LV12546B - Hidroagregāts ar horizontālu turbīnu un regulējamiem spārniem - Google Patents

Description

Hidroagregāts ar horizontālu turbīnu un regulējamiem spārniem

Izgudrojums attiecas uz mašīnbūvi, konkrēti - uz horizontālu hidroagregātu ar ūdens turbīnu, kurai ir regulējami (grozāmi) spārni. Šādu hidroagregātu ar frontālu ūdens padevi var izmantot elektroenerģijas ražošanai mazas jaudas hidroelektrostacijās.

Mazas jaudas hidroelektriskajā iekārtā ūdens līmeņa starpība pirms un pēc hidroagregāta parasti ir lielāka par diviem metriem un hidroturbīnas darba rata darbīgā daļa (spārni, lāpstiņas, propellers) nav regulējama. Šāda hidroegregāta konstrukcija ne vienmēr noderīga, piemēram, zemnieku saimniecībā.

Zināmais hidroagregāts ar propellera turbīnu ΠΡ15-100 (ražo Pēterburgā akciju sabiedrība MHTO MHC3T), kurš izvēlēts par prototipu, satur propellera taisnplūdes hidroturbīnu, multiplikatoru, trīsfāzu maiņstrāvas ģeneratoru (75 kVV) un sajūgu. Šādas konstrukcijas trūkums ir tas, ka hidroturbīnas korpuss aizņem daļu no ūdens ieplūdes caurules šķērsgriezuma laukuma, tādējādi bremzējot ūdens plūsmas ātrumu uz propelleru un pazeminot lietderīgo jaudu. Darba orgāns (propellers) nav regulējams. Samazinoties augšējā bjefa ūdens līmenim un ūdens caurplūdei, šādas neregulējamas turbīnas lietderības koeficients strauji krītas, t.i., lietderīgi izmantojas tikai niecīga daļa no ūdens plūsmas enerģijas. Ūdens spiedienam, lai nodrošinātu turbīnas normālu darbu, jāatbilst vismaz divu metru bjefa līmeņu augstumu starpībai, ko ne vienmēr iespējams realizēt bez lieliem kapitālieguldījumiem zemnieku saimniecībā.

Izgudrojuma mērķis ir kāpināt ūdens enerģijas lietderīgāku z

izmantošanu pie nelielas ūdens līmeņa starpības pirms un pēc hidroagregāta.

Formulētais mērķis realizēts, mainot hidroturbīnas konstrukciju un ūdens pievadīšanas paņēmienu. Lai nebūtu nepieciešama liela ūdens līmeņu starpība pirms un pēc hidroturbīnas, ūdens turbīnai tiek pievadīts pa cauruli kanālu no ūdens krātuves (dambja) augstāka ūdens līmeņa puses, pie kam turbīnas spārnu darba virsmas laukums ir palielināms un spārni ir grozāmi attiecībā pret ūdens plūsmas virzienu. Šāds risinājums garantē nepieciešamo ūdens caurplūdi un tā ātrums praktiski paliek nemainīgs.

Turbīnas darba rats ar regulējamiem spārniem novietots turbīnas korpusa daļā, kurā no kanāla ūdens ar lielāko ātrumu nonāk turbīnā. Četru regulējamo spārnu darba virsmas laukums ir būtiski palielināms salīdzinājumā ar prototipu, kuru spārnu laukums nav maināms. Ar speciālu mehānismu, kurš satur vārpstu un koniskus zobratus, iespējams grozīt iedobtas ģeometriskas formas spārnus par leņķi 5° ... 45°, kas garantē turbīnas darba rata griešanās frekvences izmaiņas 5 ... 200 apgr/min robežās. Spārnu pagriešanas iespēja novērš propellerturbīnas trūkumu (lietderības koeficienta nepastāvību, ko ietekmē ūdens augšējā līmeņa svārstības), saglabājot priekšrocību palielinātu ātrgaitību un ērtu jaudas regulēšanu atbilstoši tīkla slodzei. Turbīnas darba rats balstās uz dobās vārpstas, kura iegultņota ritgultņos. Aiz turbīnas darba rata novietots “izstrādātā” ūdens vadaparāts, caur kuru ūdens nonāk noplūdes caurulē kanālā. Dobā vārpsta kalpo spārnu regulēšanas piedziņas stieņa ievietošanai. Uz vārpstas izejošā gala nostiprināts ķīļsiksnu skriemelis elektroģeneratora piedziņai.

Izgudrojuma būtību paskaidro rasējumi, kur:

- 1 .fig. - hidroelektriskās iekārtas shēma;

- 2.fig. - hidroagregāta shēma.

Rasējumos izmantoti sekojoši apzīmējumi: 1 - ūdens ņemšanas bedre, 2 - ūdens augšējais līmenis, 3 - dambis, 4 - HES ēka, 5 - ūdens apakšējais līmenis, 6 - hidroagregāts, 7 - ūdens pievadkanāls, 8 - restes. Ūdens pa slīpu cauruli pievadkanālu 7 nonāk hidroagregātā 6 un griež hidroturbīnas darba ratu. Ūdens ātrums pievadkanālā ir atkarīgs no ūdens līmeņu 2 un 3 augstumu starpības h.

Piedāvātais hidroagregāts (2.fig.) sastāv no turbīnas ar spārnu tipa darba ratu 9, atplūstošā ūdens vadaparāta 10 un ritgultņa 11 balstiem, dobās vārpstas 12, gultņu mezgla 13, ķīļsiksnu skriemeļa 14 un korpusa 15.

^; · '1*Turbīnas spārnu 16 darba virsma ir ieliekta un tie ir savienoti ar darba ratu. Spārnu laukums attiecībā pret ūdens plūsmas virzienu pievadkanālā 7 ir izmaināms, jo turbīnas spārnus piedāvāts izveidot grozāmus attiecībā pret ūdens plūsmas virzienu. Uz spārnu iekšējās cilindriskās daļas nostiprināti koniski zobratiņi 17, kuri atrodas pastāvīgā sazobē ar zobratu 18. Zobrats 18 nekustīgi savienots ar stieni 19, kurš atrodas vārpstas 12 dobumā.

Hidroagregāta korpuss 15 piestiprināts pamatam 20. Korpusu 15 savieno ar ūdens caurules padeves kanālu 17 un noplūdes kanālu 21. Ūdens padeves caurule kanāls veidots ar slīpumu 5° uz hidroagregāta pusi.

Hidroagregāta darbība norisinās šādi: ūdens caur restēm 8 nonāk caurulē kanālā 7 un iegriež turbīnas darba ratu 9. Griezes momentu ar vārpstas 12 un ķīļsiksnas pārvada 22 palīdzību pārvada maiņstrāvas asihronam elektroģeneratoram 23. Hidroagregāta jaudu regulē, pagriežot spārnus 16 attiecībā pret ūdens plūsmas virzienu. Griežot stieni 18 ar konisko zobratu pārvadu, visi četri spārni 16 tiek pagriezti, samazinot ūdens plūsmas spēka ietekmi uz spārniem. Tā rezultātā samazinās ģeneratora apgriezieni un jauda.

Ir izstrādāts hidroagregāta projekts un detaļu darba rasējumi. Pēc hidroagregāta izgatavošanas tas tiks uzstādīts uz Engures upes. Aizsprosta ūdens līmeņu starpība būs ap vienu metru, ūdens pievadkanāla diametrs 1,2 m, caurplūde 4 m³/s pie ūdens ātruma 3,6 m/s.

Claims (1)

1. Hidroagregāts ar horizontālu turbīnu un regulējamiem spārniem, kas sastāv no turbīnas ar spārnu tipa darba ratu un asinhronā maiņstrāvas elektroģeneratora piedziņas mehānisma, atšķiras ar to, ka, lai kāpinātu ūdens enerģijas lietderīgāku izmantošanu pie nelielas ūdens līmeņa starpības pirms un pēc hidroagregāta, ūdeni no ūdenskrātuves turbīnai pievada pa cauruli kanālu 5° slīpumā, turbīnas spārnu darba virsmas laukums ir palielināms, pagriežot spārnus attiecībā pret ūdens plūsmas virzienu.