Vodna turbina je stroj, ki pretvarja potencialno energijo vode v mehansko energijo. Z uporabo tega stroja za pogon generatorja se lahko energija vode pretvori v
Elektrika To je hidrogenerator.
Sodobne hidravlične turbine lahko razdelimo v dve kategoriji glede na načelo pretoka vode in strukturne značilnosti.
Druga vrsta turbine, ki izkorišča tako kinetično kot potencialno energijo vode, se imenuje udarna turbina.
Protinapad
Voda, ki se črpa iz gorvodnega rezervoarja, najprej steče v komoro za preusmeritev vode (voluto) in nato skozi vodilno lopatico v ukrivljen kanal lopatice tekača.
Pretok vode ustvarja reakcijsko silo na lopaticah, zaradi česar se rotor vrti. Pri tem se energija vode pretvori v mehansko energijo in voda, ki teče iz rotorja, se izpusti skozi sesalno cev.
Nizvodno.
Udarna turbina vključuje predvsem Francisov tok, poševni tok in aksialni tok. Glavna razlika je v drugačni strukturi tekača.
(1) Francisov tekač je običajno sestavljen iz 12–20 poenostavljenih zvitih rezil in glavnih sestavnih delov, kot sta krona kolesa in spodnji obroč.
Ta tip turbine ima širok razpon uporabnih vodnih stolpcev, majhno prostornino in nizke stroške ter se pogosto uporablja pri visokih vodnih stolpcih, tako dovod kot aksialni odtok.
Aksialni tok se deli na propelerski in rotacijski tip. Prvi ima fiksno lopatico, drugi pa vrtljivo lopatico. Aksialni tekač je običajno sestavljen iz 3-8 lopatic, telesa tekača, odtočnega stožca in drugih glavnih komponent. Zmogljivost pretoka vode te vrste turbine je večja kot pri Francisovem toku. Pri lopatastih turbinah je učinkovitost v območju velikih sprememb obremenitve visoka, ker lahko lopatica spreminja svoj položaj z obremenitvijo. Protikavitacijska zmogljivost in trdnost turbine sta slabši kot pri turbinah z mešanim tokom, struktura pa je tudi bolj zapletena. Na splošno je primerna za območje nizkega in srednjega vodnega tlaka 10.
(2) Funkcija komore za preusmerjanje vode je zagotoviti enakomeren pretok vode v mehanizem za vodenje vode, zmanjšati izgubo energije mehanizma za vodenje vode in izboljšati vodno kolo.
učinkovitost stroja. Za velike in srednje velike turbine z vodno gladino zgoraj se pogosto uporablja kovinska voluta s krožnim prerezom.
(3) Mehanizem za usmerjanje vode je običajno enakomerno razporejen okoli tekača, z določenim številom poenostavljenih vodilnih lopatic in njihovih vrtljivih mehanizmov itd.
Funkcija sestave je enakomerno usmerjati pretok vode v tekač in z nastavitvijo odprtine vodilne lopatice spreminjati preliv turbine glede na
Zahteve glede prilagajanja in spreminjanja obremenitve generatorja lahko igrajo tudi vlogo tesnilne vode, ko so vsi zaprti.
(4) Sesalna cev: Ker se del preostale energije v vodnem toku na izstopu iz tekača ne porabi, je funkcija sesalne cevi, da jo rekuperira
Del energije in odvaja vodo navzdol. Majhne turbine običajno uporabljajo ravne stožčaste sesalne cevi, ki imajo visok izkoristek, velike in srednje velike turbine pa so
Vodovodnih cevi ni mogoče kopati zelo globoko, zato se uporabljajo kolenaste cevi za vleko.
Poleg tega so v udarni turbini še cevne turbine, turbine s poševnim tokom, reverzibilne črpalne turbine itd.
Udarna turbina:
Ta tip turbine uporablja udarno silo hitrega vodnega toka za vrtenje turbine, najpogostejša pa je vedrna.
V zgoraj omenjenih hidroelektrarnah z visokim tlakom se običajno uporabljajo vedraste turbine. Njihovi delovni deli vključujejo predvsem akvadukte, šobe in razpršilnike.
Igla, vodno kolo in spiralna turbina itd. so na zunanjem robu vodnega kolesa opremljeni s številnimi trdnimi žlicastimi vodnimi vedri. Učinkovitost te turbine se spreminja glede na obremenitev.
Sprememba je majhna, vendar je zmogljivost pretok vode omejena s šobo, ki je veliko manjša od radialnega aksialnega toka. Za izboljšanje zmogljivosti pretok vode je treba povečati izhod in
Za izboljšanje učinkovitosti je bila velika vodna turbina spremenjena iz vodoravne v navpično os in razvita iz ene šobe v večšobno.
3. Uvod v strukturo reakcijske turbine
Vkopani del, vključno s spiralnim telesom, sedežnim obročem, sesalno cevjo itd., je vkopan v betonski temelj. Je del preusmeritve vode in prelivnih delov enote.
Spirala
Spiralni del se deli na betonski in kovinski. Enote z vodnim stolpcem do 40 metrov večinoma uporabljajo betonski spirali. Za turbine z vodnim stolpcem, večjim od 40 metrov, se zaradi potrebe po trdnosti običajno uporabljajo kovinski spirali. Kovinski spirali imajo prednosti visoke trdnosti, enostavne obdelave, enostavne gradnje in enostavne povezave z cevovodom za preusmeritev vode elektrarne.
Obstajata dve vrsti kovinskih volutov, varjeni in liti.
Za velike in srednje velike udarne turbine z vodnim stolpcem približno 40–200 metrov se večinoma uporabljajo varjene spiralne cevi iz jeklene plošče. Zaradi lažjega varjenja je spirala pogosto razdeljena na več stožčastih delov, vsak del je krožen, zadnji del spile pa se zaradi tega zmanjša in spremeni v ovalno obliko za varjenje s sedežnim obročem. Vsak stožčasti del se valja s strojem za valjčno valjanje plošč.
Pri majhnih Francisovih turbinah se pogosto uporabljajo litoželezne spiralne cevi, ki so ulite kot celota. Za turbine z visokim tlakom in veliko zmogljivostjo se običajno uporablja litoželezna spiralna cev, pri čemer sta spiralna cev in sedežni obroč ulita v eno celoto.
Najnižji del spiralne cevke je opremljen z izpustnim ventilom za odvajanje nakopičene vode med vzdrževanjem.
Sedežni obroč
Sedežni obroč je osnovni del udarne turbine. Poleg tega, da nosi vodni tlak, nosi tudi težo celotne enote in betonskega dela enote, zato zahteva zadostno trdnost in togost. Osnovni mehanizem sedežnega obroča je sestavljen iz zgornjega obroča, spodnjega obroča in fiksne vodilne lopatice. Fiksna vodilna lopatica je podporni sedežni obroč, opornik, ki prenaša osno obremenitev, in pretočna površina. Hkrati je glavni referenčni del pri sestavljanju glavnih komponent turbine in je eden najzgodnejših vgrajenih delov. Zato mora imeti zadostno trdnost in togost ter hkrati dobre hidravlične lastnosti.
Sedežni obroč je hkrati nosilni del in pretočni del, zato ima pretočna površina poenostavljeno obliko, ki zagotavlja minimalne hidravlične izgube.
Sedežni obroč ima običajno tri strukturne oblike: obliko z enim stebrom, pol-integralno obliko in integralno obliko. Za Francisove turbine se običajno uporablja sedežni obroč integralne strukture.
Osnutek cevi in temeljni obroč
Sesalna cev je del pretočnega kanala turbine in obstajata dve vrsti: ravna, stožčasta in ukrivljena. Ukrivljena sesalna cev se običajno uporablja v velikih in srednje velikih turbinah. Temeljni obroč je osnovni del, ki povezuje sedežni obroč Francisove turbine z vhodnim delom sesalne cevi in je vgrajen v beton. V njem se vrti spodnji obroč rotorja.
Struktura vodnega vodnika
Funkcija mehanizma za vodenje vode v vodni turbini je oblikovanje in spreminjanje pretoka vode, ki vstopa v tekač. Za zagotovitev enakomernega pretoka vode vzdolž oboda z majhno izgubo energije pri različnih pretokih se uporablja rotacijski večvodni mehanizem z dobro zmogljivostjo. Zagotovite, da ima turbina dobre hidravlične lastnosti, prilagodite pretok za spremembo izhodne moči enote, zatesnite pretok vode in ustavite vrtenje enote med normalnim in nenamernim izklopom. Velike in srednje velike mehanizme za vodenje vode lahko glede na položaj osi vodilnih lopatic razdelimo na valjaste, stožčaste (turbine s čebulicami in poševnimi pretoki) in radialne (turbine s polnim prodiranjem). Mehanizem za vodenje vode je sestavljen predvsem iz vodilnih lopatic, mehanizmov za upravljanje vodilnih lopatic, obročastih komponent, pušev gredi, tesnil in drugih komponent.
Struktura naprave z vodilnimi lopaticami.
Obročaste komponente mehanizma za vodenje vode vključujejo spodnji obroč, zgornji pokrov, podporni pokrov, krmilni obroč, nosilec ležaja, nosilec aksialnega ležaja itd. Imajo kompleksne sile in visoke proizvodne zahteve.
Spodnji obroč
Spodnji obroč je raven obročast del, pritrjen na sedežni obroč, večina katerega je varjene konstrukcije. Zaradi omejenih transportnih pogojev v velikih enotah ga je mogoče razdeliti na dve polovici ali kombinacijo več cvetnih listov. Pri elektrarnah z obrabo zaradi usedlin se na površini pretoka izvajajo določeni ukrepi proti obrabi. Trenutno so protiobrabne plošče nameščene predvsem na čelnih ploskvah, večina pa uporablja nerjaveče jeklo 0Cr13Ni5Mn. Če sta spodnji obroč ter zgornja in spodnja čelna ploskev vodilne lopatice zatesnjena z gumo, mora biti na spodnjem obroču utor za rep ali utor za gumijasto tesnilo v obliki tlačne plošče. Naša tovarna uporablja predvsem medeninasto tesnilno ploščo. Odprtina gredi vodilne lopatice na spodnjem obroču mora biti koncentrična z zgornjim pokrovom. Zgornji pokrov in spodnji obroč se pogosto uporabljata za isto vrtanje srednjih in majhnih enot. Velike enote se zdaj v naši tovarni vrtajo neposredno s CNC vrtalnim strojem.
Krmilna zanka
Krmilni obroč je obročast del, ki prenaša silo releja in vrti vodilno lopatico skozi prenosni mehanizem.
Vodilna lopatica
Trenutno imajo vodilne lopatice pogosto dve standardni obliki listov, simetrično in asimetrično. Simetrične vodilne lopatice se običajno uporabljajo v aksialnih turbinah z visoko specifično hitrostjo in nepopolnim kotom ovijanja spirale; asimetrične vodilne lopatice se običajno uporabljajo v spiralnih turbinah s polnim kotom ovijanja in delujejo pri aksialnem toku z nizko specifično hitrostjo in veliko odprtino ter Francisovih turbinah z visoko in srednjo specifično hitrostjo. (Valjaste) vodilne lopatice so običajno ulite v celoti, v velikih enotah pa se uporabljajo tudi ulito-varjene konstrukcije.
Vodilna lopatica je pomemben del mehanizma za usmerjanje vode, ki igra ključno vlogo pri oblikovanju in spreminjanju volumna vode, ki vstopa v tekač. Vodilna lopatica je razdeljena na dva dela: telo vodilne lopatice in premer gredi vodilne lopatice. Na splošno se uporablja celotna ulitka, pri večjih enotah pa se uporablja tudi varjenje ulitkov. Materiala sta običajno ZG30 in ZG20MnSi. Da bi zagotovili fleksibilno vrtenje vodilne lopatice, morajo biti zgornja, srednja in spodnja gred vodilne lopatice koncentrične, radialni nagib ne sme biti večji od polovice tolerance premera osrednje gredi, dovoljena napaka čelne ploskve vodilne lopatice, ki ni pravokotna na os, pa ne sme presegati 0,15/1000. Profil pretočne površine vodilne lopatice neposredno vpliva na volumen vode, ki vstopa v tekač. Glava in rep vodilne lopatice sta običajno izdelana iz nerjavečega jekla za izboljšanje odpornosti proti kavitaciji.
Puša vodilne lopatice in potisna naprava vodilne lopatice
Puša vodilne lopatice je komponenta, ki fiksira premer osrednje gredi na vodilni lopatici, njena struktura pa je povezana z materialom, tesnilom in višino zgornjega pokrova. Večinoma je v obliki integralnega valja, pri velikih enotah pa je večinoma segmentirana, kar ima prednost zelo dobrega prilagajanja reže.
Potisna naprava vodilne lopatice preprečuje, da bi vodilna lopatica zaradi vodnega tlaka imela vzgon navzgor. Ko vodilna lopatica preseže lastno težo vodilne lopatice, se vodilna lopatica dvigne navzgor, trči v zgornji pokrov in vpliva na silo na ojnico. Potisna plošča je običajno iz aluminijevega brona.
Tesnilo vodilne lopatice
Vodilna loputa ima tri tesnilne funkcije: zmanjšanje izgube energije, zmanjšanje uhajanja zraka med fazno modulacijo in zmanjšanje kavitacije. Tesnila vodilnih loput se delijo na elevacijska in končna tesnila.
Na sredini in na dnu premera gredi vodilne lopatice so tesnila. Ko je premer gredi zatesnjen, je tlak vode med tesnilnim obročem in premerom gredi vodilne lopatice tesno zaprt. Zato so v tulcu drenažne luknje. Tesnilo spodnjega premera gredi je namenjeno predvsem preprečevanju vdora usedlin in obrabe premera gredi.
Obstaja veliko vrst mehanizmov za prenos vodilnih lopatic, med katerimi se pogosto uporabljata dva. Prvi je tip z viličasto glavo, ki ima dobre pogoje napetosti in je primeren za velike in srednje velike enote. Drugi je tip z ušesnim ročajem, ki ga zaznamuje predvsem preprosta struktura in je bolj primeren za majhne in srednje velike enote.
Prenosni mehanizem ušesne ročice je sestavljen predvsem iz vodilne ročice, povezovalne plošče, razcepljenega polovičnega ključa, strižnega zatiča, tulca gredi, končnega pokrova, ušesne ročice, zatiča ojnice vrtljivega tulca itd. Sila ni dobra, vendar je struktura preprosta, zato je bolj primerna za majhne in srednje velike enote.
Mehanizem pogona vilic
Prenosni mehanizem vilice je sestavljen predvsem iz vodilne lopatice, povezovalne plošče, vilice, zatiča vilice, povezovalnega vijaka, matice, polovičnega ključa, strižnega zatiča, tulca gredi, končnega pokrova in kompenzacijskega obroča itd.
Ročica vodilne lopatice in vodilna lopatica sta povezani z razcepljenim ključem za neposreden prenos delovnega navora. Na ročici vodilne lopatice je nameščen končni pokrov, vodilna lopatica pa je na končnem pokrovu obešena z nastavitvenim vijakom. Zaradi uporabe razcepljenega ključa se vodilna lopatica pri nastavljanju reže med zgornjo in spodnjo čelno ploskvijo telesa vodilne lopatice premika gor in dol, medtem ko položaji drugih delov prenosa niso prizadeti. vplivi.
V mehanizmu prenosa z viličasto glavo sta vodilna lopatica in povezovalna plošča opremljena s strižnimi zatiči. Če se vodilne lopatice zataknejo zaradi tujkov, se bo delovna sila ustreznih delov prenosa močno povečala. Ko se napetost poveča na 1,5-krat, se najprej prerežejo strižni zatiči. Zaščitite druge dele prenosa pred poškodbami.
Poleg tega je na spoju med povezovalno ploščo ali krmilnim obročem in glavo vilic mogoče namestiti kompenzacijski obroč za nastavitev, da se povezovalni vijak ohrani v vodoravnem položaju. Navoj na obeh koncih povezovalnega vijaka je levi oziroma desni, tako da je mogoče med namestitvijo nastaviti dolžino povezovalne palice in odprtino vodilne lopute.
Vrteči se del
Vrteči se del je sestavljen predvsem iz tekača, glavne gredi, ležaja in tesnilne naprave. Tekač je sestavljen in varjen z zgornjim vencem, spodnjim obročem in lopaticami. Večina glavnih gredi turbin je lita. Obstaja veliko vrst vodilnih ležajev. Glede na obratovalne pogoje elektrarne obstaja več vrst ležajev, kot so mazanje z vodo, mazanje s tankim oljem in mazanje s suhim oljem. Elektrarne na splošno uporabljajo tanke cilindrične ležaje ali blokovne ležaje.
Frančišek tekač
Francisov tekač je sestavljen iz zgornje krone, lopatic in spodnjega obroča. Zgornja krona je običajno opremljena z obročem proti puščanju za zmanjšanje izgub zaradi puščanja vode in napravo za razbremenitev tlaka za zmanjšanje aksialnega vodnega potiska. Tudi spodnji obroč je opremljen z napravo proti puščanju.
Aksialne lopatice tekača
Lopatica aksialnega tekača (glavna komponenta za pretvorbo energije) je sestavljena iz dveh delov: telesa in vrtišča. Ulita se ločeno in se po obdelavi združijo z mehanskimi deli, kot so vijaki in zatiči. (Premer tekača je običajno večji od 5 metrov.) Običajno se proizvaja iz ZG30 in ZG20MnSi. Število lopatic tekača je običajno 4, 5, 6 in 8.
Telo tekača
Telo tekača je opremljeno z vsemi lopaticami in pogonskim mehanizmom, zgornji del je povezan z glavno gredjo, spodnji del pa z odtočnim stožcem, ki ima kompleksno obliko. Običajno je telo tekača izdelano iz ZG30 in ZG20MnSi. Oblika je večinoma okrogla, da se zmanjša izguba prostornine. Specifična struktura telesa tekača je odvisna od položaja razporeditve releja in oblike pogonskega mehanizma. V povezavi z glavno gredjo sklopni vijak prenaša samo aksialno silo, navor pa prenašajo valjasti zatiči, razporejeni vzdolž radialne smeri spojne površine.
Delovni mehanizem
Ravna povezava z delovnim okvirjem:
1. Ko je kot lopatice v srednjem položaju, je roka vodoravna, ojnica pa navpična.
2. Vrtljiva roka in rezilo uporabljata valjaste zatiče za prenos navora, radialni položaj pa je nameščen z zaskočnim obročem.
3. Ojnica je razdeljena na notranjo in zunanjo ojnico, sila pa je enakomerno porazdeljena.
4. Na okvirju za upravljanje je ušesni ročaj, ki ga je mogoče med montažo priročno nastaviti. Ujemajoča se čelna površina ušesnega ročaja in okvirja za upravljanje je omejena z omejevalnim zatičem, ki preprečuje, da bi se povezovalna palica zagozdila, ko je ušesni ročaj pritrjen.
5. Okvir delovanja ima obliko črke "I". Večina se uporablja v majhnih in srednje velikih enotah s 4 do 6 lopaticami.
Mehanizem z ravnim povezovanjem brez delovnega okvirja: 1. Delovni okvir je preklican, povezovalna palica in vrtljiva roka pa sta neposredno gnana z batom releja. v velikih enotah.
Poševni mehanizem povezave z delovnim okvirjem: 1. Ko je kot vrtenja lopatic v srednjem položaju, imata vrtljiva roka in povezovalna palica velik kot nagiba. 2. Hod releja se poveča in v tekaču z več lopaticami.
Soba za tekače
Tekalna komora je varjena konstrukcija iz jeklene plošče, deli na sredini, ki so nagnjeni k kavitaciji, pa so izdelani iz nerjavečega jekla za izboljšanje odpornosti proti kavitaciji. Tekalna komora ima zadostno togost, da izpolnjuje zahtevo po enakomerni razdalji med lopaticami tekalne komore in tekalno komoro med delovanjem enote. Naša tovarna je v proizvodnem procesu razvila celovito metodo obdelave: A. Obdelava z vertikalno CNC stružnico. B, obdelava z metodo profiliranja. Ravni stožčasti del sesalne cevi je obložen z jeklenimi ploščami, oblikovanimi v tovarni in sestavljenimi na kraju samem.
Čas objave: 26. september 2022
