NO325509B1 - Hydraulisk reaksjonsturbin og fremgangsmate for reduksjon av trykkfluktuasjoner - Google Patents
Hydraulisk reaksjonsturbin og fremgangsmate for reduksjon av trykkfluktuasjoner Download PDFInfo
- Publication number
- NO325509B1 NO325509B1 NO20065276A NO20065276A NO325509B1 NO 325509 B1 NO325509 B1 NO 325509B1 NO 20065276 A NO20065276 A NO 20065276A NO 20065276 A NO20065276 A NO 20065276A NO 325509 B1 NO325509 B1 NO 325509B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- suction pipe
- water
- impeller
- turbine according
- openings
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000006757 chemical reactions by type Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
- F03B11/04—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
- F03B11/002—Injecting air or other fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/02—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Vannturbin av reaksjonstypen omfattende: - et løpehjul, - et sugerør (1) nedstrøms for løpehjulet, og - en injeksjonsanordning (4,10) for innføring av vann i sugerøret med sikte på å redusere trykkfluktuasjoner i dette, med en eller flere åpninger (10) i sugerørveggen (1a) innrettet til i det vesentlige jevn fordeling av injisert vann i aksiell retning og/eller omkretsretningen av sugerøret (1).
Description
I sugerøret nedstrøms for løpehjulet i Francis-turbiner og andre vannturbiner av reaksjonstypen med faste løpehjulsskovler har det vært problemer i forbindelse med vibrasjoner og pulsasjoner under drift med høyere og/eller lavere belastninger enn den belastning som gir høyest virkningsgrad. Det er kjent forskjellige metoder som tar sikte på å redusere disse trykkfluktuasjonene, som har sammenheng med en uønsket rotasjonskomponent av vannet i sugerøret når de ugunstige belastningsforholdene opptrer.
Det er kjent mekaniske midler til å redusere eller eliminere forannevnte problemer. Et eksempel på en mekanisk løsning er å finne i US-patentpublikasjon 2004/0037698, som beskriver faste stagskovler etter løpehjulet.
Andre tidligere kjente løsninger baserer seg på luft-eller gassinjeksjon for samme formål, som for eksempel beskrevet i JP 02238177 og US 2004/0265117.
Videre er injeksjon av vann i sugerøret for å redusere trykkfluktuasjoner i dette, beskrevet i WO 2006/043824.
Videre kan nevnes JP 61178563, der også innføring av vann gjennom sugerørveggen er vist. Dette tjener imidlertid til å undertrykke avflaking eller strømningsavløsning i en turbin med lav trykkhøyde (typisk en turbin av Kaplan-typen) der det ikke er noe problem med trykkpulsasjoner av den art som her er av interesse. Slike problemer opptrer jevnlig ved visse belastningsforhold i reaksjonsturbiner som har et løpehjul med faste skovler, mens turbiner av Kaplan-typen har skovler med innstillbar stigning.
Ved å injisere vann vil man hindre eller ødelegge den ugunstige dannelsen av strømningsvirvler som kan forekomme, hvilket gjør det mulig å kjøre turbinene over et større lastområde.
Mer spesielt vil injiseringen av vann (under høyt trykk) tjene til å eliminere den forannevnte rotasjons- eller virvelkomponent som opptrer i vannet som forlater turbinens løpehjul. Følgelig vil strømningen nedstrøms bli nærmere aksiell og de uønskede trykkfluktuasjonene vil ikke lenger representere et alvorlig problem. Det kan imidlertid anses å være en viss ulempe at injisering av vann under trykk vil kreve noe energi, hvilket kan redusere den totale virkningsgraden av slike turbiner.
Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å forbedre vann-injeksjons anordningen og -metoden i reaksjonsturbiner som angitt ovenfor. Således er oppfinnelsen i et generelt aspekt rettet mot en vannturbin av reaksjonstypen omfattende et løpehjul, et sugerør nedstrøms for løpehjulet og en injeksjonsanordning for innføring av vann i sugerøret for å redusere trykkfluktuasjoner i dette. De nye og særegne trekk ifølge oppfinnelsen angår generelt den nevnte injeksjonsanordningen som omfatter en eller flere åpninger i sugerør-veggen innrettet til å fordele injisert vann i det vesentlige jevnt i aksiell retning og/eller omkretsretningen av suge-røret .
Når det gjelder fordelingen rundt omkretsen av sugerøret kan dette være rundt hele omkretsen eller bare delvis av denne, fortrinnsvis omfattende i det minste halvparten av omkretsen. Et hovedpoeng er å sørge for en i prinsippet kontinuerlig injisering av vann over et område eller separate områder av sugerørveggen, i motsetning til de konsentrerte stråler av vann fra typiske dyser i henhold til tidligere kjent teknikk. Således vil med denne oppfinnelsen en vesentlig andel eller et vesentlig volum av hoved-vannstrøm-ningen som har en uønsket rotasjonskomponent, bli gunstig influert av det injiserte vannet.
Andre særegne trekk ifølge oppfinnelsen og oppnådde fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse.
Oppfinnelsen skal nå forklares mer i detalj under henvisning til utførelsesformer av denne, som illustrert på de ledsagende tegningene, hvor: Fig. 1 er en skjematisk oversiktsillustrasjon i aksielt snitt, som viser vesentlige deler av en reaksjons-turbin, inkludert løpehjulet og sugerøret samt en
vanninj eks j onsanordning,
fig. 2 er et forenklet tverrsnitt av sugerøret på fig. 1
som indikert ved I-l, med en spaltelignende
vanninj eksj onsåpning,
fig. 2A viser formen av vanninjeksjonsåpningen slik den
sees i henhold til pilene A-A på fig. 2,
fig. 3 er et lignende tverrsnitt som fig. 2 og viser en annen utførelsesform med et antall vanninjeksjons-åpninger fordelt rundt omkretsen av sugerøret, og fig. 3A viser et forenklet vertikalt tverrsnitt ved en av vanninjeksjonsåpningene på fig. 3.
På fig. 1 er det illustrert en konvensjonell Francis-turbin med et løpehjul 100 og et sugerør 1, med en rotasjons-akse 100a som også er den sentrale akse for sugerøret 1 umiddelbart nedstrøms for løpehjulet 100. I veggen på sugerøret 1 er det skjematisk vist en injeksjonsåpning 10 for vann som skal innføres med sikte på å redusere trykkfluktuasjoner som omtalt ovenfor. I det tilfellet som er vist på fig. 1 har åpningen 10 en utstrekning som avviker noe fra den aksielle retning 100a av sugerøret 1, hvilket er en foretrukket utførelse under visse forhold. Skråvinkelen kan være større eller mindre i forhold til aksen 100a enn det som er illustrert på fig. 1, blant annet avhengig av størrelsen av de rotasjonskomponenter som kan forventes i hovedvannstrøm-ningen fra løpehjulet 100.
Fig. 2, som er et tverrsnitt som angitt ved I-l på fig. 1, illustrerer mer i detalj en utførelse der injeksjonsanordningen omfatter et vannfordelingskammer 4 utvendig på sugerørveggen la og i kommunikasjon med en spalte eller åpning 10 i veggen. Den spaltelignende injeksjonsåpningen 10 er her vist som forløpende parallelt med sugerøraksen og har i likhet med den på fig. 1 en i det vesentlige langstrakt form. Ifølge oppfinnelsen er det således foretrukket at den longitudinale eller aksielle dimensjon av åpningen 10 er flere ganger så stor som dennes breddedimensjon. Mer spesielt kan dette dimensjonsforholdet tilsvare opptil en eller to størrelsesordener, hvorved åpningen kan anta formen av en ganske smal, lang sliss i sugerørveggen la.
I utførelsen på fig. 3 er det anordnet et forholdsvis stort antall spaltelignende åpninger 20 som er jevnt fordelt langs omkretsen av sugerørveggen la. Det vil innses at skjønt en fullstendig dekning av hele omkretsen, slik som illustrert på fig. 3, er gunstig, kan det tenkes modifikasjoner der partier av omkretsen ikke har slike injeksjonsåpninger. Dette kan være for å sikre at vannet har den riktige vinkelen i forhold til sugerørets akse når det trer inn i sugerøret.
Det skal bemerkes at for å oppnå den kontinuerlige eller jevne fordeling av injisert vann som forklart ovenfor, er det fordelaktig å ha en total utstrekning av åpninger 20 omkring omkretsen av sugerøret 1, som er mer enn en liten brøkdel av sugerørets diameter umiddelbart nedstrøms for løpehjulet 100 (se fig. 1). Det samme foretrukne forhold gjelder med hensyn til den aksielle lengden eller utstrekningen av åpningen 10 på fig. 1 og 2/2A.
Vann tilføres under trykk gjennom en ledning 2 på fig. 3 og fordeles rundt sugerøret ved hjelp av en ekstern, lukket kanal 3. Således vil vanninjeksjonen finne sted slik som indikert med to piler 25, gjennom alle åpningene 20.
Tverrsnittsdetaljen på fig. 3A viser videre hvordan vanninjeksjonen besørges i denne utførelsen. Fra et ring-formet kammer 5 som dannes av kanalstrukturen 3, har hver åpning 20 i sugerørveggen la et divergerende strømnings-tverrsnittsareal mot det indre av sugerøret 1. Det samme gjelder åpningen 10 på fig. 2. Denne divergerende formen bidrar til en jevn fordeling som omtalt ovenfor, da den divergerende eller koniske formen vil ha en gunstig virkning til å spre det injiserte vannet inn i et stort volum av den vertikale hovedvannstrømning fra løpehjulet 100 (fig. 1). Videre vil denne spredningseffekten i det injiserte vannet bli oppnådd uten noe betydelig energitap.
I en modifikasjon av utførelsen på fig. 3 kan rekken av
åpninger 20 strekke seg langs en skrå eller skrueformet linje istedenfor at alle åpningene er plassert i det samme radielle plan, slik at det fremkommer en utstrekning som nevnt ovenfor også i aksiell retning.
Mens det er beskrevet noen praktiske utførelsesformer ifølge oppfinnelsen med skjematisk illustrasjon på tegningene, kan mange modifikasjoner være mulig, så som i antall og form av injeksjonsåpninger eller retningen for vanninjeksjonen, avhengig av kravene ved individuelle vannturbiner av reaksjonstypen der trykkfluktuasjoner i sugerøret kan være et problem.
Claims (7)
1. Vannturbin av reaksjonstypen omfattende
et løpehjul (100),
et sugerør (1) nedstrøms for løpehjulet, og en injeksjonsanordning (10,20) for innføring av vann i sugerøret med sikte på å redusere trykkfluktuasjoner i dette, karakterisert ved at injeksjonsanordningen omfatter en eller flere åpninger (10,20) i sugerørets vegg (la) innrettet til å fordele injisert vann i det vesentlige jevnt i aksiell retning og/eller omkretsretningen av sugerøret (1).
2. Turbin ifølge krav 1, der nevnte ene eller flere åpninger sammen har en total utstrekning i aksiell retning og/eller omkretsretningen av sugerøret, som er større enn en liten brøkdel av sugerørets diameter umiddelbart nedstrøms for løpehjulet.
3. Turbin ifølge krav 1 eller 2, der den nevnte utstrekning er på skrå i forhold til sugerørets akse.
4. Turbin ifølge krav 1, 2 eller 3, der i det minste en åpning (10) har en langstrakt form med en lengdedimensjon som er flere ganger så stor som breddedimensjonen av åpningen, idet lengdedimensjonen fortrinnsvis er en eller to størrelsesordener større enn den nevnte breddedimens jon.
5. Turbin ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, der det nevnte flertall åpninger (20) er fordelt rundt en vesentlig del av omkretsen av sugerøret (1), fortrinnsvis rundt i det minste halvparten av omkretsen.
6. Turbin ifølge et av kravene 1-5, der de(n) nevnte åpning(er) (10,20) har et utad divergerende
strømningstverrsnittsareal.
7. Fremgangsmåte til å redusere trykkfluktuasjoner i sugerøret nedstrøms for løpehjulet i vannturbiner av reaksjonstypen, ved injisering av vann gjennom sugerørets vegg på et nivå i avstand fra løpehjulet, karakterisert ved at vannet injiseres slik at det blir i det vesentlige jevnt fordelt i sugerørets aksielle retning og/eller omkretsretning.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20065276A NO325509B1 (no) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Hydraulisk reaksjonsturbin og fremgangsmate for reduksjon av trykkfluktuasjoner |
CA2669946A CA2669946C (en) | 2006-11-16 | 2007-02-27 | Hydraulic reaction turbine and method for reducing pressure fluctuations |
PCT/NO2007/000078 WO2008060158A2 (en) | 2006-11-16 | 2007-02-27 | Hydraulic reaction turbine and method for reducing pressure fluctuations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20065276A NO325509B1 (no) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Hydraulisk reaksjonsturbin og fremgangsmate for reduksjon av trykkfluktuasjoner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20065276L NO20065276L (no) | 2008-05-19 |
NO325509B1 true NO325509B1 (no) | 2008-05-26 |
Family
ID=39402116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20065276A NO325509B1 (no) | 2006-11-16 | 2006-11-16 | Hydraulisk reaksjonsturbin og fremgangsmate for reduksjon av trykkfluktuasjoner |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA2669946C (no) |
NO (1) | NO325509B1 (no) |
WO (1) | WO2008060158A2 (no) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013019652A1 (de) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Dieter Mühlenbruch | Wasserkraftwerk |
CN103982357A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-13 | 哈尔滨电机厂有限责任公司 | 一种减弱尾水管涡带的水轮机转轮出口导流结构 |
EP3276157A1 (en) | 2016-07-25 | 2018-01-31 | GE Renewable Technologies | Hydraulic turbine |
WO2022189101A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-15 | Voith Patent Gmbh | Hydroelectric turbine installation and operation method for enhancing the level of dissolved oxygen |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE971042C (de) * | 1953-04-17 | 1958-11-27 | Neyrpic Ets | Reaktionswasserturbine |
CA1052662A (en) * | 1976-11-26 | 1979-04-17 | Paul Koeller | Draft tube venting arrangement |
US4515524A (en) * | 1982-09-27 | 1985-05-07 | Allis-Chalmers Corporation | Draft tube for hydraulic turbine |
JPS61294172A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-24 | Toshiba Eng Co Ltd | 吸出し管の水面動揺防止装置 |
ES2094336T3 (es) * | 1992-04-14 | 1997-01-16 | Ente Naz Energia Elettrica | Control de los impulsos de presion hidraulica y de potencia en una turbina hidraulica de reaccion. |
JP2001165025A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-19 | Toshiba Corp | 揚水水力機械 |
US6971843B2 (en) * | 2003-06-25 | 2005-12-06 | General Electric Canada Inc. | Hydraulic turbine draft tube with enhanced dissolved oxygen |
NO20044391D0 (no) * | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Troms Kraft Produksjon As | Anordning og fremgangsmate ved sugeror |
-
2006
- 2006-11-16 NO NO20065276A patent/NO325509B1/no not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-02-27 WO PCT/NO2007/000078 patent/WO2008060158A2/en active Application Filing
- 2007-02-27 CA CA2669946A patent/CA2669946C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20065276L (no) | 2008-05-19 |
CA2669946C (en) | 2012-08-14 |
WO2008060158A3 (en) | 2010-09-30 |
CA2669946A1 (en) | 2008-05-22 |
WO2008060158A2 (en) | 2008-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100905963B1 (ko) | 반작용식 스팀 터빈 | |
US20110088379A1 (en) | Exhaust gas diffuser | |
JP5592933B2 (ja) | 反作用式タービン | |
CA2549749C (en) | Control jet for hydraulic turbine | |
US8439633B2 (en) | Hollow steam guide diffuser having increased pressure recovery | |
NO325509B1 (no) | Hydraulisk reaksjonsturbin og fremgangsmate for reduksjon av trykkfluktuasjoner | |
JP2012521419A5 (no) | ||
US8591184B2 (en) | Hub flowpath contour | |
RU2729589C1 (ru) | Сопло с трубкой лопаточного профиля для газовой турбины | |
US20120042654A1 (en) | Tip flowpath contour | |
CN110325714A (zh) | 蒸汽涡轮机的排气室及蒸汽涡轮机 | |
KR102243462B1 (ko) | 증기 터빈 | |
US9228495B2 (en) | Vortex reducer | |
US10634145B2 (en) | Self-priming pump assembly | |
JP5277195B2 (ja) | 複流型蒸気タービンのタービン入口構造、およびそれを用いた複流型蒸気タービン | |
CN102369352A (zh) | 水电式涡轮机喷嘴和它们的关系 | |
CN102373971B (zh) | 轴流透平与单侧径向排汽/气系统一体化气动设计方法 | |
CN105626581A (zh) | 一种带增压孔的加力离心泵 | |
US20130180246A1 (en) | Diffuser for a gas turbine | |
NO325508B1 (no) | Hydraulisk reaksjonsturbin | |
CN110038458A (zh) | 一种燃气管道匀混器 | |
JP2010209857A (ja) | 蒸気タービン用ノズルボックスおよび蒸気タービン | |
RU2501975C1 (ru) | Диффузорная ветроэнергетическая установка с пониженным уровнем шума | |
EP2770164A1 (en) | A turbine having a radial outflow rotor and radial inflow stator | |
JP6491052B2 (ja) | タービン入口構造、およびそれを用いた蒸気タービン |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |