Su türbini, suyun potansiyel enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir makinedir. Bu makineyi bir jeneratörü çalıştırmak için kullanarak, su enerjisi elektriğe dönüştürülebilir.
Elektrik. Bu, hidroelektrik jeneratör setidir.
Modern hidrolik türbinler, su akış prensibi ve yapısal özelliklerine göre iki kategoriye ayrılabilir.
Suyun hem kinetik enerjisini hem de potansiyel enerjisini kullanan bir diğer türbin türüne ise darbe türbini denir.
Karşı saldırı
Yukarı havzadaki rezervuardan çekilen su önce su yönlendirme haznesine (salyangoz gövdesi) akar ve ardından kılavuz kanatçık vasıtasıyla çark kanadının kavisli kanalına girer.
Su akışı, kanatlara bir tepki kuvveti uygular ve bu da çarkın dönmesine neden olur. Bu sırada su enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür ve çarktan çıkan su, emme borusundan dışarı atılır.
Aşağı yönde.
Darbeli türbinler esas olarak Francis akışı, eğik akış ve eksenel akış olmak üzere üç farklı akış türüne sahiptir. Aralarındaki en büyük fark, çark yapısının farklı olmasıdır.
(1) Francis kızağı genellikle 12-20 aerodinamik bükülmüş bıçaktan ve tekerlek tacı ve alt halka gibi ana bileşenlerden oluşur.
Giriş ve eksenel çıkışlı olan bu türbin tipi, geniş bir su seviyesi aralığında uygulanabilir, küçük hacimli ve düşük maliyetlidir ve yüksek su seviyelerinde yaygın olarak kullanılır.
Eksenel akışlı türbinler, pervane tipi ve döner tip olmak üzere ikiye ayrılır. İlkinin sabit bir kanadı varken, ikincisinin dönen bir kanadı vardır. Eksenel akışlı türbin çarkı genellikle 3-8 kanat, çark gövdesi, tahliye konisi ve diğer ana bileşenlerden oluşur. Bu tip türbinin su geçirme kapasitesi, Francis akışlı türbinlere göre daha büyüktür. Pervane türbinlerinde ise kanatlar yüke göre konum değiştirebildiği için, büyük yük değişim aralığında yüksek verimliliğe sahiptir. Kavitasyona karşı direnci ve türbinin mukavemeti, karışık akışlı türbinlere göre daha düşüktür ve yapısı da daha karmaşıktır. Genellikle 10 metrelik düşük ve orta su yüksekliği aralığı için uygundur.
(2) Su yönlendirme odasının işlevi, suyun su yönlendirme mekanizmasına eşit şekilde akmasını sağlamak, su yönlendirme mekanizmasının enerji kaybını azaltmak ve su çarkını iyileştirmektir.
Makine verimliliği. Su seviyesinin üzerinde olduğu büyük ve orta ölçekli türbinlerde, genellikle dairesel kesitli metal bir salyangoz gövdesi kullanılır.
(3) Su yönlendirme mekanizması genellikle koşucu etrafında eşit olarak düzenlenmiştir; belirli sayıda aerodinamik yönlendirme kanadı ve bunların dönme mekanizmaları vb.
Bu yapının işlevi, su akışını çark içine eşit şekilde yönlendirmek ve yönlendirme kanadının açıklığını ayarlayarak türbinin taşmasını ihtiyaca uygun hale getirmektir.
Jeneratör yük ayarlama ve değiştirme gereksinimleri, tüm vanalar kapalıyken su sızdırmazlığı sağlama rolünü de üstlenebilir.
(4) Çekme borusu: Koşucu çıkışındaki su akışında kalan enerjinin bir kısmı kullanılmadığı için, çekme borusunun işlevi geri kazanmaktır.
Enerjinin bir kısmı üretilir ve su aşağı yönde tahliye edilir. Küçük türbinler genellikle yüksek verimliliğe sahip düz konik emme boruları kullanırken, büyük ve orta ölçekli türbinler ise...
Su boruları çok derine gömülemediği için dirsek şeklinde kıvrımlı çekme boruları kullanılır.
Ayrıca, darbe türbinlerinde borulu türbinler, eğik akışlı türbinler, tersinir pompa türbinleri vb. de bulunmaktadır.
Darbeli türbin:
Bu tip türbinler, yüksek hızlı su akışının çarpma kuvvetini kullanarak türbini döndürür ve en yaygın olanı kova tipi türbinlerdir.
Kova türbinleri genellikle yukarıda belirtilen yüksek düşüşlü hidroelektrik santrallerinde kullanılır. Çalışma parçaları başlıca su kemerleri, nozullar ve püskürtücülerden oluşur.
İğne, su çarkı ve sarmal gibi türbinler, su çarkının dış kenarında çok sayıda katı kaşık şeklinde su kovasıyla donatılmıştır. Bu türbinin verimliliği yüke bağlı olarak değişir.
Değişim küçük olsa da, su geçiş kapasitesi, radyal eksenel akıştan çok daha küçük olan nozul tarafından sınırlandırılmıştır. Su geçiş kapasitesini iyileştirmek için, çıkışı artırmak ve
Verimliliği artırmak için, büyük ölçekli su kovası türbini yatay eksenden dikey eksene dönüştürülmüş ve tek nozuldandan çok nozullu sisteme geliştirilmiştir.
3. Reaksiyon türbininin yapısına giriş
Volüt, oturma halkası, emme borusu vb. dahil olmak üzere gömülü kısım, beton temelin içine gömülüdür. Bu kısım, ünitenin su yönlendirme ve taşma bölümlerinin bir parçasıdır.
Sarmal
Türbin gövdesi beton ve metal olmak üzere ikiye ayrılır. Su yüksekliği 40 metrenin altında olan ünitelerde çoğunlukla beton türbin gövdesi kullanılır. Su yüksekliği 40 metrenin üzerinde olan türbinlerde ise mukavemet ihtiyacı nedeniyle genellikle metal türbin gövdeleri kullanılır. Metal türbin gövdesi yüksek mukavemet, kolay işleme, basit inşaat ve santralin su yönlendirme borusuna kolay bağlantı avantajlarına sahiptir.
Metalden yapılmış iki tür sarmal gövde vardır: kaynaklı ve dökme.
Yaklaşık 40-200 metre su yüksekliğine sahip büyük ve orta ölçekli darbeli türbinlerde çoğunlukla çelik levha kaynaklı volütler kullanılır. Kaynak kolaylığı için volüt genellikle birkaç konik bölüme ayrılır, her bölüm daireseldir ve volütün kuyruk bölümü, kesitin küçülmesi nedeniyle oval bir şekle dönüştürülerek oturma halkasıyla kaynaklanabilir. Her konik segment, levha haddeleme makinesiyle haddelenerek şekillendirilir.
Küçük Francis türbinlerinde genellikle tek parça halinde dökülen dökme demir volütler kullanılır. Yüksek düşüşlü ve büyük kapasiteli türbinlerde ise genellikle dökme çelik volüt kullanılır ve volüt ile oturma halkası tek parça halinde dökülür.
Gövdenin en alt kısmına, bakım sırasında biriken suyu boşaltmak için bir tahliye vanası yerleştirilmiştir.
Koltuk halkası
Oturma halkası, darbe türbininin temel parçasıdır. Su basıncını taşımasının yanı sıra, tüm ünitenin ve ünite kesitinin betonunun ağırlığını da taşıdığı için yeterli mukavemete ve rijitliğe sahip olması gerekir. Oturma halkasının temel mekanizması, bir üst halka, bir alt halka ve sabit bir kılavuz kanattan oluşur. Sabit kılavuz kanat, oturma halkasını destekleyen, eksenel yükü ileten ve akış yüzeyini oluşturan destek elemanıdır. Aynı zamanda, türbinin ana bileşenlerinin montajında ana referans parçalarından biridir ve en erken monte edilen parçalardan biridir. Bu nedenle, yeterli mukavemete ve rijitliğe sahip olmalı ve aynı zamanda iyi bir hidrolik performansa sahip olmalıdır.
Oturma halkası hem yük taşıyıcı hem de akış sağlayan bir parçadır; bu nedenle akış yüzeyi, minimum hidrolik kayıp sağlamak için aerodinamik bir şekle sahiptir.
Oturma halkası genellikle üç yapısal forma sahiptir: tek sütunlu şekil, yarı bütünleşik şekil ve bütünleşik şekil. Francis türbinlerinde genellikle bütünleşik yapıda bir oturma halkası kullanılır.
Taslak boru ve temel halkası
Türbinin akış yolunun bir parçası olan emme borusu, düz konik ve kavisli olmak üzere iki çeşittir. Kavisli emme borusu genellikle büyük ve orta ölçekli türbinlerde kullanılır. Temel halka, Francis türbininin oturma halkasını emme borusunun giriş bölümüne bağlayan ve betona gömülen temel parçadır. Çarkın alt halkası bunun içinde döner.
Su yönlendirme yapısı
Su türbininin su yönlendirme mekanizmasının işlevi, çarkın içine giren su akışının sirkülasyon hacmini oluşturmak ve değiştirmektir. Farklı akış hızlarında, su akışının çarkın çevresi boyunca eşit şekilde ve az enerji kaybıyla girmesini sağlamak için iyi performans gösteren döner çoklu yönlendirme kanadı kontrolü kullanılır. Türbinin iyi hidrolik özelliklere sahip olmasını sağlar, akışı ayarlayarak ünitenin çıkışını değiştirir, su akışını kapatır ve normal ve kaza durdurmaları sırasında ünitenin dönüşünü durdurur. Büyük ve orta ölçekli su yönlendirme mekanizmaları, yönlendirme kanatlarının eksen konumuna göre silindirik, konik (ampul tipi ve eğik akışlı türbinler) ve radyal (tam nüfuz eden türbinler) olarak ayrılabilir. Su yönlendirme mekanizması esas olarak yönlendirme kanatları, yönlendirme kanadı işletme mekanizmaları, halka şeklindeki bileşenler, şaft kovanları, contalar ve diğer bileşenlerden oluşur.
Yönlendirme kanadı cihazının yapısı.
Su yönlendirme mekanizmasının halka şeklindeki bileşenleri arasında alt halka, üst kapak, destek kapağı, kontrol halkası, yatak braketi, itme yatak braketi vb. bulunur. Bunlar karmaşık kuvvetlere ve yüksek üretim gereksinimlerine sahiptir.
Alt halka
Alt halka, oturma halkasına sabitlenmiş düz, halka şeklinde bir parçadır ve çoğu dökme kaynaklı yapıdadır. Büyük ünitelerdeki taşıma koşullarının sınırlamaları nedeniyle, ikiye bölünebilir veya birden fazla kanadın birleşimi şeklinde olabilir. Sediment aşınması olan enerji santrallerinde, akış yüzeyinde belirli aşınma önleyici önlemler alınır. Şu anda, aşınma önleyici plakalar esas olarak uç yüzeylere monte edilmekte olup, bunların çoğu 0Cr13Ni5Mn paslanmaz çelikten üretilmiştir. Alt halka ve kılavuz kanadın üst ve alt uç yüzeyleri kauçukla kapatılacaksa, alt halkada bir kuyruk oluğu veya basınç plakası tipi kauçuk sızdırmazlık oluğu bulunmalıdır. Fabrikamızda ağırlıklı olarak pirinç sızdırmazlık plakası kullanılmaktadır. Alt halkadaki kılavuz kanat şaft deliği, üst kapakla eşmerkezli olmalıdır. Orta ve küçük ünitelerde genellikle üst kapak ve alt halka aynı delme işleminde kullanılır. Büyük üniteler ise fabrikamızda CNC delme makinesi ile doğrudan delinmektedir.
Kontrol döngüsü
Kontrol halkası, rölenin kuvvetini ileten ve iletim mekanizması aracılığıyla kılavuz kanadı döndüren halka şeklinde bir parçadır.
Kılavuz kanat
Günümüzde, yönlendirme kanatları genellikle simetrik ve asimetrik olmak üzere iki standart yaprak şekline sahiptir. Simetrik yönlendirme kanatları genellikle eksik volüt sarma açısına sahip yüksek özgül hızlı eksenel akışlı türbinlerde kullanılır; asimetrik yönlendirme kanatları ise genellikle tam sarma açılı volütlerde kullanılır ve geniş açıklıklı düşük özgül hızlı eksenel akışlı türbinlerde ve yüksek ve orta özgül hızlı Francis türbinlerinde çalışır. (Silindirik) yönlendirme kanatları genellikle tamamen döküm yöntemiyle üretilir ve büyük ünitelerde döküm kaynaklı yapılar da kullanılır.
Su yönlendirme mekanizmasının önemli bir parçası olan yönlendirme kanadı, çarka giren su sirkülasyon hacminin şekillenmesinde ve değiştirilmesinde kilit rol oynar. Yönlendirme kanadı iki parçadan oluşur: yönlendirme kanadı gövdesi ve yönlendirme kanadı şaft çapı. Genellikle komple döküm kullanılır ve büyük ölçekli ünitelerde döküm kaynağı da kullanılır. Malzemeler genellikle ZG30 ve ZG20MnSi'dir. Yönlendirme kanadının esnek dönüşünü sağlamak için, yönlendirme kanadının üst, orta ve alt şaftları eşmerkezli olmalı, radyal salınım, merkez şaftın çap toleransının yarısından fazla olmamalı ve yönlendirme kanadının uç yüzünün eksene dik olmamasının izin verilen hatası 0,15/1000'i geçmemelidir. Yönlendirme kanadının akış yüzeyinin profili, çarka giren su sirkülasyon hacmini doğrudan etkiler. Yönlendirme kanadının baş ve kuyruk kısımları, kavitasyon direncini artırmak için genellikle paslanmaz çelikten yapılır.
Kılavuz kanat manşonu ve kılavuz kanat itme tertibatı
Kılavuz kanat kovanı, kılavuz kanat üzerindeki merkezi milin çapını sabitleyen bir bileşendir ve yapısı malzeme, conta ve üst kapağın yüksekliği ile ilgilidir. Çoğunlukla yekpare silindir şeklindedir ve büyük ünitelerde çoğunlukla bölümlere ayrılmıştır, bu da boşluğu çok iyi ayarlama avantajına sahiptir.
Kılavuz kanat itme tertibatı, kılavuz kanadın su basıncının etkisiyle yukarı doğru kaldırma kuvvetine maruz kalmasını önler. Kılavuz kanat kendi ağırlığını aştığında, yukarı doğru kalkar, üst kapağa çarpar ve bağlantı çubuğuna etki eden bir kuvvet oluşturur. İtme plakası genellikle alüminyum bronzdan yapılır.
Kılavuz kanat contası
Kılavuz kanadın üç sızdırmazlık işlevi vardır: birincisi enerji kaybını azaltmak, ikincisi faz modülasyonlu çalışma sırasında hava kaçağını azaltmak ve üçüncüsü kavitasyonu azaltmaktır. Kılavuz kanat contaları, yükseklik ve uç contaları olmak üzere ikiye ayrılır.
Kılavuz kanadın şaft çapının ortasında ve altında contalar bulunur. Şaft çapı sızdırmaz hale getirildiğinde, sızdırmazlık halkası ile kılavuz kanadın şaft çapı arasındaki su basıncı sıkıca kapatılır. Bu nedenle, manşonda drenaj delikleri vardır. Alt şaft çapının sızdırmazlığı esas olarak tortu girişini ve şaft çapı aşınmasının oluşmasını önlemek içindir.
Birçok tipte yönlendirme kanadı iletim mekanizması bulunmaktadır ve bunlardan ikisi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunlardan biri, iyi bir gerilme dayanımına sahip olan ve büyük ve orta ölçekli üniteler için uygun olan çatal başlı tiptir. Diğeri ise, esas olarak basit bir yapıya sahip olan ve küçük ve orta ölçekli üniteler için daha uygun olan kulaklı saplı tiptir.
Kulaklı kol tahrik mekanizması esas olarak kılavuz kanat kolu, bağlantı plakası, yarım kama, kesme pimi, mil kovanı, uç kapağı, kulaklı kol, döner kovan bağlantı çubuğu pimi vb. parçalardan oluşur. Kuvvet gücü iyi olmasa da yapısı basittir, bu nedenle küçük ve orta ölçekli ünitelerde daha uygundur.
Çatal tahrik mekanizması
Çatal başlığı iletim mekanizması esas olarak kılavuz kanat kolu, bağlantı plakası, çatal başlığı, çatal başlığı pimi, bağlantı vidası, somun, yarım kama, emniyet pimi, mil kovanı, uç kapağı ve dengeleme halkası vb. parçalardan oluşmaktadır.
Kılavuz kanat kolu ve kılavuz kanat, çalışma torkunu doğrudan iletmek için bir kama ile bağlanır. Kılavuz kanat koluna bir uç kapak takılır ve kılavuz kanat, bir ayar vidası ile uç kapağa asılır. Kama kullanımı sayesinde, kılavuz kanat gövdesinin üst ve alt uç yüzleri arasındaki boşluk ayarlandığında kılavuz kanat yukarı ve aşağı hareket ederken, diğer iletim parçalarının konumları etkilenmez.
Çatal başlıklı tahrik mekanizmasında, kılavuz kanat kolu ve bağlantı plakası emniyet pimleriyle donatılmıştır. Kılavuz kanatlar yab cisimler nedeniyle sıkışırsa, ilgili tahrik parçalarının çalışma kuvveti önemli ölçüde artar. Gerilim 1,5 katına çıktığında, öncelikle emniyet pimleri kesilir. Bu, diğer tahrik parçalarının hasar görmesini önler.
Ayrıca, bağlantı plakası veya kontrol halkası ile çatal başlığı arasındaki bağlantı noktasında, bağlantı vidasının yatay konumda kalmasını sağlamak için bir dengeleme halkası takılabilir. Bağlantı vidasının her iki ucundaki dişler sırasıyla sol ve sağ yönlüdür, böylece montaj sırasında bağlantı çubuğunun uzunluğu ve kılavuz kanadın açıklığı ayarlanabilir.
Dönen parça
Dönen kısım esas olarak bir çark, bir ana mil, bir yatak ve bir sızdırmazlık tertibatından oluşur. Çark, üst taç, alt halka ve kanatlar tarafından birleştirilip kaynaklanır. Türbin ana millerinin çoğu dökümden yapılır. Birçok kılavuz yatak tipi vardır. Santralin çalışma koşullarına göre, su yağlamalı, ince yağ yağlamalı ve kuru yağ yağlamalı gibi çeşitli yatak tipleri mevcuttur. Genellikle santrallerde ince yağ silindir tipi veya blok yatak kullanılır.
Francis koşucusu
Francis tipi pervane, üst taç, kanatlar ve alt halkadan oluşur. Üst taç genellikle su sızıntısını azaltmak için bir sızıntı önleyici halka ve eksenel su itişini azaltmak için bir basınç tahliye cihazı ile donatılmıştır. Alt halka da bir sızıntı önleyici cihazla donatılmıştır.
Eksenel koşucu bıçakları
Eksenel akışlı çarkın kanadı (enerji dönüştürmenin ana bileşeni) iki parçadan oluşur: gövde ve pivot. Ayrı ayrı dökülür ve işlendikten sonra vidalar ve pimler gibi mekanik parçalarla birleştirilir. (Genellikle çarkın çapı 5 metreden fazladır.) Üretimde genellikle ZG30 ve ZG20MnSi kullanılır. Çarkın kanat sayısı genellikle 4, 5, 6 ve 8'dir.
Koşucu vücudu
Çark gövdesi, tüm bıçaklar ve çalışma mekanizmasıyla donatılmıştır; üst kısmı ana şafta, alt kısmı ise karmaşık bir şekle sahip tahliye konisine bağlıdır. Genellikle çark gövdesi ZG30 ve ZG20MnSi'den yapılır. Hacim kaybını azaltmak için şekli çoğunlukla küreseldir. Çark gövdesinin özel yapısı, rölenin yerleşim konumuna ve çalışma mekanizmasının şekline bağlıdır. Ana şaft ile bağlantısında, bağlantı vidası sadece eksenel kuvveti taşır ve tork, bağlantı yüzeyinin radyal yönü boyunca dağıtılmış silindirik pimler tarafından taşınır.
Çalışma mekanizması
Çalışma çerçevesiyle birlikte düz bağlantı:
1. Bıçak açısı orta konumdayken, kol yatay, bağlantı çubuğu ise dikey konumdadır.
2. Dönen kol ve bıçak, torku iletmek için silindirik pimler kullanır ve radyal konum, geçmeli halka ile ayarlanır.
3. Bağlantı çubuğu iç ve dış bağlantı çubuklarına ayrılır ve kuvvet eşit olarak dağıtılır.
4. Çalıştırma çerçevesinde, montaj sırasında ayarlamayı kolaylaştıran bir kulakçık bulunur. Kulakçığın ve çalıştırma çerçevesinin eşleşen uç yüzü, kulakçık sabitlendiğinde bağlantı çubuğunun sıkışmasını önlemek için bir limit pimi ile sınırlandırılmıştır.
5. Çalışma çerçevesi "I" şeklinde tasarlanmıştır. Çoğu, 4 ila 6 bıçaklı küçük ve orta ölçekli ünitelerde kullanılır.
Çalışma çerçevesi olmayan düz bağlantı mekanizması: 1. Çalışma çerçevesi iptal edilir ve bağlantı çubuğu ile döner kol, röle pistonu tarafından doğrudan tahrik edilir. Büyük ünitelerde.
Çalışma çerçeveli eğik bağlantı mekanizması: 1. Bıçak dönüş açısı orta konumdayken, döner kol ve bağlantı çubuğu büyük bir eğim açısına sahiptir. 2. Rölenin stroku artar ve daha fazla bıçaklı koşucuda bu durum geçerlidir.
Koşucu odası
Kanatçık haznesi, küresel çelik levha kaynaklı bir yapıdır ve ortadaki kavitasyona yatkın kısımlar, kavitasyon direncini artırmak için paslanmaz çelikten yapılmıştır. Kanatçık haznesi, ünite çalışırken kanatçık kanatları ile kanatçık haznesi arasında düzgün boşluk gereksinimini karşılayacak yeterli rijitliğe sahiptir. Fabrikamız, üretim sürecinde eksiksiz bir işleme yöntemi oluşturmuştur: A. CNC dikey torna işleme. B. Profilleme yöntemi işleme. Çekme borusunun düz koni kesiti çelik levhalarla kaplanır, fabrikada şekillendirilir ve sahada monte edilir.
Yayın tarihi: 26 Eylül 2022
