En vattenturbin är en maskin som omvandlar vattnets potentiella energi till mekanisk energi. Genom att använda denna maskin för att driva en generator kan vattenenergin omvandlas till
Elektricitet Detta är vattenkraftgeneratorn.
Moderna hydrauliska turbiner kan delas in i två kategorier enligt principen om vattenflöde och strukturella egenskaper.
En annan typ av turbin som utnyttjar både vattnets kinetiska energi och potentiella energi kallas en slagturbin.
Motattack
Vattnet som dras från den uppströms behållaren rinner först till vattenavledningskammaren (voluten) och rinner sedan in i löpbladets böjda kanal genom styrskenan.
Vattenflödet producerar en reaktionskraft på bladen, vilket får impellern att rotera. Vid denna tidpunkt omvandlas vattenenergin till mekanisk energi, och vattnet som rinner ut ur rännan leds ut genom dragröret.
Nedströms.
Slagturbinen använder huvudsakligen Francis-flöde, snett flöde och axiellt flöde. Den största skillnaden är att löparens struktur är annorlunda.
(1) Francis-löphjulet består vanligtvis av 12–20 strömlinjeformade, vridna blad och huvudkomponenter som hjulkrona och nedre krans.
Inflöde och axiellt utflöde, denna typ av turbin har ett brett utbud av tillämpliga vattenhöjder, liten volym och låg kostnad, och används ofta vid höga vattenhöjder.
Axialflöde delas in i propellertyp och roterande typ. Den förra har ett fast blad, medan den senare har ett roterande blad. Axialflödeslöpröret består generellt av 3-8 blad, löprörskropp, dräneringskon och andra huvudkomponenter. Vattengenomströmningskapaciteten hos denna typ av turbin är större än hos Francis-flödesturbiner. För paddelturbiner. Eftersom bladet kan ändra sin position med belastningen har den hög verkningsgrad i området med stora belastningsförändringar. Turbinens antikavitationsprestanda och styrka är sämre än hos blandflödesturbiner, och strukturen är också mer komplicerad. Generellt sett är den lämplig för lågt och medelhögt vattentryck på 10.
(2) Vattenavledningskammarens funktion är att få vattnet att flöda jämnt in i vattenledarmekanismen, minska energiförlusten i vattenledarmekanismen och förbättra vattenhjulets funktion.
maskineffektivitet. För stora och medelstora turbiner med en vattenpelare ovanför används ofta en metallspiral med cirkulär sektion.
(3) Vattenstyrmekanismen är generellt sett jämnt anordnad runt löparen, med ett visst antal strömlinjeformade styrskenor och deras roterande mekanismer etc.
Kompositionens funktion är att styra vattenflödet jämnt in i rännan, och genom att justera öppningen på styrskenan, att ändra turbinens överflöde så att det passar
Kraven på justering och förändring av generatorbelastningen kan också spela en roll för att täta vatten när alla är stängda.
(4) Dragrör: Eftersom en del av den återstående energin i vattenflödet vid utloppet av rännan inte används, är dragrörets funktion att återvinna
En del av energin och dränerar vattnet nedströms. Små turbiner använder vanligtvis rakkoniska dragrör, som har hög verkningsgrad, men stora och medelstora turbiner är
Vattenledningarna kan inte grävas särskilt djupt, så armbågsböjda dragrör används.
Dessutom finns det rörformiga turbiner, snedströmsturbiner, reversibla pumpturbiner etc. i slagturbinen.
Slagturbin:
Denna typ av turbin använder slagkraften från höghastighetsvattenflödet för att rotera turbinen, och den vanligaste är skoptypen.
Skopturbiner används vanligtvis i ovannämnda högtrycksvattenkraftverk. Dess arbetsdelar omfattar huvudsakligen akvedukter, munstycken och sprayrör.
Nål, vattenhjul och volut etc. är utrustade med många solida skedformade vattenhinkar på vattenhjulets ytterkant. Verkningsgraden hos denna turbin varierar med belastningen.
Förändringen är liten, men vattenflödeskapaciteten begränsas av munstycket, vilket är mycket mindre än det radiella axiella flödet. För att förbättra vattenflödeskapaciteten, öka utmatningen och
För att förbättra effektiviteten har den storskaliga vattenhinksturbinen ändrats från en horisontell axel till en vertikal axel, och utvecklats från ett enda munstycke till ett med flera munstycken.
3. Introduktion till reaktionsturbinens struktur
Den nedgrävda delen, inklusive spiralen, sätesringen, sugröret etc., är alla nedgrävda i betongfundamentet. Den är en del av enhetens vattenavlednings- och överloppsdelar.
Volut
Voluten är indelad i en betongvolut och en metallvolut. Enheter med en vattenpelare inom 40 meter använder oftast en betongvolut. För turbiner med en vattenpelare större än 40 meter används vanligtvis metallvoluter på grund av behovet av hållfasthet. Metallvoluten har fördelarna med hög hållfasthet, bekväm bearbetning, enkel anläggningskonstruktion och enkel anslutning till kraftverkets vattenavledningsrör.
Det finns två typer av metallvoluter, svetsade och gjutna.
För stora och medelstora slagturbiner med en vattenpelare på cirka 40-200 meter används oftast svetsade stålplåtssvetsade voluter. För att underlätta svetsningen är voluten ofta uppdelad i flera koniska sektioner, där varje sektion är cirkulär och volutens bakre sektion är mindre. Sektionen blir mindre och omvandlas till en oval form för svetsning med sätesringen. Varje koniskt segment rullformas av en plåtvalsningsmaskin.
I små Francis-turbiner används ofta gjutjärnsspiraler som är gjutna i sin helhet. För turbiner med hög tryckhöjd och stor kapacitet används vanligtvis en gjuten stålspiral, och spiralen och sätesringen är gjutna i ett.
Den nedersta delen av spiralen är försedd med en dräneringsventil för att tömma det ackumulerade vattnet under underhåll.
Sätesring
Sätesringen är den grundläggande delen av slagturbinen. Förutom att bära vattentrycket bär den även vikten av hela enheten och betongen i enhetssektionen, så den kräver tillräcklig styrka och styvhet. Sätesringens grundläggande mekanism består av en övre ring, en nedre ring och en fast styrskena. Den fasta styrskena är stödsätesringen, staget som överför axialbelastningen och flödesytan. Samtidigt är den en viktig referensdel vid montering av turbinens huvudkomponenter, och det är en av de tidigast installerade delarna. Därför måste den ha tillräcklig styrka och styvhet, och samtidigt bör den ha god hydraulisk prestanda.
Sätesringen är både en lastbärande del och en genomströmningsdel, så genomströmningsytan har en strömlinjeformad form för att säkerställa minimal hydraulisk förlust.
Sätesringen har generellt tre strukturella former: form med en enda pelare, form med halvintegral och form med integrerad struktur. För Francis-turbiner används vanligtvis en sätesring med integrerad struktur.
Dragrör och fundamentring
Dragröret är en del av turbinens flödeskanal, och det finns två typer: raka koniska och böjda. Ett böjt dragrör används vanligtvis i stora och medelstora turbiner. Fundamentringen är den grundläggande delen som förbinder Francis-turbinens sätesring med dragrörets inloppssektion och är inbäddad i betongen. Löprörets nedre ring roterar inuti den.
Vattenledningsstruktur
Funktionen hos vattenstyrningsmekanismen i vattenturbinen är att forma och ändra cirkulationsvolymen för vattenflödet som kommer in i löpröret. Den roterande flerledskovelstyrningen med god prestanda används för att säkerställa att vattenflödet kommer in jämnt längs omkretsen med en liten energiförlust vid olika flödeshastigheter. Säkerställ att turbinen har goda hydrauliska egenskaper, justera flödet för att ändra enhetens uteffekt, täta vattenflödet och stoppa enhetens rotation under normal och olycksavstängning. Stora och medelstora vattenstyrningsmekanismer kan delas in i cylindriska, koniska (bulbtyp och snedflödesturbiner) och radiella (fullpenetrerande turbiner) beroende på styrskovlarnas axelposition. Vattenstyrningsmekanismen består huvudsakligen av styrskovlar, styrskovlarnas manövermekanismer, ringformade komponenter, axelhylsor, tätningar och andra komponenter.
Styrskenans struktur.
De ringformade komponenterna i vattenstyrningsmekanismen inkluderar en bottenring, ett topplock, ett stödlock, en styrring, en lagerkonsol, en axiallagerkonsol etc. De har komplexa krafter och höga tillverkningskrav.
Bottenring
Bottenringen är en platt ringformad del som är fäst vid sätesringen, varav de flesta är gjutsvetsade. På grund av begränsningar i transportförhållandena i stora enheter kan den delas i två halvor eller en kombination av fler plattor. För kraftverk med sedimentslitage vidtas vissa slitageskyddande åtgärder på flödesytan. För närvarande installeras slitageskyddande plattor huvudsakligen på ändytorna, och de flesta av dem använder rostfritt stål 0Cr13Ni5Mn. Om bottenringen och de övre och nedre ändytorna på styrskenan är tätade med gummi, ska det finnas ett bakspår eller ett gummitätningsspår av tryckplattans typ på bottenringen. Vår fabrik använder huvudsakligen tätningsplatta i mässing. Styrskenans axelhål på bottenringen ska vara koncentriskt med topplocket. Topplocket och bottenringen används ofta för samma borrning av medelstora och små enheter. De stora enheterna borras nu direkt med en CNC-borrmaskin i vår fabrik.
Kontrollslinga
Kontrollringen är en ringformad del som överför reläets kraft och roterar styrskenan genom transmissionsmekanismen.
Ledskenan
För närvarande har styrskenor ofta två standardbladformer, symmetriska och asymmetriska. Symmetriska styrskenor används vanligtvis i axialflödesturbiner med hög specifik hastighet och ofullständig spiralformad omslutningsvinkel; asymmetriska styrskenor används vanligtvis i spiraler med full omslutningsvinkel och arbetar med axialflöde med låg specifik hastighet och stor öppning. Turbiner och Francisturbiner med hög och medelhög specifik hastighet. De (cylindriska) styrskenorna gjuts vanligtvis i helhet, och gjutsvetsade strukturer används också i stora enheter.
Styrskenan är en viktig del av vattenstyrmekanismen, som spelar en nyckelroll i att forma och förändra vattencirkulationsvolymen som kommer in i löprännan. Styrskenan är uppdelad i två delar: styrskenans kropp och styrskenans axeldiameter. Generellt används hela gjutgodset, och storskaliga enheter använder även gjutsvetsning. Materialen är generellt ZG30 och ZG20MnSi. För att säkerställa styrskenans flexibla rotation bör styrskenans övre, mellersta och nedre axlar vara koncentriska, den radiella svängningen bör inte vara större än hälften av diametertoleransen för den centrala axeln, och det tillåtna felet för styrskenans ändyta som inte är vinkelrät mot axeln bör inte överstiga 0,15/1000. Profilen på styrskenans flödesyta påverkar direkt vattencirkulationsvolymen som kommer in i löprännan. Styrskenans huvud och svans är generellt gjorda av rostfritt stål för att förbättra kavitationsmotståndet.
Styrskenans hylsa och styrskenans tryckanordning
Styrskenans hylsa är en komponent som fixerar diametern på den centrala axeln på styrskenan, och dess struktur är relaterad till materialet, tätningen och höjden på topplocket. Den har oftast formen av en integrerad cylinder, och i stora enheter är den oftast segmenterad, vilket har fördelen att den justerar avståndet mycket bra.
Styrvingens tryckanordning förhindrar att styrvingen får uppåtgående flytkraft under inverkan av vattentryck. När styrvingen överstiger styrvingens egenvikt lyfts styrvingen uppåt, kolliderar med topplocket och påverkar kraften på vevstången. Tryckplattan är vanligtvis av aluminiumbrons.
Styrskenepackning
Ledskenan har tre tätningsfunktioner, den ena är att minska energiförlust, den andra är att minska luftläckage under fasmoduleringsdrift och den tredje är att minska kavitation. Ledskenans tätningar är indelade i elevations- och ändtätningar.
Det finns tätningar i mitten och botten av styrvingens axeldiameter. När axeldiametern är tätad är vattentrycket mellan tätningsringen och styrvingens axeldiameter tätt tätt. Därför finns det dräneringshål i hylsan. Tätningen av den nedre axeldiametern är främst till för att förhindra att sediment tränger in och att axeldiametern slits ut.
Det finns många typer av ledskenor, och det finns två vanliga typer. En är gaffelhuvudtypen, som har goda spänningsförhållanden och är lämplig för stora och medelstora enheter. En är öronhandtagstypen, som huvudsakligen kännetecknas av en enkel struktur och är mer lämplig för små och medelstora enheter.
Öronhandtagets transmissionsmekanism består huvudsakligen av styrvingearm, anslutningsplatta, delad halvnyckel, brytstift, axelhylsa, ändkåpa, öronhandtag, roterande hylsa, vevstångsstift, etc. Kraften är inte bra, men strukturen är enkel, så den är mer lämplig i små och medelstora enheter.
Gaffeldrivmekanism
Gaffelhuvudets transmissionsmekanism består huvudsakligen av styrskenarm, anslutningsplatta, gaffelhuvud, gaffelhuvudstift, anslutningsskruv, mutter, halvkil, brytstift, axelhylsa, ändkåpa och kompensationsring, etc.
Styrskenans arm och styrskenan är sammankopplade med en delad kil för att direkt överföra manövermomentet. Ett ändskydd är monterat på styrskenans arm, och styrskenan är upphängd på ändskyddet med en justerskruv. Tack vare användningen av en delad halv kil rör sig styrskenan upp och ner när avståndet mellan styrskenans övre och nedre ändytor justeras, medan positionerna för andra transmissionsdelar inte påverkas.
I gaffelhuvudets transmissionsmekanism är styrskenans arm och anslutningsplattan utrustade med brytstift. Om styrskenorna fastnar på grund av främmande föremål ökar den berörda transmissionsdelens manöverkraft kraftigt. När spänningen ökar till 1,5 gånger skärs brytstiften av först. Skydda andra transmissionsdelar från skador.
Dessutom kan en kompensationsring monteras för justering vid anslutningen mellan anslutningsplattan eller styrringen och gaffelhuvudet för att hålla anslutningsskruven horisontell. Gängorna i båda ändar av anslutningsskruven är vänster- respektive högergängade, så att längden på vevstången och öppningen på styrskenan kan justeras under installationen.
Roterande del
Den roterande delen består huvudsakligen av en löpbana, en huvudaxel, ett lager och en tätningsanordning. Löpbanan är monterad och svetsad med hjälp av den övre kronan, den nedre ringen och bladen. De flesta av turbinens huvudaxlar är gjutna. Det finns många typer av styrlager. Beroende på kraftverkets driftsförhållanden finns det flera typer av lager, såsom vattensmörjning, tunn oljesmörjning och torr oljesmörjning. Generellt använder kraftverket oftast tunn oljecylindertyp eller blocklager.
Francis löpare
Francis-löparen består av en övre krona, blad och en nedre ring. Den övre kronan är vanligtvis utrustad med en läckageskyddsring för att minska vattenläckageförlust och en tryckavlastningsanordning för att minska axiellt vattentryck. Den nedre ringen är också utrustad med en läckageskyddsanordning.
Axiella löpblad
Bladet på den axiella flödeslöparen (huvudkomponenten för energiomvandling) består av två delar: kroppen och pivoten. De gjuts separat och kombineras med mekaniska delar som skruvar och stift efter bearbetning. (Generellt är löparens diameter mer än 5 meter) Produktionen är vanligtvis ZG30 och ZG20MnSi. Antalet blad på löparen är vanligtvis 4, 5, 6 och 8.
Löparkropp
Löprörets kropp är utrustad med alla blad och manövermekanismen, den övre delen är ansluten till huvudaxeln, och den nedre delen är ansluten till dräneringskonen, som har en komplex form. Vanligtvis är löprörets kropp tillverkad av ZG30 och ZG20MnSi. Formen är mestadels sfärisk för att minska volymförlusten. Löprörets kropp är konstruerad på reläets placering och manövermekanismens form. I sin anslutning till huvudaxeln bär kopplingsskruven endast axialkraften, och vridmomentet bärs av de cylindriska stiften som är fördelade längs skarvytans radiella riktning.
Manövermekanism
Rak länkage med manöverram:
1. När bladvinkeln är i mittläget är armen horisontell och vevstaken vertikal.
2. Den roterande armen och bladet använder cylindriska stift för att överföra vridmomentet, och det radiella läget positioneras med hjälp av snäppringen.
3. Vevstaken är uppdelad i inre och yttre vevstakar, och kraften är jämnt fördelad.
4. Det finns ett öronhandtag på manöverramen, vilket är praktiskt att justera under montering. Den matchande ändytan på öronhandtaget och manöverramen begränsas av en begränsningsstift för att förhindra att vevstången fastnar när öronhandtaget är fixerat.
5. Manöverramen har I-formen. De flesta används i små och medelstora enheter med 4 till 6 blad.
Rak länkmekanism utan manöverram: 1. Manöverramen är avstängd, och vevstaken och den roterande armen drivs direkt av reläkolven i stora enheter.
Sned länkmekanism med manöverram: 1. När bladets rotationsvinkel är i mittläget har svängarmen och vevstaken en stor lutningsvinkel. 2. Reläets slaglängd ökas, och i löparen med fler blad.
Löpare rum
Löpkammaren är en global stålplåtssvetsad struktur, och de kavitationsbenägna delarna i mitten är tillverkade av rostfritt stål för att förbättra kavitationsmotståndet. Löpkammaren har tillräcklig styvhet för att uppfylla kravet på jämnt spelrum mellan löpbladen och löpkammaren när enheten är igång. Vår fabrik har utformat en komplett bearbetningsmetod i tillverkningsprocessen: A. CNC-vertikalsvarvbearbetning. B, profileringsmetodbearbetning. Den raka konsektionen av dragröret är fodrad med stålplattor, formas i fabriken och monteras på plats.
Publiceringstid: 26 sep-2022
