Водяная турбина — это машина, преобразующая потенциальную энергию воды в механическую энергию. Используя эту машину для привода генератора, можно преобразовать энергию воды в
Электричество Это гидрогенераторная установка.
Современные гидравлические турбины можно разделить на две категории по принципу движения воды и конструктивным характеристикам.
Другой тип турбины, который использует как кинетическую, так и потенциальную энергию воды, называется ударной турбиной.
Контратаковать
Вода, забираемая из верхнего резервуара, сначала поступает в водоотводную камеру (улитку), а затем через направляющий аппарат поступает в изогнутый канал лопасти рабочего колеса.
Поток воды создает силу реакции на лопастях, что заставляет рабочее колесо вращаться. При этом энергия воды преобразуется в механическую энергию, и вода, вытекающая из рабочего колеса, выбрасывается через отсасывающую трубу.
Вниз по течению.
Ударная турбина в основном включает в себя поток Фрэнсиса, косой поток и осевой поток. Главное отличие заключается в том, что структура рабочего колеса отличается.
(1) Рабочее колесо Фрэнсиса обычно состоит из 12–20 обтекаемых скрученных лопастей и основных компонентов, таких как венец колеса и нижнее кольцо.
Этот тип турбины с притоком и осевым оттоком имеет широкий диапазон применимых напоров воды, малый объем и низкую стоимость, а также широко используется при высоких напорах воды.
Осевой поток делится на пропеллерный и роторный. Первый имеет фиксированную лопасть, а второй — вращающуюся лопасть. Рабочее колесо осевого потока обычно состоит из 3-8 лопастей, корпуса рабочего колеса, сливного конуса и других основных компонентов. Пропускная способность воды этого типа турбины больше, чем у потока Фрэнсиса. Для лопастной турбины. Поскольку лопасть может менять свое положение в зависимости от нагрузки, она имеет высокую эффективность в диапазоне больших изменений нагрузки. Антикавитационные характеристики и прочность турбины хуже, чем у турбины смешанного потока, а ее конструкция также сложнее. Как правило, она подходит для низкого и среднего диапазона напора воды 10.
(2) Функция водоотводной камеры заключается в обеспечении равномерного потока воды в водонаправляющий механизм, снижении потерь энергии водонаправляющего механизма и улучшении работы водяного колеса.
КПД машины. Для больших и средних турбин с напором воды выше часто используется металлическая спираль с круглым сечением.
(3) Механизм направления воды обычно располагается равномерно вокруг рабочего колеса, с определенным количеством обтекаемых направляющих лопаток и их вращающихся механизмов и т. д.
Функция композиции заключается в равномерном направлении потока воды в рабочее колесо и, регулируя отверстие направляющего аппарата, изменять перелив турбины в соответствии с
Требования к регулировке и изменению нагрузки генератора также могут играть роль уплотняющей воды, когда все они закрыты.
(4) Отводящая труба: Поскольку часть оставшейся энергии в потоке воды на выходе из рабочего колеса не используется, функция отводящей трубы заключается в рекуперации
Часть энергии и сливает воду вниз по течению. Малые турбины обычно используют прямоконусные тяговые трубы, которые имеют высокую эффективность, но большие и средние турбины
Водопроводные трубы нельзя прокладывать на большую глубину, поэтому используются коленчатые трубы.
Кроме того, в ударной турбине имеются трубчатые турбины, турбины с косым потоком, реверсивные насосные турбины и т. д.
Ударная турбина:
Этот тип турбины использует для вращения ударную силу высокоскоростного потока воды, и наиболее распространенным является ковшовый тип.
На указанных выше высоконапорных гидроэлектростанциях обычно применяются ковшовые турбины. К их рабочим органам относятся в основном акведуки, сопла и распылители.
Игла, водяное колесо и спираль и т. д. оснащены множеством твердых ложкообразных водяных ведер на внешнем крае водяного колеса. Эффективность этой турбины меняется в зависимости от нагрузки
Изменение небольшое, но пропускная способность воды ограничена соплом, которое намного меньше радиально-осевого потока. Для улучшения пропускной способности воды увеличьте выход и
Для повышения эффективности крупная водяная турбина была изменена с горизонтальной оси на вертикальную и усовершенствована с одного сопла на многосопловое.
3. Введение в конструкцию реактивной турбины
Заглубленная часть, включая спираль, седловое кольцо, отводящую трубу и т. д., заглублена в бетонный фундамент. Она является частью водоотводящей и переливной частей агрегата.
Улитка
Улитка делится на бетонную улитку и металлическую улитку. В агрегатах с напором воды в пределах 40 метров в основном используется бетонная улитка. Для турбин с напором воды более 40 метров обычно используются металлические улитки из-за необходимости обеспечения прочности. Металлическая улитка имеет такие преимущества, как высокая прочность, удобная обработка, простая гражданская конструкция и легкое соединение с водозаборным трубопроводом электростанции.
Существует два типа металлических улиток: сварные и литые.
Для крупных и средних ударных турбин с напором воды около 40-200 метров в основном используются сварные улитки из стальных листов. Для удобства сварки улитка часто делится на несколько конических секций, каждая из которых круглая, а хвостовая часть улитки из-за Сечение становится меньше, и оно преобразуется в овальную форму для сварки с седловым кольцом. Каждый конический сегмент прокатывается на листопрокатной машине.
В небольших турбинах Фрэнсиса часто используются чугунные улитки, отлитые целиком. Для турбин с высоким напором и большой производительностью обычно используется литая стальная улитка, а улитка и седловое кольцо отливаются как единое целое.
Нижняя часть улитки оснащена сливным клапаном для слива скопившейся воды во время технического обслуживания.
Кольцо седла
Кольцо седла является основной частью ударной турбины. Помимо того, что оно выдерживает давление воды, оно также выдерживает вес всего агрегата и бетона секции агрегата, поэтому оно требует достаточной прочности и жесткости. Основной механизм кольца седла состоит из верхнего кольца, нижнего кольца и неподвижной направляющей лопатки. Неподвижная направляющая лопатка является опорным кольцом седла, стойкой, передающей осевую нагрузку, и поверхностью потока. В то же время оно является основной опорной деталью в сборке основных компонентов турбины и является одной из самых ранних установленных деталей. Поэтому оно должно обладать достаточной прочностью и жесткостью, и в то же время иметь хорошие гидравлические характеристики.
Кольцо седла является одновременно несущей и проточной частью, поэтому проточная поверхность имеет обтекаемую форму, что обеспечивает минимальные гидравлические потери.
Кольцо седла обычно имеет три структурные формы: одноколонную, полуинтегральную и интегральную. Для турбин Фрэнсиса обычно используется кольцо седла интегральной структуры.
Вытяжная труба и фундаментное кольцо
Отсасывающая труба является частью проточного канала турбины и бывает двух видов: прямая коническая и изогнутая. Изогнутая отсасывающая труба обычно используется в больших и средних турбинах. Фундаментное кольцо является основной частью, которая соединяет седло турбины Фрэнсиса с входной секцией отсасывающей трубы и заделано в бетон. Нижнее кольцо рабочего колеса вращается внутри него.
Водопроводная структура
Функция механизма направления воды водяной турбины заключается в формировании и изменении объема циркуляции потока воды, поступающего в рабочее колесо. Управление вращающимися многонаправляющими лопастями с хорошей производительностью применяется для обеспечения равномерного поступления потока воды по окружности с небольшой потерей энергии при различных расходах. рабочее колесо. Убедитесь, что турбина имеет хорошие гидравлические характеристики, отрегулируйте поток для изменения выходной мощности агрегата, герметизируйте поток воды и остановите вращение агрегата во время нормального и аварийного отключения. Крупные и средние механизмы направления воды можно разделить на цилиндрические, конические (турбины луковичного типа и косого потока) и радиальные (турбины полного проникновения) в соответствии с положением оси направляющих лопаток. Механизм направления воды в основном состоит из направляющих лопаток, механизмов управления направляющими лопатками, кольцевых компонентов, втулок вала, уплотнений и других компонентов.
Конструкция направляющего аппарата.
Кольцевые компоненты водонаправляющего механизма включают нижнее кольцо, верхнюю крышку, опорную крышку, контрольное кольцо, кронштейн подшипника, кронштейн упорного подшипника и т. д. Они имеют сложные усилия и высокие требования к изготовлению.
Нижнее кольцо
Нижнее кольцо представляет собой плоскую кольцевую часть, прикрепленную к седловому кольцу, большинство из которых имеют лито-сварную конструкцию. Из-за ограничений условий транспортировки в крупных агрегатах его можно разделить на две половины или комбинацию из большего количества лепестков. Для электростанций с износом отложений на поверхности потока принимаются определенные противоизносные меры. В настоящее время противоизносные пластины в основном устанавливаются на торцевых поверхностях, и большинство из них используют нержавеющую сталь 0Cr13Ni5Mn. Если нижнее кольцо и верхняя и нижняя торцевые поверхности направляющей лопатки уплотнены резиной, на нижнем кольце должна быть канавка хвоста или канавка резинового уплотнения типа нажимной пластины. На нашем заводе в основном используются латунные уплотнительные пластины. Отверстие вала направляющей лопатки на нижнем кольце должно быть концентричным с верхней крышкой. Верхняя крышка и нижнее кольцо часто используются для одинаковой расточки средних и малых агрегатов. Крупные агрегаты теперь растачиваются напрямую с помощью расточного станка с ЧПУ на нашем заводе.
Контур управления
Кольцо управления представляет собой кольцевую деталь, которая передает усилие реле и вращает направляющий аппарат через передаточный механизм.
Направляющая лопатка
В настоящее время направляющие лопатки часто имеют две стандартные формы листа, симметричную и асимметричную. Симметричные направляющие лопатки обычно используются в осевых турбинах с высокой удельной скоростью и неполным углом охвата спирали; асимметричные направляющие лопатки обычно используются в улитках с полным углом охвата и работают с осевым потоком с низкой удельной скоростью и большим отверстием. турбин и турбин Фрэнсиса с высокой и средней удельной скоростью. (Цилиндрические) направляющие лопатки обычно отливаются целиком, а литые сварные конструкции также используются в крупных агрегатах.
Направляющий аппарат является важной частью механизма водонаправляющего, который играет ключевую роль в формировании и изменении объема циркуляции воды, поступающей в рабочее колесо. Направляющий аппарат разделен на две части: корпус направляющего аппарата и диаметр вала направляющего аппарата. Как правило, используется цельное литье, а в крупногабаритных агрегатах также используется литьевая сварка. Материалы, как правило, ZG30 и ZG20MnSi. Для обеспечения гибкого вращения направляющего аппарата верхний, средний и нижний валы направляющего аппарата должны быть концентрическими, радиальный размах не должен превышать половины допуска диаметра центрального вала, а допустимая погрешность торца направляющего аппарата, не перпендикулярного оси, не должна превышать 0,15/1000. Профиль поверхности потока направляющего аппарата напрямую влияет на объем циркуляции воды, поступающей в рабочее колесо. Головка и хвост направляющего аппарата, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали для повышения кавитационной стойкости.
Втулка направляющей лопатки и упорное устройство направляющей лопатки
Втулка направляющей лопатки — это компонент, который фиксирует диаметр центрального вала на направляющей лопатке, а ее структура связана с материалом, уплотнением и высотой верхней крышки. Она в основном имеет форму цельного цилиндра, а в крупных агрегатах она в основном сегментирована, что имеет преимущество очень хорошей регулировки зазора.
Устройство упора направляющей лопатки предотвращает подъем направляющей лопатки вверх под действием давления воды. Когда направляющая лопатка превышает собственный вес направляющей лопатки, направляющая лопатка поднимается вверх, сталкивается с верхней крышкой и воздействует на силу на шатун. Упорная пластина обычно изготавливается из алюминиевой бронзы.
Уплотнение направляющей лопатки
Направляющая лопатка имеет три уплотнительные функции: одна — снижение потерь энергии, другая — снижение утечки воздуха во время работы фазовой модуляции, третья — снижение кавитации. Уплотнения направляющей лопатки делятся на уплотнения возвышения и торцевые уплотнения.
В середине и в нижней части диаметра вала направляющей лопатки имеются уплотнения. Когда диаметр вала уплотнен, давление воды между уплотнительным кольцом и диаметром вала направляющей лопатки герметично уплотнено. Поэтому во втулке имеются дренажные отверстия. Уплотнение нижнего диаметра вала в основном предназначено для предотвращения попадания осадка и возникновения износа диаметра вала.
Существует много типов механизмов передачи направляющих лопаток, и есть два наиболее часто используемых. Один из них — тип вилочной головки, который имеет хорошее состояние напряжения и подходит для крупных и средних агрегатов. Один из них — тип ушной ручки, который в основном характеризуется простой конструкцией и больше подходит для небольших и средних агрегатов.
Механизм передачи ушковой рукоятки в основном состоит из направляющего рычага, соединительной пластины, разрезной полушпонки, срезного штифта, втулки вала, торцевой крышки, ушковой рукоятки, поворотной втулки, соединительного пальца шатуна и т. д. Усилие не очень хорошее, но конструкция простая, поэтому он больше подходит для небольших и средних агрегатов.
Механизм привода вилки
Механизм трансмиссии вилочной головки в основном состоит из рычага направляющей лопатки, соединительной пластины, вилочной головки, штифта вилочной головки, соединительного винта, гайки, полушпонки, срезного штифта, втулки вала, торцевой крышки, компенсационного кольца и т. д.
Направляющий рычаг и направляющий лопасть соединены разрезной шпонкой для непосредственной передачи рабочего крутящего момента. На направляющий рычаг установлена торцевая крышка, а направляющий лопасть подвешена на торцевой крышке с помощью регулировочного винта. Благодаря использованию разрезной полушпонки направляющий лопасть перемещается вверх и вниз при регулировке зазора между верхней и нижней торцевыми поверхностями корпуса направляющего лопасти, при этом положение других деталей трансмиссии не затрагивается. влияния.
В передаточном механизме вилочной головки рычаг направляющей лопатки и соединительная пластина оснащены срезными штифтами. Если направляющие лопатки застряли из-за посторонних предметов, то рабочая сила соответствующих деталей трансмиссии резко возрастет. При увеличении напряжения в 1,5 раза срезные штифты будут срезаны первыми. Защитите другие детали трансмиссии от повреждений.
Кроме того, в месте соединения соединительной пластины или контрольного кольца с головкой вилки, для поддержания горизонтального положения соединительного винта, можно установить компенсационное кольцо для регулировки. Резьба на обоих концах соединительного винта левая и правая соответственно, так что длина соединительного стержня и отверстие направляющей лопатки могут быть отрегулированы во время установки.
Вращающаяся часть
Вращающаяся часть в основном состоит из бегуна, главного вала, подшипника и уплотнительного устройства. Бегунок собирается и сваривается верхним венцом, нижним кольцом и лопатками. Большинство главных валов турбины литые. Существует много типов направляющих подшипников. В зависимости от условий эксплуатации электростанции существует несколько типов подшипников, таких как смазка водой, смазка жидким маслом и смазка сухим маслом. Как правило, на электростанции в основном используются подшипники цилиндрического или блочного типа с тонким маслом.
Фрэнсис бегун
Рабочее колесо Фрэнсиса состоит из верхнего венца, лопастей и нижнего кольца. Верхний венец обычно оснащен противоутечным кольцом для снижения потерь воды от утечки и устройством сброса давления для снижения осевого напора воды. Нижнее кольцо также оснащено противоутечным устройством.
Осевые рабочие лопатки
Лопасть осевого рабочего колеса (основной компонент для преобразования энергии) состоит из двух частей: корпуса и оси. Отливаются отдельно и соединяются с механическими деталями, такими как винты и штифты после обработки. (Обычно диаметр рабочего колеса составляет более 5 метров). Производство обычно ZG30 и ZG20MnSi. Количество лопаток рабочего колеса обычно составляет 4, 5, 6 и 8.
Тело бегунка
Корпус рабочего колеса оснащен всеми лопатками и рабочим механизмом, верхняя часть соединена с главным валом, а нижняя часть соединена с дренажным конусом, который имеет сложную форму. Обычно корпус рабочего колеса изготавливается из ZG30 и ZG20MnSi. Форма в основном сферическая, чтобы уменьшить потерю объема. Конкретная структура корпуса рабочего колеса зависит от положения расположения реле и формы рабочего механизма. В своем соединении с главным валом соединительный винт несет только осевое усилие, а крутящий момент передается цилиндрическими штифтами, распределенными по радиальному направлению поверхности соединения.
Рабочий механизм
Прямое соединение с рабочей рамой:
1. Когда угол наклона лопасти находится в среднем положении, рычаг расположен горизонтально, а шатун — вертикально.
2. Вращающийся рычаг и лопасть используют цилиндрические штифты для передачи крутящего момента, а радиальное положение фиксируется стопорным кольцом.
3. Шатун разделен на внутренний и внешний шатуны, и усилие распределено равномерно.
4. На рабочей раме имеется ручка-ушко, что удобно для регулировки при сборке. Соответствующий торец ручки-ушка и рабочей рамы ограничен ограничительным штифтом, чтобы предотвратить застревание шатуна при фиксации ручки-ушка.
5. Операционная рама имеет форму буквы «I». Большинство из них используются в небольших и средних агрегатах с 4–6 лопастями.
Прямой рычажный механизм без рабочей рамы: 1. Рабочая рама отменяется, а соединительный шток и вращающийся рычаг приводятся в движение непосредственно поршнем реле. в крупных агрегатах.
Механизм косой связи с рабочей рамой: 1. Когда угол поворота лопасти находится в среднем положении, поворотный рычаг и шатун имеют большой угол наклона. 2. Ход реле увеличивается, а в бегунке с большим количеством лопастей.
Комната для бегунов
Рабочая камера представляет собой глобальную сварную конструкцию из стальных пластин, а подверженные кавитации части в середине изготовлены из нержавеющей стали для повышения кавитационной стойкости. Рабочая камера имеет достаточную жесткость, чтобы соответствовать требованию равномерного зазора между лопатками рабочего колеса и рабочей камерой при работе агрегата. Наш завод сформировал полный метод обработки в процессе производства: A. Обработка на вертикальном токарном станке с ЧПУ. B, обработка методом профилирования. Прямой конический участок отсасывающей трубы облицован стальными пластинами, сформированными на заводе и собранными на месте.
Время публикации: 26-сен-2022
