Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж

Конструкции гидротурбин - Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж

Оглавление
Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж
Введение
Основы теории гидротурбин
Явление кавитации в гидротурбинах
Модельные испытания и характеристики гидротурбин
Номенклатура гидротурбин
Выбор основных параметров гидротурбин
Конструкции гидротурбин
Рабочие колеса гидротурбин
Отсасывающие трубы гидротурбин
Конструктивные схемы современных гидротурбин
Конструкции основных узлов гидротурбин
Камера рабочего колеса
Направляющие аппараты реактивных гидротурбин
Сервомоторы направляющего аппарата
Рабочие колеса гидротурбин
Маслоприемники, валы гидротурбин
Подшипники гидротурбин
Вспомогательные механизмы гидротурбин
Вспомогательное оборудование гидроэлектростанций
Регулирование гидроагрегатов и автоматика
Котельные регуляторы
Регулирование  гидротурбин
Электрогидравлический регулятор скорости
Автоматическое управление гидротурбинами
Параметры гидрогенераторов
Конструктивные схемы гидрогенераторов
Статоры генераторов
Роторы генераторов
Крестовины генераторов
Подпятники
Направляющие подшипники
Вспомогательные устройства генераторов
Организация и подготовка монтажных работ
Организация и технология монтажных работ
Проектирование монтажных работ
Монтажно-сборочные и производственные базы
Подготовка оборудования к монтажу
Монтажные средства
Техника безопасности и промсанитария
Организация труда
Учет монтажных работ и техническая отчетность
Специальные подъемно-транспортные работы
Слесарно-подгоночные операции
Сборочные работы
Выверка и фиксация деталей и узлов
Требования к фундаментам и бетонированию
Производство монтажных работ в зимнее время
Технология монтажа вертикальных гидротурбин
Монтаж деталей проточной части высоконапорных радиально-осевых гидротурбин
Закладные детали поворотнолопастных гидротурбин - монтаж
Направляющий аппарат гидротурбины - монтаж
Рабочие колеса радиально-осевых гидротурбин - монтаж
Рабочие колеса поворотнолопастных гидротурбин - монтаж
Центровка ротора гидротурбины
Подшипники гидротурбин - монтаж
Монтаж системы регулирования
Монтаж вспомогательных механизмов гидротурбин
Особенности монтажа ковшовых гидротурбин
Организация сборки и монтажа вертикальных генераторов
Закладные части вертикального генератора - монтаж
Монтаж опорных конструкций вертикальных гидрогенераторов
Сборка и установка статора вертикальных гидрогенераторов
Сборка и установка ротора вертикального генератора
Монтаж подпятников вертикальных гидрогенераторов
Центровка ротора вертикального генератора
Соединение валов турбины и вертикального генератора
Центровка ротора вертикального гидроагрегата
Монтаж направляющих подшипников вертикальных гидрогенераторов
Монтаж системы возбуждения  и воздушного охлаждения вертикальных гидрогенераторов
Технологический процесс монтажа горизонтального гидроагрегата
Монтаж закладных деталей гидротурбины горизонтального гидроагрегата
Установка корпусов подшипников, направляющего аппарата  горизонтального гидроагрегата
Монтаж ротора гидротурбины горизонтального гидроагрегата
Монтаж горизонтальных гидрогенераторов
Центровка горизонтального гидроагрегата
Монтаж горизонтальных капсульных гидроагрегатов
Пуск, наладка и испытания смонтированных гидроагрегатов
Проверка гидроагрегата при заполненных водоподводящем и водоотводящем трактах
Пробный пуск гидроагрегата
Испытания гидроагрегата под нагрузкой
Вибрация гидроагрегата
Натурные энергетические испытания гидроагрегатов

ГЛАВА ВТОРАЯ
КОНСТРУКЦИИ ГИДРОТУРБИН

1. ПРОТОЧНЫЙ ТРАКТ ГИДРОТУРБИН

Проточный тракт крупной современной реактивной вертикальной гидротурбины обычной конструкции (рис. 2-1) состоит из следующих основных элементов: турбинной камеры 1, статора 2, направляющего аппарата 3, рабочего колеса 4, камеры рабочего колеса 5 (в радиально- осевых турбинах такая камера отсутствует) и отсасывающей трубы 6.

Рис. 2-1. Схема проточного тракта реактивной гидротурбины.
Турбинная камера, имеющая чаще всего спиральную форму, служит для подвода воды к направляющему аппарату турбины. Из турбинной камеры вода поступает в статор турбины, предназначенный для передачи нагрузки на фундамент установки от веса неподвижных и вращающихся частей агрегатов, осевого гидравлического давления воды на рабочее колесо и веса бетонного перекрытия. Колонны статора профилируются по направлению потока воды.
Пройдя колонны статора, вода поступает на лопатки направляющего аппарата, имеющего двоякое назначение — придать движению

воды нужное направление при входе на рабочее колесо и регулировать количество воды, поступающей в турбину. Для этого устанавливаются поворотные направляющие лопатки, имеющие обтекаемую форму. При полностью закрытых лопатках направляющий аппарат выполняет роль закрытого затвора.

Рис. 2-2. Схема проточного тракта активной гидротурбины. 1 — колонна статора; 2 — ось турбины; 3 —зуб спирали.

Из направляющего аппарата вода поступает в рабочее колесо, конструкция которого зависит от системы турбины, а далее в отсасывающую трубу и затем в нижний бьеф или отводящий канал.
Проточная часть активных ковшовых турбин (рис. 2-2) существенно отличается от проточной части реактивных турбин. Подвод воды из напорного трубопровода 1 к рабочему колесу 2 осуществляется посредством сопла 3 и подвижной иглы 4, которые в данном случае являются направляющим
аппаратом. Механизмы турбины сверху закрыты кожухом 5.
Сопло представляет собой сходящийся конический насадок, из отверстия которого струя с большой скоростью попадает на лопасти рабочего колеса (ковши) и заставляет его вращаться. Помещенная внутри сопла игла, перемещаясь в продольном направлении, меняет его выходное сечение и диаметр выходящей струи, регулируя этим расход воды и мощность турбины.

2. ТУРБИННЫЕ КАМЕРЫ

Подвод воды к рабочим органам реактивных турбин осуществляется через турбинные камеры различных конструкций: открытые, кожуховые, спиральные бетонные и металлические. Выбор конструкции камеры определяется в основном напором и размерами турбины.
Схемы спиральных камер
Рис. 2-3. Схемы спиральных камер.
а — бетонная таврового сечения; б — металлическая круглого сечения;
Наиболее распространенной формой турбинной камеры является спиральная камера, применяемая для средних и крупных турбин. Радиальные сечения этой камеры постепенно уменьшаются от входа к концу ее. В зависимости от напора спиральные камеры выполняются бетонными или металлическими (рис. 2-3). Для напоров до 40 м у вертикальных гидротурбин обычно применяются бетонные спиральные камеры.
При более высоких напорах спиральные камеры изготовляются металлическими сварными или литыми.

Габариты спиральной камеры определяются углом охвата спирали и площадью входного сечения, которая зависит от скорости потока во входном сечении камеры и расчетного расхода.
Крупные металлические спирали для средне- и высоконапорных турбин обычно имеют угол охвата 345—360°. В низконапорных турбинах с бетонными спиральными камерами угол охвата принимают не менее 180°.
Статор турбины устанавливается по внутреннему диаметру спиральной камеры и является промежуточной деталью проточного тракта между спиральной камерой и направляющим аппаратом. Применяются статоры только в бетонных и металлических сварных спиральных камерах вертикальных гидротурбин.

3. НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ГИДРОТУРБИН

Направляющий аппарат реактивных гидротурбин служит для подвода потока к рабочему колесу и регулирования расхода воды через турбину в зависимости от нагрузки и скорости вращения гидроагрегата. В закрытом положении направляющий аппарат полностью прекращает доступ воды к рабочему колесу.

Рис. 2-4. Профили направляющих лопаток. а — вогнутый; б — симметричный; в — выпуклый.
Изменение расхода воды через турбину и угла входа потока на лопасти рабочего колеса производится поворотом лопаток направляющего аппарата.

Создание безударного входа потока на лопасти рабочего колеса поворотнолопастных турбин во всех режимах работы гидроагрегата осуществляется одновременно поворотом лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса.
Положение направляющих лопаток в процессе регулирования определяется открытием направляющего аппарата α0, т. е. кратчайшим расстоянием между выходной кромкой лопатки и телом соседней лопатки (рис. 2-4).

Рис. 2-5. Схема сил, действующих на лопатки направляющего аппарата.
Профиль и размеры направляющих лопаток выбираются в зависимости от габаритов и типа спиральной камеры, а также типа рабочего колеса. На рис. 2-4 приведены три наиболее распространенных профиля направляющих лопаток: вогнутый, выпуклый и симметричный.
При выпуклом профиле поток, проходя через лопатки направляющего аппарата, дополнительно закручивается перед рабочим колесом. Лопатки выпуклого профиля применяются в турбинах, устанавливаемых в открытых или котельных камерах.
При лопатках вогнутого профиля поток, наоборот, раскручивается на входе в рабочее колесо. Применяются такие лопатки в радиально- осевых турбинах со спиральными камерами.
В поворотнолопастных турбинах применяются обычно направляющие лопатки наиболее простого симметричного профиля.
На рис. 2-5 изображена схема сил, действующих на лопатки направляющего аппарата в закрытом положении. Равнодействующая давления Р приложена в точке, отстоящей от оси поворота лопатки на величину эксцентриситета ε в сторону выходной кромки лопатки. Величина эксцентриситета обычно принимается в пределах (0,03-5-0,05) L. Эксцентриситет, при котором гидравлический момент Мг действует на открытие, считается положительным. В случае отрицательного эксцентриситета направляющий аппарат будет стремиться к самозакрытию.
Направляющий аппарат ковшовой турбины является органом, в котором происходит преобразование энергии давления в скоростной напор. Он служит также для плавного изменения расхода воды при регулировании турбины. Эти функции выполняются соплом круглого сечения, перемещающейся в осевом направлении.

Рис. 2-6. Сопло ковшовой турбины. а — сопло с отсекателем струи; б — отклонитель струи.
Сопло (рис. 2-6,а) состоит из колена 1, насадка 2 и иглы 3, опирающейся на крестовину 4. Очертания насадка и иглы, обеспечивающие высокий к. п. д. сопла, получают опытным путем на основе данных модельных испытаний. При перемещении иглы вдоль оси сопла размеры кольцевой щели между насадком и иглой изменяются, вследствие чего изменяется и расход воды. Размеры насадка и иглы, а также число сопел зависят от величины расхода, который необходимо пропустить через турбину при данном напоре.
В случае необходимости быстрого закрытия турбины надо сразу прекратить подачу воды на рабочее колесо. Если это сделать закрытием отверстия сопла иглой, то в подводящем трубопроводе возникнет гидравлический удар, в результате чего может произойти авария. Поэтому при необходимости скорого закрытия турбины воду от колеса быстро отводят специальным устройством — отсекателем или отклонителем. Отсекатель 5 врезается в струю и отсекает ее частично или полностью, а отклонитель 6 (рис. 2-6,б) отводит струю в сторону от рабочего колеса. Таким образом, подача воды на рабочее колесо прекращается.
Отсекатели и отклонители связаны рычажной передачей с сервомотором иглы через специальное устройство, позволяющее осуществить быстрый (подвод отсекателя и медленный отвод его от струи по мере передвижения самой иглы.



 
« Генератор вихрей   Гидратный водно-химический режим на электростанциях с барабанными котлами »
электрические сети