O turbină hidraulică este o mașină care transformă energia potențială a apei în energie mecanică. Folosind această mașină pentru a acționa un generator, energia apei poate fi convertită în
Electricitate Acesta este grupul hidrogenerator.
Turbinele hidraulice moderne pot fi împărțite în două categorii în funcție de principiul curgerii apei și de caracteristicile structurale.
Un alt tip de turbină care utilizează atât energia cinetică, cât și energia potențială a apei se numește turbină de impact.
Contraatac
Apa extrasă din rezervorul din amonte curge mai întâi în camera de deviere a apei (volută), apoi curge în canalul curbat al palei rotorului prin paleta de ghidare.
Curgerea apei produce o forță de reacție asupra palelor, ceea ce face ca rotorul să se rotească. În acest moment, energia apei este transformată în energie mecanică, iar apa care curge din rotoare este evacuată prin tubul de tiraj.
În aval.
Turbina cu impact include în principal flux Francis, flux oblic și flux axial. Principala diferență constă în structura diferită a rotorului.
(1) Roata Francis este în general compusă din 12-20 de lame răsucite și aerodinamice și componente principale precum coroana roții și inelul inferior.
Atât la intrare, cât și la ieșire axială, acest tip de turbină are o gamă largă de căderi de apă aplicabile, volum mic și cost redus și este utilizat pe scară largă în căderi de apă mari.
Fluxul axial este împărțit în tip cu elice și tip rotativ. Primul are o lamă fixă, în timp ce cel de-al doilea are o lamă rotativă. Turbina cu flux axial este în general compusă din 3-8 lame, corpul turbinei, conul de drenaj și alte componente principale. Capacitatea de trecere a apei a acestui tip de turbină este mai mare decât cea a turbinei Francis. În cazul turbinei cu palete, deoarece lama își poate schimba poziția odată cu sarcina, are o eficiență ridicată în intervalul de schimbări mari de sarcină. Performanța anti-cavitație și rezistența turbinei sunt mai slabe decât cele ale turbinei cu flux mixt, iar structura este, de asemenea, mai complicată. În general, este potrivită pentru intervalul de înălțimi de apă mici și medii de 10.
(2) Funcția camerei de deviere a apei este de a face ca apa să curgă uniform în mecanismul de ghidare a apei, de a reduce pierderea de energie a mecanismului de ghidare a apei și de a îmbunătăți roata de apă.
eficiența mașinii. Pentru turbinele mari și mijlocii cu o coloană de apă deasupra, se folosește adesea o volută metalică cu secțiune circulară.
(3) Mecanismul de ghidare a apei este, în general, dispus uniform în jurul rotorului, cu un anumit număr de palete de ghidare aerodinamice și mecanismele lor rotative etc.
Funcția compoziției este de a ghida uniform fluxul de apă în rotoare și, prin reglarea deschiderii paletei de ghidare, de a modifica debitul turbinei pentru a se potrivi...
Cerințele de ajustare și modificare a sarcinii generatorului pot juca, de asemenea, rolul de etanșare a apei atunci când toate sunt închise.
(4) Țeavă de tiraj: Deoarece o parte din energia rămasă în fluxul de apă la ieșirea din coloană nu este utilizată, funcția țevii de tiraj este de a recupera
O parte din energie și drenează apa în aval. Turbinele mici utilizează în general tuburi de tiraj cu con drept, care au o eficiență ridicată, dar turbinele mari și medii sunt
Conductele de apă nu pot fi săpate foarte adânc, așa că se folosesc țevi de tiraj îndoite în cot.
În plus, în turbina de impact există turbine tubulare, turbine cu flux oblic, turbine cu pompă reversibile etc.
Turbină de impact:
Acest tip de turbină folosește forța de impact a fluxului de apă de mare viteză pentru a roti turbina, iar cea mai comună este cea de tip cu cupă.
Turbinele cu cupă sunt utilizate în general în hidrocentralele de mare înălțime menționate mai sus. Părțile lor funcționale includ în principal apeductele, duzele și pulverizatoarele.
Acul, roata de apă și voluta etc. sunt echipate cu multe găleți solide în formă de lingură pentru apă, situate pe marginea exterioară a roții de apă. Randamentul acestei turbine variază în funcție de sarcină.
Schimbarea este mică, dar capacitatea de trecere a apei este limitată de duză, care este mult mai mică decât debitul axial radial. Pentru a îmbunătăți capacitatea de trecere a apei, creșteți debitul și
Pentru a îmbunătăți eficiența, turbina cu găleată de apă de mari dimensiuni a fost schimbată de la o axă orizontală la una verticală și dezvoltată de la o singură duză la una cu mai multe duze.
3. Introducere în structura turbinei cu reacție
Partea îngropată, inclusiv voluta, inelul scaunului, tubul de tiraj etc., sunt toate îngropate în fundația de beton. Face parte din componentele de deviere a apei și de preaplin ale unității.
Spirală
Voluta este împărțită într-o volută de beton și o volută metalică. Unitățile cu o înălțime a apei în limita a 40 de metri utilizează în general o volută de beton. Pentru turbinele cu o înălțime a apei mai mare de 40 de metri, se utilizează în general volute metalice datorită nevoii de rezistență. Voluta metalică are avantajele rezistenței ridicate, prelucrării convenabile, construcției civile simple și conectării ușoare la conducta de deviere a apei a centralei electrice.
Există două tipuri de volute metalice, sudate și turnate.
Pentru turbinele de impact de dimensiuni mari și medii, cu o coloană de apă de aproximativ 40-200 de metri, se utilizează în principal volute sudate cu tablă de oțel. Pentru ușurința sudării, voluta este adesea împărțită în mai multe secțiuni conice, fiecare secțiune fiind circulară, iar secțiunea posterioară a volutei este mai mică și se transformă într-o formă ovală pentru sudarea cu inelul de scaun. Fiecare segment conic este laminat cu o mașină de laminat plăci.
În turbinele Francis mici, se utilizează adesea volute din fontă turnate ca un întreg. Pentru turbinele cu înălțime mare și capacitate mare, se utilizează de obicei o volută din oțel turnat, iar voluta și inelul scaunului sunt turnate într-una singură.
Partea inferioară a volutei este echipată cu o supapă de scurgere pentru a evacua apa acumulată în timpul întreținerii.
Inelul scaunului
Inelul de scaun este piesa de bază a turbinei de impact. Pe lângă faptul că susține presiunea apei, acesta susține și greutatea întregii unități și a betonului secțiunii unității, așadar necesită o rezistență și o rigiditate suficiente. Mecanismul de bază al inelului de scaun este format dintr-un inel superior, un inel inferior și o paletă de ghidare fixă. Paleta de ghidare fixă este inelul de scaun de susținere, lonjeronul care transmite sarcina axială și suprafața de curgere. În același timp, este o piesă de referință principală în asamblarea componentelor principale ale turbinei și este una dintre cele mai vechi piese instalate. Prin urmare, trebuie să aibă o rezistență și o rigiditate suficiente și, în același timp, ar trebui să aibă o bună performanță hidraulică.
Inelul de scaun este atât o piesă portantă, cât și o piesă de trecere, astfel încât suprafața de trecere are o formă aerodinamică pentru a asigura o pierdere hidraulică minimă.
Inelul de scaun are în general trei forme structurale: formă de stâlp simplu, formă semi-integrală și formă integrală. Pentru turbinele Francis, se utilizează de obicei un inel de scaun cu structură integrală.
Țeavă de tiraj și inelul de fundație
Tubul de tiraj face parte din canalul de curgere al turbinei și există două tipuri: drept, conic și curbat. Un tub de tiraj curbat este utilizat în general la turbinele mari și mijlocii. Inelul de fundație este piesa de bază care conectează inelul de scaun al turbinei Francis cu secțiunea de intrare a tubului de tiraj și este încorporat în beton. Inelul inferior al rotorului se rotește în interiorul acestuia.
Structura de ghidare a apei
Funcția mecanismului de ghidare a apei al turbinei hidraulice este de a forma și modifica volumul de circulație al debitului de apă care intră în rotoare. Controlul rotativ cu palete multi-ghidare, cu performanțe bune, este adoptat pentru a asigura o intrare uniformă a debitului de apă de-a lungul circumferinței rotoarei, cu o pierdere mică de energie, la diferite debite. Asigurați-vă că turbina are caracteristici hidraulice bune, reglați debitul pentru a modifica puterea unității, etanșați debitul de apă și opriți rotația unității în timpul opririi normale și accidentale. Mecanismele de ghidare a apei de dimensiuni mari și medii pot fi împărțite în funcție de poziția axei paletelor de ghidare, cilindrice, conice (turbine cu bulb și cu flux oblic) și radiale (turbine cu penetrare completă). Mecanismul de ghidare a apei este compus în principal din palete de ghidare, mecanisme de acționare a paletelor de ghidare, componente inelare, manșoane ale arborelui, etanșări și alte componente.
Structura dispozitivului cu palete de ghidare.
Componentele inelare ale mecanismului de ghidare a apei includ un inel inferior, un capac superior, un capac de susținere, un inel de control, un suport de lagăr, un suport de lagăr axial etc. Acestea au forțe complexe și cerințe de fabricație ridicate.
Inelul de jos
Inelul inferior este o piesă inelară plată fixată pe inelul de scaun, majoritatea fiind construite prin turnare și sudură. Datorită limitărilor condițiilor de transport în unitățile mari, acesta poate fi împărțit în două jumătăți sau o combinație de mai multe petale. Pentru centralele electrice cu uzură de sedimente, se iau anumite măsuri anti-uzură la suprafața curgerii. În prezent, plăcile anti-uzură sunt instalate în principal pe fețele frontale, iar majoritatea utilizează oțel inoxidabil 0Cr13Ni5Mn. Dacă inelul inferior și fețele frontale superioare și inferioare ale paletei de ghidare sunt etanșate cu cauciuc, pe inelul inferior trebuie să existe o canelură de coadă sau o canelură de etanșare din cauciuc de tip placă de presiune. Fabrica noastră folosește în principal plăci de etanșare din alamă. Orificiul axului paletei de ghidare de pe inelul inferior trebuie să fie concentric cu capacul superior. Capacul superior și inelul inferior sunt adesea utilizate pentru aceeași găurire ca unitățile medii și mici. Unitățile mari sunt acum găurite direct cu o mașină de găurit CNC în fabrica noastră.
Bucla de control
Inelul de control este o piesă inelară care transmite forța releului și rotește paleta de ghidare prin mecanismul de transmisie.
Paletă de ghidare
În prezent, palele ghidante au adesea două forme standard de lamele, simetrice și asimetrice. Palele ghidante simetrice sunt utilizate în general în turbine axiale cu viteză specifică mare și unghi de înfășurare incomplet al volutei; palele ghidante asimetrice sunt utilizate în general în volute cu unghi de înfășurare complet și funcționează cu flux axial cu viteză specifică mică, cu o deschidere mare. Palele ghidante (cilindrice) sunt în general turnate în întregime, iar structurile turnate-sudate sunt, de asemenea, utilizate în unități mari.
Paleta de ghidare este o parte importantă a mecanismului de ghidare a apei, care joacă un rol cheie în formarea și modificarea volumului de circulație a apei care intră în rotoare. Paleta de ghidare este împărțită în două părți: corpul paletei de ghidare și diametrul axului paletei de ghidare. În general, se folosește întreaga turnare, iar unitățile la scară largă utilizează și sudarea prin turnare. Materialele sunt în general ZG30 și ZG20MnSi. Pentru a asigura rotația flexibilă a paletei de ghidare, axele superior, mijlociu și inferior ale paletei de ghidare trebuie să fie concentrice, oscilația radială nu trebuie să fie mai mare de jumătate din toleranța diametrului arborelui central, iar eroarea admisibilă a feței frontale a paletei de ghidare care nu este perpendiculară pe axă nu trebuie să depășească 0,15/1000. Profilul suprafeței de curgere a paletei de ghidare afectează direct volumul de circulație a apei care intră în rotoare. Capul și coada paletei de ghidare sunt în general fabricate din oțel inoxidabil pentru a îmbunătăți rezistența la cavitație.
Manșonul paletei de ghidare și dispozitivul de împingere al paletei de ghidare
Manșonul paletei de ghidare este o componentă care fixează diametrul arborelui central pe paleta de ghidare, iar structura sa este legată de material, etanșare și înălțimea capacului superior. Este în mare parte sub forma unui cilindru integral, iar în unitățile mari este în mare parte segmentat, ceea ce are avantajul de a regla foarte bine jocul.
Dispozitivul de împingere a palei directoare împiedică flotabilitatea ascendentă a palei directoare sub acțiunea presiunii apei. Când palea directoare depășește greutatea proprie a acesteia, aceasta se ridică în sus, se ciocnește de capacul superior și afectează forța asupra bielei. Placa de împingere este în general din bronz de aluminiu.
Garnitură de etanșare a paletei de ghidare
Paleta de ghidare are trei funcții de etanșare: una este de a reduce pierderile de energie, cealaltă este de a reduce scurgerile de aer în timpul funcționării de modulație de fază, iar a treia este de a reduce cavitația. Etanșările paletelor de ghidare sunt împărțite în etanșări de elevație și etanșări de capăt.
Există garnituri la mijlocul și la baza diametrului axului paletei de ghidare. Când diametrul axului este etanșat, presiunea apei dintre inelul de etanșare și diametrul axului paletei de ghidare este etanșată ermetic. Prin urmare, există orificii de drenaj în manșon. Etanșarea diametrului inferior al axului are ca scop principal prevenirea pătrunderii sedimentelor și a uzurii diametrului axului.
Există multe tipuri de mecanisme de transmisie cu palete ghidante, iar două sunt utilizate în mod obișnuit. Unul este tipul cu cap furcă, care are o condiție bună de solicitare și este potrivit pentru unități mari și mijlocii. Unul este tipul cu mâner tip ureche, care este caracterizat în principal printr-o structură simplă și este mai potrivit pentru unități mici și mijlocii.
Mecanismul de transmisie al mânerului urechii este compus în principal din brațul paletei de ghidare, placa de conectare, semicheia divizată, știftul de forfecare, manșonul arborelui, capacul de capăt, mânerul urechii, manșonul rotativ al știftului bielei etc. Forța nu este bună, dar structura este simplă, deci este mai potrivit pentru unități mici și mijlocii.
Mecanismul de acționare a furcii
Mecanismul de transmisie al capului furcii este compus în principal din brațul cu paletă de ghidare, placa de conectare, capul furcii, știftul capului furcii, șurubul de conectare, piulița, semicheia, știftul de forfecare, manșonul axului, capacul de capăt și inelul de compensare etc.
Brațul paletei de ghidare și paleta de ghidare sunt conectate printr-o cheie divizată pentru a transmite direct cuplul de funcționare. Pe brațul paletei de ghidare este instalat un capac de capăt, iar paleta de ghidare este suspendată de capacul de capăt cu un șurub de reglare. Datorită utilizării unei chei divizate, paleta de ghidare se mișcă în sus și în jos la reglarea spațiului dintre fețele de capăt superioare și inferioare ale corpului paletei de ghidare, în timp ce pozițiile celorlalte piese de transmisie nu sunt afectate.
În mecanismul de transmisie al capului furcii, brațul palei de ghidare și placa de conectare sunt echipate cu știfturi de forfecare. Dacă palele de ghidare sunt blocate din cauza unor obiecte străine, forța de acționare a pieselor de transmisie relevante va crește brusc. Când tensiunea crește de 1,5 ori, știfturile de forfecare vor fi tăiate mai întâi. Protejați celelalte piese ale transmisiei de deteriorare.
În plus, la conexiunea dintre placa de conectare sau inelul de control și capul furcii, pentru a menține șurubul de conectare orizontal, se poate instala un inel de compensare pentru reglare. Filetele de la ambele capete ale șurubului de conectare sunt stângaci, respectiv dreptaci, astfel încât lungimea bielei și deschiderea paletei de ghidare pot fi reglate în timpul instalării.
Partea rotativă
Partea rotativă este compusă în principal dintr-un rotor, un arbore principal, un rulment și un dispozitiv de etanșare. Rotorul este asamblat și sudat prin coroana superioară, inelul inferior și palele. Majoritatea arborilor principali ai turbinei sunt turnați. Există multe tipuri de rulmenți de ghidare. În funcție de condițiile de funcționare ale centralei electrice, există mai multe tipuri de rulmenți, cum ar fi lubrifierea cu apă, lubrifierea cu ulei subțire și lubrifierea cu ulei uscat. În general, centralele electrice adoptă în mare parte un rulment de tip cilindru cu ulei subțire sau un rulment bloc.
Francis alergător
Coloana Francis este formată dintr-o coroană superioară, palete și un inel inferior. Coroana superioară este de obicei echipată cu un inel anti-scurgere pentru a reduce pierderile de apă și un dispozitiv de suprapresiune pentru a reduce împingerea axială a apei. Inelul inferior este, de asemenea, echipat cu un dispozitiv anti-scurgere.
Lame axiale ale roților
Lama rotorului axial (componenta principală pentru conversia energiei) este compusă din două părți: corpul și pivotul. Sunt turnate separat și, după prelucrare, combinate cu piese mecanice, cum ar fi șuruburi și știfturi. (În general, diametrul rotorului este mai mare de 5 metri). Producția este în general ZG30 și ZG20MnSi. Numărul de lame ale rotorului este în general de 4, 5, 6 și 8.
Corpul alergătorului
Corpul roții este echipat cu toate lamelele și mecanismul de acționare, partea superioară fiind conectată cu arborele principal, iar partea inferioară fiind conectată cu conul de drenaj, care are o formă complexă. De obicei, corpul roții este fabricat din ZG30 și ZG20MnSi. Forma este în mare parte sferică pentru a reduce pierderile de volum. Structura specifică a corpului roții depinde de poziția de amplasare a releului și de forma mecanismului de acționare. În conexiunea sa cu arborele principal, șurubul de cuplare suportă doar forța axială, iar cuplul este suportat de știfturile cilindrice distribuite de-a lungul direcției radiale a suprafeței de îmbinare.
Mecanismul de operare
Legătură dreaptă cu cadru de operare:
1. Când unghiul lamei este în poziția centrală, brațul este orizontal, iar biela este verticală.
2. Brațul rotativ și lama utilizează știfturi cilindrice pentru a transmite cuplul, iar poziția radială este poziționată de inelul elastic de fixare.
3. Biela este împărțită în biele interioare și exterioare, iar forța este distribuită uniform.
4. Există un mâner pentru ureche pe cadrul de operare, care este convenabil pentru reglare în timpul asamblării. Fața de capăt potrivită a mânerului pentru ureche și a cadrului de operare este limitată de un știft de limitare pentru a preveni blocarea tijei de conectare atunci când mânerul pentru ureche este fixat.
5. Cadrul de operare adoptă forma de „I”. Majoritatea sunt utilizate în unități mici și mijlocii cu 4 până la 6 lame.
Mecanism cu legătură dreaptă fără cadru de operare: 1. Cadrul de operare este anulat, iar biela și brațul rotativ sunt acționate direct de pistonul releului. în unități mari.
Mecanism de legătură oblică cu cadru de operare: 1. Când unghiul de rotație al lamei este în poziția centrală, brațul pivotant și biela au un unghi de înclinare mare. 2. Cursa releului este mărită, iar în cazul rotorului există mai multe lame.
Cameră pentru alergători
Camera rotorului este o structură sudată din tablă de oțel globală, iar părțile centrale predispuse la cavitație sunt fabricate din oțel inoxidabil pentru a îmbunătăți rezistența la cavitație. Camera rotorului are o rigiditate suficientă pentru a îndeplini cerința unui spațiu uniform între palele rotorului și camera rotorului atunci când unitatea este în funcțiune. Fabrica noastră a implementat o metodă completă de procesare în procesul de fabricație: A. Prelucrare pe strung vertical CNC. B. Prelucrare prin metoda profilării. Secțiunea conică dreaptă a tubului de tiraj este căptușită cu plăci de oțel, formate în fabrică și asamblate la fața locului.
Data publicării: 26 septembrie 2022
