto por 12 a 20 lâminas torcidas aerodinâmicas e componentes principais, como coroa da roda e anel inferior.
Entrada e saída axial, esse tipo de turbina tem uma ampla gama de alturas hidráulicas aplicáveis, pequeno volume e baixo custo, sendo amplamente utilizada em altas alturas hidráulicas.
O fluxo axial é dividido em tipo hélice e tipo rotativo. O primeiro possui uma pá fixa, enquanto o segundo possui uma pá rotativa. O rotor de fluxo axial é geralmente composto por 3 a 8 pás, corpo do rotor, cone de drenagem e outros componentes principais. A capacidade de passagem de água deste tipo de turbina é maior do que a do fluxo Francis. Para a turbina de pás. Como a pá pode mudar de posição com a carga, ela tem alta eficiência na faixa de grandes variações de carga. O desempenho anti-cavitação e a resistência da turbina são piores do que os da turbina de fluxo misto, e a estrutura também é mais complexa. Geralmente, é adequada para a faixa de queda d'água baixa e média de 10.
(2) A função da câmara de desvio de água é fazer com que a água flua uniformemente para o mecanismo de guia de água, reduzir a perda de energia do mecanismo de guia de água e melhorar a roda d'água.
eficiência da máquina. Para turbinas de grande e médio porte com queda d'água acima, costuma-se utilizar uma voluta metálica com seção circular.
(3) O mecanismo de guia de água é geralmente disposto uniformemente ao redor do corredor, com um certo número de palhetas de guia aerodinâmicas e seus mecanismos de rotação, etc.
A função da composição é guiar o fluxo de água para o canal de maneira uniforme e, ajustando a abertura da palheta guia, alterar o transbordamento da turbina para se adequar à
Os requisitos de ajuste e alteração da carga do gerador também podem desempenhar o papel de vedação da água quando todos eles estiverem fechados.
(4) Tubo de sucção: Como parte da energia restante no fluxo de água na saída do canal não é utilizada, a função do tubo de sucção é recuperar a
Parte da energia e drena a água a jusante. Turbinas pequenas geralmente usam tubos de sucção de cone reto, que têm alta eficiência, mas turbinas de grande e médio porte são
Os canos de água não podem ser cavados muito fundo, então são usados canos de tiragem curvados.
Além disso, existem turbinas tubulares, turbinas de fluxo oblíquo, turbinas de bomba reversível, etc. na turbina de impacto.
Turbina de impacto:
Este tipo de turbina usa a força de impacto do fluxo de água em alta velocidade para girar a turbina, e o mais comum é o tipo de balde.
Turbinas de caçamba são geralmente utilizadas em usinas hidrelétricas de alta queda d'água. Seus componentes operacionais incluem principalmente aquedutos, bicos e pulverizadores.
Agulha, roda d'água, voluta, etc., são equipadas com vários baldes de água sólidos em forma de colher na borda externa da roda d'água. A eficiência desta turbina varia com a carga.
A mudança é pequena, mas a capacidade de passagem de água é limitada pelo bico, que é muito menor que o fluxo radial axial. Para melhorar a capacidade de passagem de água, aumente a vazão e
Para melhorar a eficiência, a turbina de balde de água em grande escala foi alterada de um eixo horizontal para um eixo vertical e desenvolvida de um único bico para um bico múltiplo.
3. Introdução à estrutura da turbina de reação
A parte enterrada, incluindo a voluta, o anel de assento, o tubo de sucção, etc., fica toda enterrada na fundação de concreto. Faz parte das partes de desvio e transbordamento de água da unidade.
Voluta
A voluta é dividida em voluta de concreto e voluta metálica. As unidades com queda d'água inferior a 40 metros utilizam, em sua maioria, voluta de concreto. Para turbinas com queda d'água superior a 40 metros, geralmente são utilizadas volutas metálicas devido à necessidade de maior resistência. A voluta metálica apresenta as vantagens de alta resistência, processamento conveniente, construção civil simples e fácil conexão com o conduto forçado de desvio de água da usina.
Existem dois tipos de volutas metálicas: soldadas e fundidas.
Para turbinas de impacto de grande e médio porte com queda d'água de cerca de 40 a 200 metros, volutas soldadas em chapa de aço são as mais utilizadas. Para facilitar a soldagem, a voluta é frequentemente dividida em várias seções cônicas, cada seção circular, e a seção da cauda da voluta é moldada em um formato oval para soldagem com o anel de assento. Cada segmento cônico é laminado por uma máquina de laminação de chapas.
Em turbinas Francis pequenas, volutas de ferro fundido são frequentemente utilizadas, fundidas como um todo. Para turbinas de alta queda e grande capacidade, geralmente é utilizada uma voluta de aço fundido, com a voluta e o anel de assento fundidos em um só componente.
A parte mais baixa da voluta é equipada com uma válvula de drenagem para drenar a água acumulada durante a manutenção.
Anel de assento
O anel de assento é a parte básica da turbina de impacto. Além de suportar a pressão da água, ele também suporta o peso de toda a unidade e do concreto da seção da unidade, portanto, requer resistência e rigidez suficientes. O mecanismo básico do anel de assento consiste em um anel superior, um anel inferior e uma palheta-guia fixa. A palheta-guia fixa é o anel de assento de suporte, o suporte que transmite a carga axial e a superfície de fluxo. Ao mesmo tempo, é uma peça de referência principal na montagem dos principais componentes da turbina e uma das primeiras peças instaladas. Portanto, deve ter resistência e rigidez suficientes e, ao mesmo tempo, deve ter um bom desempenho hidráulico.
O anel do assento é tanto uma peça de suporte de carga quanto uma peça de passagem, de modo que a superfície de passagem tem um formato aerodinâmico para garantir perda hidráulica mínima.
O anel de assento geralmente possui três formas estruturais: formato de pilar único, formato semi-integral e formato integral. Para turbinas Francis, geralmente é utilizado um anel de assento com estrutura integral.
Tubo de sucção e anel de fundação
O tubo de sucção faz parte da passagem de fluxo da turbina e pode ser de dois tipos: reto, cônico e curvo. O tubo de sucção curvo é geralmente usado em turbinas de grande e médio porte. O anel de fundação é a peça básica que conecta o anel de assento da turbina Francis à seção de entrada do tubo de sucção e é embutido no concreto. O anel inferior do rotor gira dentro dele.
Estrutura de guia de água
A função do mecanismo de guia de água da turbina hidráulica é formar e alterar o volume de circulação do fluxo de água que entra no rotor. O controle de palhetas multiguia rotativas com bom desempenho é adotado para garantir que o fluxo de água entre uniformemente ao longo da circunferência com uma pequena perda de energia sob diferentes vazões. rotor. Certifique-se de que a turbina tenha boas características hidráulicas, ajuste o fluxo para alterar a saída da unidade, vede o fluxo de água e interrompa a rotação da unidade durante o desligamento normal e acidental. Mecanismos de guia de água de grande e médio porte podem ser divididos em cilíndricos, cônicos (turbinas do tipo bulbo e fluxo oblíquo) e radiais (turbinas de penetração total) de acordo com a posição do eixo das palhetas guia. O mecanismo de guia de água é composto principalmente de palhetas guia, mecanismos de operação das palhetas guia, componentes anulares, luvas de eixo, vedações e outros componentes.
Estrutura do dispositivo de palheta guia.
Os componentes anulares do mecanismo de guia de água incluem um anel inferior, uma tampa superior, uma tampa de suporte, um anel de controle, um suporte de mancal, um suporte de mancal de encosto, etc. Eles têm forças complexas e altos requisitos de fabricação.
Anel inferior
O anel inferior é uma peça anular plana fixada ao anel de assento, sendo a maioria construída por fundição e soldagem. Devido às limitações das condições de transporte em unidades grandes, ele pode ser dividido em duas metades ou em uma combinação de mais pétalas. Para usinas com desgaste por sedimento, certas medidas antidesgaste são tomadas na superfície do fluxo. Atualmente, as placas antidesgaste são instaladas principalmente nas faces finais, e a maioria delas utiliza aço inoxidável 0Cr13Ni5Mn. Se o anel inferior e as faces superiores e inferiores da palheta guia forem vedados com borracha, deve haver uma ranhura de cauda ou uma ranhura de vedação de borracha do tipo placa de pressão no anel inferior. Nossa fábrica utiliza principalmente placas de vedação de latão. O furo do eixo da palheta guia no anel inferior deve ser concêntrico com a tampa superior. A tampa superior e o anel inferior são frequentemente usados para a mesma furação das unidades médias e pequenas. As unidades grandes agora são furadas diretamente com uma mandriladora CNC em nossa fábrica.
Loop de controle
O anel de controle é uma peça anular que transmite a força do relé e gira a palheta guia através do mecanismo de transmissão.
Palheta guia
Atualmente, as palhetas-guia geralmente apresentam dois formatos de lâmina padrão: simétrica e assimétrica. As palhetas-guia simétricas são geralmente utilizadas em turbinas de fluxo axial de alta velocidade específica com ângulo de enrolamento incompleto da voluta; as palhetas-guia assimétricas são geralmente utilizadas em volutas com ângulo de enrolamento completo e trabalham com fluxo axial de baixa velocidade específica com grande abertura. As palhetas-guia (cilíndricas) são geralmente fundidas em sua totalidade, e estruturas fundidas e soldadas também são utilizadas em unidades de grande porte.
A palheta guia é uma parte importante do mecanismo de guia de água, desempenhando um papel fundamental na formação e alteração do volume de circulação de água que entra no canal. A palheta guia é dividida em duas partes: o corpo da palheta guia e o diâmetro do eixo da palheta guia. Geralmente, utiliza-se toda a fundição, e unidades de grande porte também utilizam soldagem por fundição. Os materiais utilizados são geralmente ZG30 e ZG20MnSi. Para garantir a rotação flexível da palheta guia, os eixos superior, intermediário e inferior da palheta guia devem ser concêntricos, a oscilação radial não deve ser maior que a metade da tolerância do diâmetro do eixo central e o erro admissível da face final da palheta guia não ser perpendicular ao eixo não deve exceder 0,15/1000. O perfil da superfície de fluxo da palheta guia afeta diretamente o volume de circulação de água que entra no canal. A cabeça e a cauda da palheta guia são geralmente feitas de aço inoxidável para melhorar a resistência à cavitação.
Luva de palheta guia e dispositivo de impulso de palheta guia
A luva da palheta guia é um componente que fixa o diâmetro do eixo central na palheta guia, e sua estrutura está relacionada ao material, à vedação e à altura da tampa superior. Geralmente, tem a forma de um cilindro integral e, em unidades grandes, é principalmente segmentada, o que tem a vantagem de ajustar muito bem a folga.
O dispositivo de empuxo da palheta-guia impede que a palheta-guia flutue para cima sob a ação da pressão da água. Quando a palheta-guia excede o peso morto, ela se eleva, colide com a tampa superior e afeta a força na biela. A placa de empuxo é geralmente de bronze-alumínio.
Selo de palheta guia
A palheta guia possui três funções de vedação: reduzir a perda de energia, reduzir o vazamento de ar durante a operação de modulação de fase e reduzir a cavitação. As vedações da palheta guia são divididas em vedações de elevação e de extremidade.
Existem vedações no meio e na parte inferior do diâmetro do eixo da palheta-guia. Quando o diâmetro do eixo é vedado, a pressão da água entre o anel de vedação e o diâmetro do eixo da palheta-guia é hermeticamente vedada. Portanto, existem orifícios de drenagem na luva. A vedação do diâmetro inferior do eixo serve principalmente para evitar a entrada de sedimentos e o desgaste do diâmetro do eixo.
Existem muitos tipos de mecanismos de transmissão de palhetas-guia, sendo dois deles comumente utilizados. Um é o tipo garfo, que apresenta boa condição de tensão e é adequado para unidades de grande e médio porte. O outro é o tipo alça de orelha, que se caracteriza principalmente por uma estrutura simples e é mais adequado para unidades de pequeno e médio porte.
O mecanismo de transmissão da alça de orelha é composto principalmente de braço de palheta guia, placa de conexão, meia chaveta dividida, pino de cisalhamento, luva do eixo, tampa da extremidade, alça de orelha, pino da biela da luva rotativa, etc. A força não é boa, mas a estrutura é simples, por isso é mais adequada em unidades pequenas e médias.
Mecanismo de acionamento do garfo
O mecanismo de transmissão da cabeça do garfo é composto principalmente de braço de palheta guia, placa de conexão, cabeça do garfo, pino da cabeça do garfo, parafuso de conexão, porca, meia chaveta, pino de cisalhamento, luva do eixo, tampa da extremidade e anel de compensação, etc.
O braço da palheta-guia e a palheta-guia são conectados por uma chaveta bipartida para transmitir diretamente o torque operacional. Uma tampa de extremidade é instalada no braço da palheta-guia, e a palheta-guia é suspensa na tampa de extremidade por um parafuso de ajuste. Graças ao uso de uma chaveta bipartida, a palheta-guia se move para cima e para baixo ao ajustar a folga entre as faces superior e inferior do corpo da palheta-guia, sem afetar as posições das outras peças de transmissão.
No mecanismo de transmissão da cabeça do garfo, o braço da palheta-guia e a placa de conexão são equipados com pinos de cisalhamento. Se as palhetas-guia ficarem presas devido a objetos estranhos, a força operacional das peças de transmissão relevantes aumentará drasticamente. Quando a tensão aumenta para 1,5 vez, os pinos de cisalhamento serão cortados primeiro. Proteja as outras peças da transmissão contra danos.
Além disso, na conexão entre a placa de conexão ou o anel de controle e a cabeça do garfo, para manter o parafuso de conexão na horizontal, pode ser instalado um anel de compensação para ajuste. As roscas em ambas as extremidades do parafuso de conexão são para a esquerda e para a direita, respectivamente, de modo que o comprimento da biela e a abertura da palheta guia possam ser ajustados durante a instalação.
Parte rotativa
A parte rotativa é composta principalmente por um rotor, um eixo principal, um mancal e um dispositivo de vedação. O rotor é montado e soldado pela coroa superior, o anel inferior e as pás. A maioria dos eixos principais da turbina é fundida. Existem diversos tipos de mancais-guia. De acordo com as condições de operação da usina, existem diversos tipos de mancais, como lubrificação a água, lubrificação a óleo fino e lubrificação a óleo seco. Geralmente, as usinas adotam principalmente mancais de cilindro ou bloco de óleo fino.
Francis corredor
O rotor Francis consiste em uma coroa superior, lâminas e um anel inferior. A coroa superior geralmente é equipada com um anel antivazamento para reduzir a perda por vazamento de água e um dispositivo de alívio de pressão para reduzir o empuxo axial da água. O anel inferior também é equipado com um dispositivo antivazamento.
Lâminas de corredor axial
A lâmina do rotor de fluxo axial (o principal componente para conversão de energia) é composta por duas partes: o corpo e o pivô. Fundida separadamente, a lâmina é combinada com peças mecânicas, como parafusos e pinos, após o processamento. (Geralmente, o diâmetro do rotor é superior a 5 metros.) A produção é geralmente ZG30 e ZG20MnSi. O número de lâminas do rotor é geralmente 4, 5, 6 e 8.
Corpo de corredor
O corpo do rotor é equipado com todas as lâminas e o mecanismo de operação, a parte superior é conectada ao eixo principal e a parte inferior é conectada ao cone de drenagem, que possui um formato complexo. Normalmente, o corpo do rotor é feito de ZG30 e ZG20MnSi. O formato é predominantemente esférico para reduzir a perda de volume. A estrutura específica do corpo do rotor depende da posição de arranjo do relé e da forma do mecanismo de operação. Em sua conexão com o eixo principal, o parafuso de acoplamento suporta apenas a força axial, e o torque é suportado pelos pinos cilíndricos distribuídos ao longo da direção radial da superfície da junta.
Mecanismo de operação
Ligação direta com estrutura operacional:
1. Quando o ângulo da lâmina está na posição intermediária, o braço está na horizontal e a biela está na vertical.
2. O braço giratório e a lâmina usam pinos cilíndricos para transmitir o torque, e a posição radial é posicionada pelo anel de pressão.
3. A biela é dividida em bielas internas e externas, e a força é distribuída uniformemente.
4. Há uma alça de orelha na estrutura de operação, que é conveniente para ajuste durante a montagem. A face final correspondente da alça de orelha e da estrutura de operação é limitada por um pino limitador para evitar que a biela fique presa quando a alça de orelha estiver fixada.
5. A estrutura de operação adota o formato de "I". A maioria delas é utilizada em unidades de pequeno e médio porte com 4 a 6 lâminas.
Mecanismo de ligação reta sem estrutura operacional: 1. A estrutura operacional é cancelada, e a biela e o braço rotativo são acionados diretamente pelo pistão do relé. em unidades grandes.
Mecanismo de ligação oblíqua com estrutura operacional: 1. Quando o ângulo de rotação da lâmina está na posição intermediária, o braço giratório e a biela têm um grande ângulo de inclinação. 2. O curso do relé é aumentado, e no corredor com mais lâminas.
Sala de corredores
A câmara do rotor é uma estrutura soldada em chapa de aço global, e as partes centrais propensas à cavitação são feitas de aço inoxidável para melhorar a resistência à cavitação. A câmara do rotor possui rigidez suficiente para atender ao requisito de folga uniforme entre as pás do rotor e a câmara do rotor durante o funcionamento da unidade. Nossa fábrica desenvolveu um método de processamento completo no processo de fabricação: A. Processamento em torno vertical CNC. B. Processamento por perfilagem. A seção cônica reta do tubo de sucção é revestida com chapas de aço, moldadas na fábrica e montadas no local.
Horário da publicação: 26 de setembro de 2022
