UA126103C2 - Реверсивний насос-турбіна і напрямна лопатка для реверсивного насоса-турбіни - Google Patents
Реверсивний насос-турбіна і напрямна лопатка для реверсивного насоса-турбіни Download PDFInfo
- Publication number
- UA126103C2 UA126103C2 UAA202101246A UAA202101246A UA126103C2 UA 126103 C2 UA126103 C2 UA 126103C2 UA A202101246 A UAA202101246 A UA A202101246A UA A202101246 A UAA202101246 A UA A202101246A UA 126103 C2 UA126103 C2 UA 126103C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- turbine
- guide vane
- flow
- guide
- edge
- Prior art date
Links
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 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
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/16—Stators
-
- 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
- F03B3/16—Stators
- F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
- F03B3/183—Adjustable vanes, e.g. wicket gates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
-
- 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
- F03B3/10—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
- F05B2240/304—Details of the trailing edge
-
- 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)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Винахід стосується реверсивного насоса-турбіни (18), а також напрямної лопатки (13) для реверсивного насоса-турбіни (18), яка містить корпус (3) напрямної лопатки, обертальну цапфу (2) для обертання корпусу (3) напрямної лопатка навколо осі обертання і дві торцеві поверхні (21, 22). Корпус (3) напрямної лопатки має передню кромку (7) турбіни, спрямовану у напрямку потоку (17) турбіни, і задню кромку (8) турбіни, спрямовану у напрямку, протилежному потоку (17) турбіни, причому окремі напрямні лопатки (13) входять у контакт одна з одною вздовж замикальних кромок (10), коли напрямний апарат (16) закритий, причому кожна напрямна лопатка (13) має дві поверхні (19, 20), які спрямовують потік, з обох боків осі (1) обертання, протилежні одна одній і обмежені двома торцевими поверхнями (21, 22). Згідно з винаходом ці дві поверхні (19, 20), які спрямовують потік, мають різні профілі (4, 5, 6) потоку.
Description
Винахід стосується реверсивного насоса-турбіни, що містить робоче колесо і напрямний апарат, який містить множину напрямних лопаток, кожна з яких містить корпус напрямної лопатки, обмежений торцевими поверхнями, і обертальну цапфу для обертання корпусу напрямної лопатки навколо осі обертання. При обертанні напрямних лопаток напрямний апарат можна відкривати і закривати. Корпус напрямної лопатки містить передню кромку турбіни, спрямовану у напрямку потоку турбіни, і задню кромку турбіни, спрямовану у напрямку, протилежному потоку турбіни. Коли напрямний апарат закритий, окремі напрямні лопатки входять у контакт одна з одною вздовж замикальних кромок, які визначаються дотичними кривими сусідніх напрямних лопаток. При цьому кожна напрямна лопатка має дві поверхні, які спрямовують потік, з обох боків осі обертання, протилежні одна одній і обмежені двома торцевими поверхнями.
Винахід також стосується напрямної лопатки для реверсивного насоса-турбіни.
Напрямні лопатки у реверсивному насосі-турбіні розташовані у напрямку, протилежному потоку у робочому колесі, у режимі роботи турбіни і у напрямку потоку у робочому колесі у режимі роботи насоса. Вони складаються з корпусу напрямної лопатки і обертальної цапфи. Всі напрямні лопатки разом утворюють напрямний апарат. Корпус напрямної лопатки обертається безпосередньо шляхом обертання обертальної цапфи навколо осі обертання. Отже, існує специфічне положення напрямного апарата, в якому сусідні напрямні лопатки знаходяться у контакті одна з одною вздовж замикальних кромок після встановлення напрямних лопаток.
Шляхом регулювання напрямних лопаток можна змінювати режим роботи насоса-турбіни з одного на інший. Експлуатація насосів-турбін є набагато складнішою порівняно з експлуатацією звичайних турбін і вимагає короткого часу перемикання між режимом роботи насоса і турбіни.
Час перемикання насоса-турбіни між режимом роботи насоса і режимом роботи турбіни значною мірою визначається тривалістю процесу синхронізації, в ході якого частота обертання гідравлічної лопаткової машини синхронізується із частотою обертання електромережі. Якщо крива характеристики холостого ходу вказує на нестабільність турбіни в точці синхронізації, коливання крутного моменту, які це викликає, можуть спричинити значні затримки в успішній синхронізації. За таких умов виникають зміщені по фазі пульсації тиску і потоку, амплітуди яких можуть викликати гідродинамічну вібрацію в гідравлічній машині у резонансних умовах. Цей
Зо сценарій представляє ризик безпеки для оператора електростанції. Ймовірність такого випадку можна зменшити шляхом запобігання нестабільності турбіни навколо точки синхронізації.
У процесі скидання навантаження (наприклад, в результаті несправності або перебоїв у роботі електромережі) робоче колесо прискорюється до швидкості обертання холостого ходу, а насос-турбіна працює у перехідних режимах роботи з різними рівнями тиску. Окрім швидкості обертання холостого ходу, підвищення тиску у спіральній камері і зниження тиску у всмоктувальній трубі є основними розрахунковими параметрами гідроакумулюючої електростанції. Чим сильніша нестабільність турбіни при заданих граничних умовах, тим більше підвищення тиску у спіральній камері і зниження тиску у всмоктувальній трубі. В аварійних ситуаціях останнє може спричинити так зване розділення водяного стовпа у всмоктувальній трубі, що генерує велику кількість пари внаслідок виникнення кавітації. Оскільки об'єм, доступний всередині гідравлічної машини, є майже постійним, осьова тяга, яка діє на робоче колесо, відповідно збільшується. Подібний сценарій, як правило, призводить до невиправного пошкодження гідравлічної машини і електростанції, що є серйозною проблемою безпеки при роботі гідроакумулюючих електростанцій.
Таким чином, існує потреба у конструкції, яка б забезпечувала плавну і стабільну роботу на додаток до високої ефективності і хороших кавітаційних характеристик як при роботі в режимі насоса, так і при роботі в режимі турбіни. Конкретні вимоги щодо стабільності експлуатації під час перехідних маневрів є невід'ємною частиною кожної міжнародної тендерної процедури при розміщенні замовлень, тому надзвичайно важливо, щоб виробники задовольняли ці вимоги.
Винахідник зазначив, що зумовлені потоком нестабільності турбіни безпосередньо пов'язані із напрямним апаратом і можуть піддаватися різному впливу залежно від конструкції напрямних лопаток. Виникнення нестабільностей турбіни, як правило, можна пояснити існуванням обертальних, стабільних вихрових структур у міжлопатковому просторі, тобто просторі між напрямним апаратом і робочим колесом. Ці вихрові утворення перешкоджають потоку у турбіні, який виходить із напрямного апарата, збільшують втрати у насосі-турбіні і, зрештою, спричиняють нестабільний режим роботи, що може стати причиною відповідних пульсацій тиску і потоку та викликати збудження системи. Для підвищення стабільності турбін насосів-турбін необхідно переривати або дестабілізувати обертальні, стабільні вихрові структури у міжлопатковому просторі. бо Одним із можливих методів стабілізації роботи є так звані неузгоджені напрямні лопатки.
При цьому окремі напрямні лопатки переміщуються незалежно від інших напрямних лопаток за допомогою окремих сервомоторів. Однак, такий варіант керування є дорогим і зумовлює більший ризик виникнення несправностей для основної концепції безпеки. Оскільки процедури закриття повинні продовжувати функціонувати належним чином, особливо у разі скидання навантаження (наприклад, внаслідок несправності), неузгоджені напрямні лопатки не є повністю прийнятими як механізм безпеки. В даному випадку прослідковується дуже чітка тенденція, яка відходить від такого типу приводу, особливо на майбутніх ринках.
У випадку звичайної напрямної лопатки, профілі потоку, як правило, паралельні і конгруентні (див. фіг. 1). Таким чином, гранична поверхня корпусу напрямної лопатки являє собою циліндричну поверхню. Передня і задня кромки є прямими лініями (див. фіг. 2).
Для підвищення гідравлічної ефективності також використовують напрямні лопатки іншої форми, щоб усі профілі потоку були конгруентними, але не паралельними - див., наприклад, ОЕ 199 59 227 А1. Форму цих напрямних лопаток в основному одержують із однакових профілів потоку, які не узгоджені між собою.
В АТ 405 756 В описані напрямні лопатки з різними профілями потоку, які оптимізовані з точки зору ефективності при повному і частковому навантаженні.
Недолік напрямної лопатки з рівня техніки полягає в тому, що її конструкція недостатньо гнучка, щоб відповідати вимогам стабільності турбіни, ефективності, характеристикам кавітації і діапазону регулювання.
Таким чином, метою винаходу є підвищення стабільності турбін насосів-турбін під час перехідних маневрів, тобто під час процесу синхронізації і у разі скидання навантаження. У той же час турбіна повинна досягти рівня ефективності, співставного з рівнем у випадку звичайної напрямної лопатки. Аналогічно, винахід не повинен значним чином впливати ані на стабільність насоса, ані на його кавітаційні характеристики.
Отже, винахід відрізняється тим, що поверхні відповідної напрямної лопатки, які спрямовують потік, утворюють різні профілі потоку.
Таким чином, корпус напрямної лопатки не є циліндричним і має вигин, який утворюється різною формою профілів потоку. Завдяки цій особливій формі напрямної лопатки потік може бути скерований таким чином, що він конкретно досягає ділянок, де виникають вихрові
Зо структури, дестабілізує ці вихрові утворення, які відповідають за нестабільність турбіни, і тим самим значно покращує експлуатаційну стабільність.
Оскільки профілі потоку відрізняються один від одного, тобто вони не є конгруентними, ефект стабілізації може бути досягнутий конкретно на одній ділянці, а ефект збереження ефективності - на іншій ділянці напрямної лопатки.
Перевагу надають варіанту здійснення, в якому задня кромка турбіни напрямної лопатки або замикальна кромка напрямної лопатки вигнута щонайменше один раз.
Також можливим є варіант здійснення, в якому задня кромка турбіни напрямної лопатки або щонайменше одна замикальна кромка напрямної лопатки вигнуті двічі.
Згідно з винаходом профіль потоку на середній ділянці напрямної лопатки утворює відмінний - фактично більший - абсолютний кут «2 потоку абсолютної швидкості потоку турбіни на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни, відносно пов'язаної з ним дотичної складової абсолютної швидкості потоку турбіни, ніж профіль потоку на крайовій ділянці напрямної лопатки, тому потік турбіни у напрямку турбіни виходить із корпусу напрямної лопатки на середній ділянці під іншим кутом «2 потоку, порівняно з потоком, який виходить із корпусу напрямної лопатки на крайовій ділянці.
У даному випадку середня ділянка напрямної лопатки знаходиться приблизно в центрі між двома торцевими поверхнями напрямної лопатки.
Оскільки кут ос2 потоку більший на середній ділянці, імпульс потоку, який діє радіально, збільшується у напрямку робочого колеса, в результаті чого спостерігається дестабілізація стабільних обертальних вихрових утворень у міжлопатковому просторі і, як наслідок, забезпечуються більш стабільні експлуатаційні умови у реверсивному насосі-турбіні. У даному випадку під крайовою ділянкою розуміють ділянку поблизу торцевих поверхонь корпусу напрямної лопатки.
Винахідник зазначив, що в результаті небажані вихрові утворення у міжлопатковому просторі можуть бути дестабілізовані.
Імпульс потоку, який діє радіально, може бути посилений на середній ділянці напрямної лопатки, наприклад, якщо задня кромка турбіни напрямної лопатки має вигин на середній ділянці у напрямку, перпендикулярному площині, що визначається віссю обертання і з'єднувальною лінією між передньою крайкою турбіни і задньою крайкою турбіни. У цьому 60 випадку напрямна лопатка вигнута у напрямку сторони тиску напрямної лопатки (у напрямку турбіни).
В ідеальному випадку кут напрямної лопатки відповідає абсолютному куту потоку абсолютної швидкості потоку турбіни вздовж профілю напрямної лопатки (див. фіг. 12). В ідеальному випадку потік йде за напрямним профілем лопатки.
Отже, згідно з винаходом профіль потоку на середній ділянці напрямної лопатки має більший кут напрямної лопатки в межах задньої кромки турбіни, ніж профіль потоку на крайовій ділянці напрямної лопатки, тому потік турбіни у напрямку турбіни виходить із корпусу напрямної лопатки на середній ділянці під більшим кутом потоку порівняно з потоком, який виходить на крайовій ділянці.
Переважний варіант здійснення винаходу відрізняється тим, що щонайменше один профіль потоку у своєму положенні обертається навколо прямої лінії яка переважним чином розташована паралельно осі обертання напрямної лопатки. Ефект стабілізації може бути додатково посилений в результаті обертання.
Переважний додатковий варіант здійснення винаходу відрізняється тим, що щонайменше один профіль потоку у своєму радіальному положенні зміщений відносно прямої лінії. Це робить дизайн напрямної лопатки набагато гнучкішим.
Переважний варіант здійснення винаходу відрізняється тим, що передня кромка турбіни вигнута щонайменше один раз, при цьому альтернативно або додатково задня кромка турбіни також може бути вигнута щонайменше один раз. За допомогою таких прийомів досягається найвища ефективність і водночас дестабілізуються вихрові структури, які відповідають за нестабільність турбіни.
Винахід детальніше пояснюється деякими прикладами виконання, представленими на доданих фігурах: на фігурі 1 представлений вигляд у перспективі звичайної напрямної лопатки згідно з рівнем техніки, на фігурі 2 представлений вигляд збоку звичайної напрямної лопатки згідно з фіг. 1, на фігурі З представлений вигляд у перспективі першого варіанту напрямної лопатки згідно з винаходом, на фігурі 4 представлений вигляд у перспективі другого варіанту напрямної лопатки згідно з винаходом, на фігурі 5 представлений вигляд у перспективі третього варіанту напрямної лопатки згідно з винаходом, на фігурі 6 представлений вигляд у перспективі четвертого варіанту напрямної лопатки згідно з винаходом, на фігурі 7 представлений вигляд у перспективі п'ятого варіанту напрямної лопатки згідно з винаходом, на фігурі 8 представлений вигляд збоку напрямної лопатки згідно з винаходом, представленої на фіг. 7, на фігурі 9 представлений вигляд у перспективі (у напрямку до задньої кромки турбіни) напрямної лопатки згідно з винаходом, представленої на фіг. 7, на фігурі 10 представлені дві сусідні напрямні лопатки напрямного апарата, на фігурі 11 представлений вигляд реверсивного насоса-турбіни у розрізі і на фігурі 12 представлені трикутники швидкостей на напрямних лопатках.
На фіг. 1 представлена напрямна лопатка згідно з рівнем техніки. Однакові частини нижче позначені однаковими посилальними позиціями. Дана напрямна лопатка має вісь 1 обертання напрямної лопатки, обертальну цапфу 2 і корпус З напрямної лопатки. Корпус З напрямної лопатки визначається профілями 4, 5 і 6 потоку, паралельними один одному і конгруентними.
Отже, напрямна лопатка має циліндричний корпус З напрямної лопатки. Ті самі профілі 4, 5 і 6 потоку визначають протилежні поверхні 19 і 20, які спрямовують потік, обмежені двома торцевими поверхнями 21, 22. Передня кромка 7 турбіни і задня кромка 8 турбіни утворюють прямі лінії. Така форма профілів 4, 5 і 6 потоку і корпусу З напрямної лопатки, як правило, розроблена для максимальної ефективності. Вихрові структури, які виникають (у просторі між напрямним апаратом і робочим колесом насоса-турбіни), не можуть бути дестабілізовані таким чином.
Вигляд збоку напрямної лопатки, представлений на фіг. 2, чітко показує, що передня кромка 7 турбіни і задня кромка 8 турбіни утворюють прямі лінії і розташовані паралельно осі 1 обертання напрямної лопатки. Корпус З напрямної лопатки обмежений верхнім профілем 4 потоку і нижнім профілем б потоку, які утворюють торцеві поверхні корпусу З напрямної лопатки. Отже, кожен профіль 5 потоку між верхнім профілем 4 потоку і нижнім профілем 6 бо потоку відповідно має однакову форму. Корпус З напрямної лопатки визначається профілями 4,
і 6 потоку, паралельними один одному і конгруентними.
На фіг. З представлений вигляд у перспективі першого варіанту напрямної лопатки згідно з винаходом. Він значною мірою відповідає варіанту здійснення, представленому на фіг. 1, з віссю 1 обертання напрямної лопатки, обертальною цапфою 2, корпусом З напрямної лопатки, 5 передньою кромкою 7 турбіни і задньою кромкою 8 турбіни. Крім того, корпус З напрямної лопатки визначається профілями 4, 5 і 6 потоку. На відміну від рівня техніки, профіль 5 потоку не співпадає з профілями 4 і 6 потоку і, як правило, розташований у випадковому положенні між торцевими поверхнями. Так, наприклад, профіль 5 потоку стабілізує потік, у той час як профілі 4 і 6 потоку максимізують ефективність. З'єднувальні лінії між окремими профілями 4, 5 і 6 потоку вигідним чином відповідають В-сплайновим кривим і утворюють протилежні поверхні 19 і 20, які спрямовують потік, обмежені двома торцевими поверхнями 21, 22. Принципово один або обидва профілі 4, 6 потоку на торцевих поверхнях 21, 22 корпусу З напрямної лопатки також можуть бути сконструйовані для стабілізації потоку і не бути конгруентними між собою.
На фіг. 4 представлений другий варіант напрямної лопатки згідно з винаходом. У даному випадку профіль 5 потоку також не відповідає профілям 4 і б потоку. Крім того, профіль 5 потоку обертається навколо прямої 9. Пряма 9, наприклад, розташована паралельно осі 1 обертання напрямної лопатки. Профіль 5 потоку, наприклад, стабілізує потік, у той час як профілі 4 і 6 потоку максимізують ефективність. З'єднувальні лінії між окремими профілями 4, 5 і 6 потоку вигідним чином відповідають В-сплайновим кривим. В результаті такого обертання передня кромка 7 турбіни і задня кромка 8 турбіни утворюють не прямі, а криві лінії.
На фіг. 5 представлений інший варіант напрямної лопатки згідно з винаходом, причому у даному випадку профіль 5 потоку не відповідає профілям 4 і б потоку їі знаходиться в іншому положенні на корпусі З напрямної лопатки (аксіально зміщений уздовж прямої 9 порівняно з варіантом на фіг. 3). Пряма 9, наприклад, розташована паралельно осі 1 обертання напрямної лопатки. Профіль 5 потоку, наприклад, стабілізує потік, у той час як профілі 4 і 6 потоку максимізують ефективність. З'єднувальні лінії між окремими профілями 4, 5 і 6 потоку вигідним чином відповідають В-сплайновим кривим.
На фіг. 6 представлений корпус З напрямної лопатки, який виконаний аналогічно корпусу, представленому на фіг. 4. Однак, профіль 5 потоку, який стабілізує потік, у даному випадку не
Зо обертається навколо прямої, а розміщений радіально відносно прямої 9.
На фіг. 7 представлений варіант згідно з винаходом, який поєднує варіанти здійснення, представлені на фіг. 5 і фіг. 6. Таким чином, профіль 5 потоку обертається навколо прямої 9 і розміщений радіально відносно прямої 9. Пряма 9, наприклад, розташована паралельно осі 1 обертання напрямної лопатки. Передня кромка 7 турбіни і задня кромка 8 турбіни вигнуті.
Профіль 5 потоку, наприклад, стабілізує потік, у той час як профілі 4 і 6 потоку максимізують ефективність. З'єднувальні лінії між окремими профілями 4, 5 і б потоку вигідним чином відповідають В-сплайновим кривим.
На фіг. 8 представлений вигляд збоку варіанту згідно з фіг. 7. Тут добре видно зміщення і/або обертання, а також вигнуту передню кромку 7 турбіни і задню кромку 8 турбіни.
На фіг. 9 представлений вигляд у перспективі варіанту згідно з фіг. 7, який спрямований у напрямку задньої кромки 8 турбіни. Тут особливо добре видно поворот профілю 5 потоку відносно профілів 4 і 6 потоку.
На фіг. 10 представлені дві сусідні напрямні лопатки 13 напрямного апарата 16, коли напрямний апарат 16 закритий. У даному випадку очевидно, що дві напрямні лопатки 13 контактують уздовж замикальної кромки 10. Крім того, очевидно, що замикальна кромка 10 не повинна відповідати передній кромці 7 турбіни або задній кромці 8 турбіни.
На фіг. 11 представлений вигляд реверсивного насоса-турбіни 18 у розрізі. Під час роботи турбіни вода тече вниз за течією від спіральної камери 11 через стаціонарні статорні колони 12, а потім через регульовані напрямні лопатки 13 напрямного апарата 16. Після цього вода проходить через робоче колесо 14 і залишає реверсивний насос-турбіну 18 через всмоктувальну трубу 15.
На фіг. 12 представлені трикутники швидкостей на напрямних лопатках 13. Потік 17 турбіни позначений стрілкою. У даному випадку окремі змінні стосуються таких параметрів:
К1 Радіус передньої кромки напрямної лопатки у напрямку турбіни до основної осі машини
С1 Абсолютна швидкість на передній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни
СтТи Дотична складова абсолютної швидкості на передній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни
С1іг Радіальна складова абсолютної швидкості на передній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни бо К2 Радіус задньої кромки напрямної лопатки у напрямку турбіни до основної осі машини
С2 Абсолютна швидкість на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни
СбС2и Дотична складова абсолютної швидкості на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни
С2г Радіальна складова абсолютної швидкості на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни ос2 Абсолютний кут потоку абсолютної швидкості на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни відносно відповідної дотичної складової абсолютної швидкості С2и на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни, тобто включений кут між С2 і С2и, причому індекс 1 відповідає передній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни, а індекс 2 відповідає задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни. Індекс и стосується дотичної складової, а індекс г стосується радіальної складової.
КІ ї К2 - і відповідно передня і задня кромки напрямної лопатки - залежать від кута відкриття напрямної лопатки. 1 Вісь обертання 2 Обертальна цапфа
З Корпус напрямної лопатки 4 Профіль потоку 5 Профіль потоку 6 Профіль потоку 7 Передня кромка турбіни 8 Задня кромка турбіни 9 Пряма 10 Замикальна кромка 11 Спіральна камера 12 Статорна колона 13 Напрямна лопатка 14 Робоче колесо 15 Всмоктувальна труба 16 Напрямний апарат
Зо 17 Потік турбіни 18 Насос-турбіна 19 Поверхня, яка направляє потік 20 Поверхня, яка направляє потік 21 Торцева поверхня 22 Торцева поверхня
Claims (12)
1. Напрямна лопатка (13), яка утворює напрямний апарат (16) разом з іншими напрямними 40 лопатками (13) для насоса-турбіни (18) і містить корпус (3) напрямної лопатки з двома торцевими поверхнями (21, 22) і обертальну цапфу (2) для обертання корпусу (3) напрямної лопатки навколо осі (1) обертання, причому корпус (3) напрямної лопатки містить передню кромку (7) турбіни у напрямку потоку (17) турбіни і задню кромку (8) турбіни у напрямку, протилежному потоку (17) турбіни, причому окремі напрямні лопатки (13) входять у контакт одна 45 з одною вздовж замикальних кромок (10), коли напрямний апарат (16) закритий, і ці замикальні кромки визначаються дотичними кривими сусідніх напрямних лопаток (13), причому напрямна лопатка (13) має дві поверхні (19, 20), які спрямовують потік, з обох боків осі (1) обертання, протилежні одна одній і обмежені двома торцевими поверхнями (21, 22), причому поверхні (19, 20), які спрямовують потік, утворюють різні профілі (4, 5, 6) потоку, яка відрізняється тим, що 50 профіль (5) потоку на середній ділянці напрямної лопатки (13) має більший кут напрямної лопатки в межах задньої кромки (8) турбіни, ніж профіль (4, б) потоку на крайовій ділянці напрямної лопатки (13), причому крайова ділянка є ділянкою поблизу торцевих поверхонь (21, 22) корпусу напрямної лопатки, так що профіль (5) потоку на середній ділянці напрямної лопатки (13) утворює більший абсолютний кут (а2) потоку абсолютної швидкості (С2) потоку (17) 55 турбіни на задній кромці напрямної лопатки у напрямку турбіни, відносно пов'язаної з ним дотичної складової абсолютної швидкості (С21и) потоку (17) турбіни, ніж профіль (4, 6) потоку на крайовій ділянці напрямної лопатки (13), тому потік (17) турбіни у напрямку турбіни виходить із корпусу (3) напрямної лопатки на середній ділянці під більшим кутом (а2) потоку, порівняно з потоком, який виходить на крайовій ділянці. бо
2. Напрямна лопатка (13) за п. 1, яка відрізняється тим, що задня кромка (8) турбіни напрямної лопатки (13) вигнута щонайменше один раз.
3. Напрямна лопатка (13) за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що замикальна кромка (10) напрямної лопатки (13) вигнута щонайменше один раз.
4. Напрямна лопатка (13) за п. 2 або 3, яка відрізняється тим, що задня кромка (8) турбіни напрямної лопатки (13) або щонайменше одна замикальна кромка (10) напрямної лопатки (13) вигнуті двічі.
5. Напрямна лопатка (13) за одним із пп. 1-4, яка відрізняється тим, що задня кромка (8) турбіни напрямної лопатки (13) вигнута на середній ділянці у напрямку, перпендикулярному площині, що визначається віссю (1) обертання і з'єднувальною лінією між передньою кромкою (7) турбіни і задньою кромкою (8) турбіни.
6. Напрямна лопатка (13) за п. 5, яка відрізняється тим, що задня кромка (8) турбіни напрямної лопатки (13) вигнута у напрямку турбіни у напрямку сторони тиску напрямної лопатки.
7. Напрямна лопатка (13) за одним із пп. 1-6, яка відрізняється тим, що щонайменше один профіль (4, 5, 6) потоку обертається навколо прямої (9), яка розташована паралельно осі (1) обертання напрямної лопатки (13).
8. Напрямна лопатка (13) за одним із пп. 1-7, яка відрізняється тим, що радіальне положення щонайменше одного профілю (4, 5, б) потоку зміщене відносно прямої (9), паралельної осі (1) обертання.
9. Напрямна лопатка (13) за одним із пп. 1-8, яка відрізняється тим, що передня кромка (7) турбіни вигнута щонайменше один раз.
10. Напрямна лопатка (13) за будь-яким з пп. 1-9, яка відрізняється тим, що задня кромка (8) турбіни напрямної лопатки (13) вигнута щонайменше один раз таким чином, що точка вигину розташована на середній ділянці напрямної лопатки (13).
11. Напрямна лопатка (13) за одним із пп. 1-10, яка відрізняється тим, що профілі (4) і (6) потоку на відповідній крайовій ділянці напрямної лопатки (13) не є конгруентними.
12. Реверсивний насос-турбіна (18), який містить робоче колесо (14) і напрямний апарат (16), що містить множину напрямних лопаток (13), який відрізняється тим, що напрямні лопатки мають форму за одним із пп. 1-11.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50690/2018A AT521637B1 (de) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Leitschaufel für eine hydraulische strömungsmaschine |
| PCT/EP2019/071603 WO2020035452A1 (de) | 2018-08-14 | 2019-08-12 | Reversible pumpturbine und leitschaufel für die reversible pumpturbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA126103C2 true UA126103C2 (uk) | 2022-08-10 |
Family
ID=67660530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA202101246A UA126103C2 (uk) | 2018-08-14 | 2019-08-12 | Реверсивний насос-турбіна і напрямна лопатка для реверсивного насоса-турбіни |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11649798B2 (uk) |
| EP (1) | EP3791059B1 (uk) |
| CN (1) | CN112639281B (uk) |
| AT (1) | AT521637B1 (uk) |
| AU (1) | AU2019323106B2 (uk) |
| ES (1) | ES2909713T3 (uk) |
| PT (1) | PT3791059T (uk) |
| SI (1) | SI3791059T1 (uk) |
| UA (1) | UA126103C2 (uk) |
| WO (1) | WO2020035452A1 (uk) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20210111A1 (no) * | 2021-01-29 | 2022-08-01 | Ec Utvikling As | Reguleringsanordning for ledeskovler til Francisturbin |
| AT525734B1 (de) | 2022-05-03 | 2023-07-15 | Andritz Hydro Gmbh | Leitschaufel |
| AT526083B1 (de) * | 2022-09-07 | 2023-11-15 | Andritz Hydro Gmbh | Leitschaufel |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR372975A (fr) | 1906-11-21 | 1907-04-25 | Francisco Mirapeix | Nouvelle forme des aubes directrices pour les distributeurs radiaux dans les turbines mixtes à réaction |
| AT405756B (de) * | 1996-05-30 | 1999-11-25 | Efg Turbinen Und Kraftwerksanl | Leitschaufel für kaplanturbinen |
| JP4013356B2 (ja) * | 1998-10-14 | 2007-11-28 | 株式会社日立製作所 | 水車 |
| DE19950227A1 (de) * | 1999-10-19 | 2000-11-16 | Voith Hydro Gmbh & Co Kg | Hydraulische Strömungsmaschine |
| DE19950228A1 (de) * | 1999-10-19 | 2000-11-16 | Voith Hydro Gmbh & Co Kg | Hydraulische Strömungsmaschine |
| JP2003090279A (ja) | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水力回転機械用ベーン |
| GB2471152B (en) * | 2009-06-17 | 2016-08-10 | Dresser-Rand Company | Use of bowed nozzle vanes to reduce acoustic signature |
| US9581034B2 (en) * | 2013-03-14 | 2017-02-28 | Elliott Company | Turbomachinery stationary vane arrangement for disk and blade excitation reduction and phase cancellation |
| JP6983530B2 (ja) * | 2017-04-20 | 2021-12-17 | 株式会社東芝 | 水車のガイドベーン装置及びそのガイドベーン装置を備えた水車 |
-
2018
- 2018-08-14 AT ATA50690/2018A patent/AT521637B1/de active
-
2019
- 2019-08-12 WO PCT/EP2019/071603 patent/WO2020035452A1/de active Search and Examination
- 2019-08-12 SI SI201930189T patent/SI3791059T1/sl unknown
- 2019-08-12 CN CN201980054423.2A patent/CN112639281B/zh active Active
- 2019-08-12 AU AU2019323106A patent/AU2019323106B2/en active Active
- 2019-08-12 US US17/258,221 patent/US11649798B2/en active Active
- 2019-08-12 EP EP19755568.3A patent/EP3791059B1/de active Active
- 2019-08-12 PT PT197555683T patent/PT3791059T/pt unknown
- 2019-08-12 ES ES19755568T patent/ES2909713T3/es active Active
- 2019-08-12 UA UAA202101246A patent/UA126103C2/uk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3791059A1 (de) | 2021-03-17 |
| AT521637A1 (de) | 2020-03-15 |
| CN112639281B (zh) | 2021-08-24 |
| AT521637B1 (de) | 2021-05-15 |
| US11649798B2 (en) | 2023-05-16 |
| US20210285414A1 (en) | 2021-09-16 |
| AU2019323106B2 (en) | 2024-06-06 |
| PT3791059T (pt) | 2022-03-30 |
| AU2019323106A1 (en) | 2021-01-21 |
| CN112639281A (zh) | 2021-04-09 |
| SI3791059T1 (sl) | 2022-04-29 |
| ES2909713T3 (es) | 2022-05-10 |
| WO2020035452A1 (de) | 2020-02-20 |
| EP3791059B1 (de) | 2022-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA126103C2 (uk) | Реверсивний насос-турбіна і напрямна лопатка для реверсивного насоса-турбіни | |
| EP1082545B1 (en) | Turbomachinery impeller | |
| EP3056741B1 (en) | Impeller of a compressor and compressor provided with same | |
| JP3872966B2 (ja) | 軸流形流体機械 | |
| US9039374B2 (en) | Turbine rotor | |
| JP6682483B2 (ja) | 遠心回転機械 | |
| US11536273B2 (en) | High efficiency double suction impeller | |
| RU2492362C2 (ru) | Рабочее колесо для центробежного насоса (варианты) | |
| US9011084B2 (en) | Steam turbine stator vane and steam turbine using the same | |
| JP3802572B2 (ja) | 吸込案内装置を有するターボ形ポンプ | |
| US3964840A (en) | Blade for a centrifugal pump impeller | |
| JP5314441B2 (ja) | 遠心型水力機械 | |
| JP2015132219A (ja) | インペラ及びそれを備えた回転機械 | |
| JP2017048703A (ja) | 遠心ポンプ | |
| JP5641971B2 (ja) | 流体機械のガイドベーンおよび流体機械 | |
| KR101878915B1 (ko) | 터빈 펌프 | |
| JPS6344960B2 (uk) | ||
| JPH09195986A (ja) | 流体機械の羽根車 | |
| JP5748505B2 (ja) | 回転機械 | |
| JP2017190695A (ja) | 水力機械のケーシング及び水力機械 | |
| EP4004377A1 (en) | Drag pump | |
| JP3124517B2 (ja) | 高比速度の斜流ポンプ | |
| JPH05248385A (ja) | 渦流型羽根車 |