Справочник по гидротурбинам - Конструкции статоров

 Статор турбины передает на фундамент здания осевое давление воды, массовые нагрузки от части бетонного блока здания ГЭС, расположенного выше спиральной камеры, и от массы гидроагрегата. Статор турбины является опорой направляющего аппарата и воспринимает усилия, возникающие от действия давления воды на спиральную камеру.

Рис. VI.31. Конструктивные схемы статоров

Для крупных низконапорных поворотно-лопастных гидротурбин статор (рис. VI.31) может быть выполнен в виде колонн, непосредственно связанных с бетоном (а); в виде колонн, опирающихся внизу на бетон, а вверху объединенных поясом болтовым соединением или сваркой, причем этот пояс может быть изготовлен заодно с верхним кольцом направляющего аппарата (б); в виде колонн, сверху и снизу объединенных поясами (в). Предпочтительной является конструкция статора с колоннами, объединенными верхним и нижним поясами, так как в этом случае благодаря жесткости статора контрольная сборка направляющего аппарата турбин на заводе-изготовителе и сборка при монтаже будут в одинаковых условиях. Однако для особокрупных турбин такая конструкция не всегда выполнима.
Для высоконапорных радиально-осевых турбин статор, как правило, конструктивно объединяется со спиральной камерой, так как высота направляющего аппарата невелика. Обычно материалом для изготовления статоров является углеродистая сталь СтВ25А или слаболегированная сталь 20ГСЛ и 10ХСНД. Статоры выполняются либо в виде отливок, либо сварных или сварно-литых конструкций. Выбор технологии изготовления обусловливается размерами турбины и технологическими возможностями производства. Общее количество колонн и их размеры ограничены гидродинамическими условиями и соображениями прочности. Радиальные размеры и формы поясов статора определяются спиральной камерой, шахтой и крышкой турбины, а также нижним кольцом направляющего аппарата. Высота поясов и толщина отдельных элементов должны удовлетворять условиям транспортирования секторов статора (при литом исполнении, еще и возможностями получения качественной отливки) и возможности последующей сварки и термообработки. Колонны могут быть сплошного сечения или пустотелые. В этом случае толщины стенок выбираются с учетом применяемых марок сталей из условий прочности и технологичности.
Практика конструирования гидротурбин на ПО ЛМЗ установила основные геометрические соотношения, которые при проектировании принимаются за основу, а затем уточняются расчетом на прочность. Они указаны на рис. VI.32 и в табл. VI.5 и VI.6.
Толщины отдельных элементов верхнего пояса статора назначаются на основании конструктивных и технологических соображений и проверяются специальным прочностным расчетом. В конструкциях, где все усилие от давления воды воспринимает спиральная камера, нижний пояс статора обычно нагружен значительно меньше верхнего, так как оболочка спиральной камеры связана с бетоном и передает на нижний пояс лишь незначительную часть усилия. Как правило, из-за необходимости осуществления на нижнем поясе опорных поверхностей для установки и закрепления статора в бетоне его сечение непостоянно. 

Рис. VI.32. Основные геометрические соотношения для литых и сварных конструкций статоров: а — радиально-осевые турбины; б — поворотно-лопастные турбины

Постоянными являются верхний лист пояса, образующий границу проточной части, внутренняя вертикальная цилиндрическая оболочка и опорный фланец. Толщины элементов сечения нижнего пояса также должны обеспечить получение нужных по условиям прочности и жесткости характеристик.
Колонны привариваются к поясам снаружи либо пропускаются сквозь наружные поверхности поясов и соединяются с остальными элементами сечений. Второй тип обычно используется при сварных поясах. Колонны при литых поясах могут быть отлиты отдельно и приварены к ним. Начальные элементы колонн могут входить в отливку поясов.
Из соображений транспортабельности статор по высоте может иметь разъем по колоннам, который сваривается при монтаже.

Таблица VI.5. Основные размеры статора радиально-осевой турбины (рис. VI.32, а)

Таблица VI.6. Основные размеры статора поворотно-лопастной турбины (см. рис. VI.32, б)