RU2078984C1

RU2078984C1 - Multinozzle distributor for vertical pelton turbine

Info

Publication number: RU2078984C1
Application number: RU9494024610A
Authority: RU
Inventors: М.В. Добрер; Г.А. Матюшичев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1997-05-10

Abstract

FIELD: studying hydraulic-turbine models on test facilities. SUBSTANCE: distributor has sectional penstock with inlet pipe and circuit part around model installation region, as well as outlet pipes with nozzle uniformly arranged over circle. Penstock sections connected to outlet pipes are rectilinear, and/or same straight sections are provided at terminal outlet pipes. Coaxially flanged to mentioned straight sections are changeable inserts of different length which enables varying area embraced by distributors while maintaining constant the tangential direction of nozzle axes relative to circumferences of different diameter. EFFECT: provision for testing variable-diameter models of hydraulic turbines. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротурбостроения и касается вертикальных ковшовых гидротурбин. При этом объектом изобретения является многосопловой распределитель гидротурбин, который предназначен прежде всего для стендовых исследований моделей гидротурбин, но может быть использован также при производстве и модернизации эксплуатационных гидротурбин. The invention relates to the field of hydroturbine engineering and for vertical bucket hydraulic turbines. The object of the invention is a multi-nozzle distributor of hydroturbines, which is intended primarily for bench studies of models of hydroturbines, but can also be used in the production and modernization of operational hydroturbines.

Известно, что многосопловые распределители ковшовых гидротурбин являются одним из наиболее металлоемких узлов, масса которого составляет 30 40% от массы всей турбины. При этом распределитель состоит из нескольких секций различной формы, соединяемых фланцами или сваркой. Поэтому для стендовых исследований применение индивидуальных распределителей для различных моделей гидротурбин связано со значительными экономическими затратами. Кроме того, применение нескольких распределителей в стендовых исследованиях приводит к появлению дополнительных случайных погрешностей, связанных с изменением соотношения формы и протяженности каналов распределителя, различием в чистоте обработки стенок этих каналов и пр. что не позволяет получить адекватные гидродинамические условия. It is known that multi-nozzle distributors of bucket hydraulic turbines are one of the most metal-intensive units, the mass of which is 30 40% of the mass of the entire turbine. Moreover, the distributor consists of several sections of various shapes connected by flanges or welding. Therefore, for bench research, the use of individual valves for various models of hydraulic turbines is associated with significant economic costs. In addition, the use of several dispensers in bench research leads to the appearance of additional random errors associated with a change in the ratio of the shape and length of the dispenser channels, a difference in the purity of the processing of the walls of these channels, etc., which does not allow obtaining adequate hydrodynamic conditions.

Известны изобретения, относящиеся к многосопловым распределителям и направленные на обеспечение вариабельности их отдельных элементов для стендовых исследований. Известен, в частности, распределитель для экспериментального стенда, содержащий напорный трубопровод, тройник, гибкие вставки и сопла, которые могут устанавливаться под различными углами между собой по окружности вокруг модели рабочего колеса (авт. св. СССР N 561801, F03Б1/00, 1977). Однако такой распределитель может быть использован только для двухсопловых гидротурбин, которые имеют ограниченное распространение. Кроме того, наличие гибких вставок вносит неопределенность в профиль элементов подвода и отрицательно влияет на объективность сравнения результатов модельных исследований. Known inventions related to multi-nozzle dispensers and aimed at ensuring the variability of their individual elements for bench research. Known, in particular, is a distributor for an experimental bench containing a pressure line, tee, flexible inserts and nozzles that can be installed at different angles between themselves around the circumference around the model of the impeller (ed. St. USSR N 561801, F03B1 / 00, 1977) . However, such a distributor can only be used for twin-nozzle hydraulic turbines, which are of limited distribution. In addition, the presence of flexible inserts introduces uncertainty into the profile of the supply elements and negatively affects the objectivity of comparing the results of model studies.

Наиболее близким аналогом изобретения является многосопловой распределитель, содержащий напорный трубопровод из соединенных фланцами секций и отводящие патрубки с соплами, равномерно распределенными по кругу (авт. св. СССР N 649018, G09В25/00, 1979). Такой распределитель выполнен по форме классического распределителя кольцевого типа, которые получили наибольшее распространение в гидротурбостроении. При этом данный аналог выполнен с изменяемым положением направляющих ребер в местах сопряжения секций напорного трубопровода с отводящими патрубками, что позволяет оптимизировать гидродинамику потока этой зоны. Однако описанный аналог, как и другие известные, не может быть приспособлен для проведения исследований моделей гидротурбин с различными номинальными диаметрами рабочего колеса. The closest analogue of the invention is a multi-nozzle distributor containing a pressure pipe from sections connected by flanges and outlet pipes with nozzles uniformly distributed in a circle (ed. St. USSR N 649018, G09B25 / 00, 1979). Such a distributor is made in the form of a classical ring-type distributor, which are most widely used in turbine construction. Moreover, this analogue is made with a variable position of the guide ribs in the places where the sections of the pressure pipe are connected to the outlet pipes, which allows optimizing the flow hydrodynamics of this zone. However, the described analogue, like other well-known ones, cannot be adapted for researching models of hydraulic turbines with different nominal impeller diameters.

В основу изобретения поставлена задача создания такого многосоплового распределителя для вертикальной ковшовой гидротурбины, исполнение которого позволяло бы с минимальными материальными и трудовыми затратами использовать его для рабочих колес переменного диаметра. The basis of the invention is the task of creating such a multi-nozzle distributor for a vertical bucket hydraulic turbine, the execution of which would allow using it with minimal material and labor costs for impellers of variable diameter.

Эта задача решена в многосопловом распределителе, содержащем напорный трубопровод из соединенных фланцами секций и отводящие патрубки с соплами, в котором в соответствии с сущностью изобретения секции напорного трубопровода, к которым присоединены отводящие патрубки, выполнены в виде прямолинейных участков напорного трубопровода и/или такие же прямолинейные участки сделаны на концевых отводящих патрубках, а с концами этих прямолинейных участков состыкованы с помощью фланцевых соединений соосные сменные вставки. This problem is solved in a multi-nozzle distributor containing a pressure pipe from sections connected by flanges and outlet pipes with nozzles, in which, in accordance with the invention, sections of the pressure pipe to which the discharge pipes are connected are made in the form of straight sections of the pressure pipe and / or the same straight pipes sections are made on the end outlet pipes, and coaxial replaceable inserts are joined to the ends of these straight sections by means of flange connections.

Благодаря указанному решению за счет изменения длины сменных вставок можно равномерно по всем направлениям изменять площадь охвата распределителя, подстраиваясь к нужному диаметру рабочего колеса. Вместе с тем, т.к. соответствующие участки напорного трубопровода и концевых отводящих патрубков выполнены прямолинейными и сменными вставками соосны с этими участками, при изменении их длины смещение сопел будет осуществляться поступательно и оси сопловых отверстий будут оставаться касательными к окружностям любого другого диаметра. Thanks to this solution, by changing the length of interchangeable inserts, it is possible to evenly change the coverage area of the distributor in all directions, adjusting to the desired diameter of the impeller. However, since the corresponding sections of the pressure pipe and end branch pipes are made of straight and replaceable inserts aligned with these sections, when changing their length, the nozzles will be displaced progressively and the axis of the nozzle holes will remain tangent to circles of any other diameter.

На фиг.1 изображен вид многосоплового распределителя в плане; на фиг. 2
вид распределителя с боковой стороны по стрелке A на фиг.1.Figure 1 shows a plan view of a multi-nozzle distributor; in FIG. 2
side view of the distributor in the direction of arrow A in FIG. 1.

На чертежах изображен пример четырехсоплового распределителя для моделей ковшовой гидротурбины с вертикальной осью вращения и номинальным диаметром основной модификации рабочего колеса D₁.The drawings show an example of a four-nozzle distributor for models of a bucket hydraulic turbine with a vertical axis of rotation and a nominal diameter of the main impeller modification D ₁ .

Распределитель содержит напорный трубопровод, включающий входную прямолинейную трубу 1 и охватывающую зону расположения моделей рабочего колеса контурную часть, состоящую из секций 2, 3, 4 и 5, связанных фланцевыми соединениями. В стенки секций 2 и 4 врезаны отводящие патрубки 6 с соплами 7. Концевой патрубок 8 прикреплен фланцевым соединением к торцу секции 5, а другой концевой патрубок 9 врезан в стенку входной трубы 1 напорного трубопровода. Как это видно на фиг.2, напорный трубопровод располагается ниже плоскости размещения сопел 7, что позволяет уменьшить кривизну колен отводящих патрубков 6, 8 и 9 и тем самым улучшить гидродинамику потока. The distributor contains a pressure pipe including a straight inlet pipe 1 and a contour portion, comprising sections 2, 3, 4 and 5, connected by flange connections, covering the zone of location of the impeller models. The outlet pipes 6 with nozzles 7 are cut into the walls of sections 2 and 4. The end pipe 8 is attached by a flange connection to the end of the section 5, and the other end pipe 9 is cut into the wall of the inlet pipe 1 of the pressure pipe. As can be seen in figure 2, the pressure pipe is located below the plane of placement of the nozzles 7, which reduces the curvature of the knees of the outlet pipes 6, 8 and 9 and thereby improve the flow dynamics.

Как видно из чертежей, секции 2 и 4 напорного трубопровода выполнены в виде прямолинейных участков. Прямолинейные участки 10 и 11 имеются и у концевых отводящих патрубков 8 и 9, соответственно. При этом секции 2 и 4 и прямолинейный участок 10 ориентированы под равными углами в 90^o, т.е. под такими же углами, под которыми расположены равномерно распределенные по кругу сопла 7. При этом длина этих прямолинейных участков составляет 2 3 D₁, что обеспечивает сохранение хороших гидродинамических качеств потока в отводящих патрубках при обычных вариациях изменения диаметра моделей рабочего колеса.As can be seen from the drawings, sections 2 and 4 of the pressure pipe are made in the form of straight sections. Straight sections 10 and 11 are also available at the end outlet pipes 8 and 9, respectively. In this case, sections 2 and 4 and the straight section 10 are oriented at equal angles of 90 ^o , i.e. at the same angles at which the nozzles are evenly distributed around the circle 7. Moreover, the length of these straight sections is 2 3 D ₁ , which ensures the good hydrodynamic qualities of the flow in the outlet pipes with normal variations in the diameter of the impeller models.

К концам секций 2 и 4 примыкают соосные сменные вставки 12, установленные с помощью фланцевых соединений. К прямолинейному участку 10 отводящего патрубка 8 примыкает сменная вставка 13. Еще одна сменная вставка 14 установлена в разъеме прямолинейного участка 11 отводящего патрубка 9. To the ends of sections 2 and 4 adjoin coaxial interchangeable inserts 12 installed using flange connections. A replaceable insert 13 is adjacent to the straight portion 10 of the discharge pipe 8. Another replaceable insert 14 is installed in the connector of the straight portion 11 of the discharge pipe 9.

Для сохранения неизменного оптимального расстояния между выходным сечением сопла и ковшами рабочего колеса могут применяться сменные вставки 15 между концами отводящих патрубков и насадками сопел 7. To maintain a constant optimal distance between the outlet section of the nozzle and the impeller buckets, replaceable inserts 15 between the ends of the outlet pipes and nozzles of the nozzles 7 can be used.

При проектировании и изготовлении описанного распределителя его основные постоянные части рассчитываются под минимальный номинальный диаметр модели рабочего колеса. При необходимости исследования моделей рабочих колес с большим диаметром подбирают соответствующие по длине сменные вставки 12, 13 и 14 и устанавливают их с помощью фланцевых соединений. При этом сопла 7 будут смещаться поступательно осями своих выходных отверстий и эти оси будут оставаться касательными к окружности другого диаметра. When designing and manufacturing the described distributor, its main constant parts are calculated for the minimum nominal diameter of the impeller model. If necessary, studies of impeller models with a large diameter select interchangeable inserts 12, 13 and 14 corresponding in length and install them using flange connections. In this case, the nozzles 7 will be translationally shifted by the axes of their outlet openings and these axes will remain tangent to a circle of a different diameter.

Claims

A multi-nozzle distributor for a vertical bucket hydraulic turbine containing a pressure pipe from sections connected by flanges and outlet pipes with nozzles uniformly distributed in a circle, characterized in that the sections of the pressure pipe to which the discharge pipes are connected are made in the form of straight sections of the pressure pipe, and / or the same rectilinear sections are made on the end outlet pipes, and coaxial shafts are joined to the ends of these rectilinear sections by means of flange connections e insert.