ГЛАВА ТРЕТЬЯ
КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ГИДРОТУРБИН
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОТУРБИН
В зависимости от функций, выполняемых в работе агрегата, и технологии монтажа детали и узлы турбины удобно разделить на четыре основные группы: закладные детали; рабочие механизмы; оборудование системы регулирования; вспомогательное оборудование турбины.
К закладным деталям вертикальных радиально-осевых турбин относятся спиральная камера, статор турбины, фундаментное кольцо, облицовки отсасывающей трубы, шахты турбины и сервомоторов.
Закладными деталями поворотнолопастных турбин являются нижняя и верхняя облицовки спиральной камеры, нижнее кольцо направляющего аппарата, статор турбины, облицовки отсасывающей трубы, шахты турбины и сервомоторов.
В состав рабочих механизмов реактивных и активных гидротурбин входят рабочее колесо, направляющий аппарат, сервомоторы направляющего аппарата, вал турбины, направляющий подшипник.
Система автоматического регулирования гидротурбины состоит из колонки регулятора и маслонапорной установки.
К вспомогательным механизмам турбины относятся клапаны срыва вакуума, холостые выпуски, затворы и другие устройства.
2. СПИРАЛЬНЫЕ КАМЕРЫ
В бетонных спиральных камерах поворотнолопастных турбин для предохранения бетона от разрушения применяются металлические облицовки верхних и нижних конусов спирали из стальных листов, присоединяемых к фланцам статора.
Рис. 3-1. Сварная спиральная камера.
Металлические спиральные камеры с круглыми сечениями для турбин средних напоров изготовляются из стальных листов, привариваемых к статору (рис. 3-1). При этом для разных сечений применяют листы различной толщины. Наиболее толстые листы ставятся во входном сечении спирали, и далее по мере уменьшения площади сечения толщина листов уменьшается.
В зависимости от размеров спиральной камеры звенья ее делаются составными в соответствии с нормальными размерами металлических листов и транспортными габаритами.
Толщина листов сварных спиральных камер устанавливается из условий нагрузки спирали только внутренним давлением воды, так как металлическая облицовка спиральной камеры является тонкостенной оболочкой и не может воспринимать значительных наружных усилий, которые могут ее сплющить. Поэтому сверху между наружной поверхностью спирали и бетоном применяется упругая прокладка, которая предохраняет спиральную камеру от наружного давления бетона и не передает внутреннего давления от спирали к бетону.
Рис. 3-2. Литая спиральная камера.
Литые спиральные камеры (рис. 3-2) применяются для высоконапорных турбин и служат обычно опорой турбины. На них монтируются направляющий аппарат, сервомоторы, направляющие подшипники и другие детали. Из-за условий транспортировки литые спиральные камеры выполняют разъемными из нескольких частей, соединяемых между собой с помощью болтов. На заводе они полностью обрабатываются, проходят контрольную сборку и гидравлические испытания.
3. СТАТОРЫ ГИДРОТУРБИН
Для бетонных спиральных камер статоры могут выполняться в виде отдельных колонн, закрепленных в бетоне верхнего и нижнего конусов спирали, либо с колоннами, в верхней части присоединенными к верхнему кольцу направляющего аппарата, а внизу заделанными в бетон (рис. 3-3). В современных конструкциях турбин статоры изготовляются чаще всего в виде кольцевой детали, в которой опорные колонны объединены верхним и нижним ободами в единую сварную или сварно-литую конструкцию (рис. 3-4).
Для металлических спиральных камер применяются кольцевые статоры цельнолитые либо сварно-литые (рис. 3-5), верхние и нижние ободы которых имеют кольцевые фланцы для приварки спиральной камеры.
В конструкциях гидроагрегатов с подпятниками, расположенными на крышке турбины, передача осевой нагрузки к фундаменту машинного здания более удобно и надежно осуществляется с помощью кольцевого статора.
Статор с отъемными колоннами без нижнего обода более прост в изготовлении, но вследствие отсутствия нижнего обода возможен перекос направляющего аппарата при усадке бетона.
В сварно-литой конструкции статора верхний и нижний ободы и колонны отливаются отдельно из стали и затем свариваются в единую конструкцию. При сварной конструкции верхний и нижний ободы изготовляются с помощью сварки из стального проката и вальцованных или штампованных листов. В зависимости от габаритов статора производится деление его на отдельные сегменты, соединяемые болтами.
Размеры колонн статора в плане, их конфигурация и расположение определяются геометрической формой спиральной камеры, условиями обтекания колонн потоком и требованиями прочности.
