UA139835U - Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат з сопловим підвідним та регулюючим органом - Google Patents

Abstract

Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат з сопловим підвідним та регулюючим, поряд з напрямним апаратом, органом, містить генератор, розміщений в капсулі, підвідні та регулюючі органи, осьове робоче колесо поворотно-лопатевого типу, відсмоктуючу трубу. Підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів з поворотними вихідними елементами, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на підвищених напорах та одночасно з напрямним апаратом виконує регуляторну функцію.

Description

Корисна модель належить до галузі гідромашинобудування і може бути використана на гідроелектростанціях (ГЕС).

Відомі гідроагрегати горизонтально-капсульного типу з прямоосьовим проточним трактом, застосовувані на низьконапірних ГЕС з Н-3-25 м |11.

Ці гідроагрегати внаслідок прямоосьового підведення й відведення води і простоти форми проточного тракту при установці в низьконапірних ГЕС мають переваги перед гідроагрегатами з вертикальними поворотно-лопатевими гідротурбінами (як по пропускній здатності і частоті, так і за енергетичними показниками). При цьому габаритні розміри гідротурбінного блока значно менші, ніж в осьових вертикальних поворотно-лопатевих турбінах.

Недоліком існуючих прямоточних гідроагрегатів з турбінами такого типу є те, що вони працюють на низьких напорах до 25 м. Це пов'язано з тим, що в цих гідротурбінах відсутня спіральна камера, а момент кількості руху перед робочим колесом горизонтально-прямоточної гідротурбіни створюється колонами статора і напрямним апаратом, установленим перед робочим колесом. Тому забезпечити перед робочим колесом необхідний високий рівень моменту кількості руху тільки за рахунок статора і напрямного апарата неможливо.

Існує здвоєний прямоточний гідроагрегат із системою регулювання з потрійною комбінаторною залежністю між відкриттям напрямного апарата і кутами розвороту лопатей двох робочих коліс гідротурбін, що дозволяє суттєво підвищити середньоексплуатаційні показники, розширити зону експлуатації по напорах і витратах, підвищити ККД, і дає можливість застосування прямоточної схеми на більш високі напори. Крім цього, здвоєний прямоточний гідроагрегат дозволяє одержати більшу потужність при менших габаритах ширини блока ГЕС в плані, порівняно з двома паралельно працюючими агрегатами вертикального поворотно- лопатевого типу (21.

Основними недоліками здвоєного прямоточного гідроагрегату є велика протяжність гідроагрегату вздовж осі обертання роторів гідротурбіна-генератор, складність конструктивного виконання, що призводить до складності обслуговування роботи гідроагрегату, складність системи регулювання робочого процесу.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення середньоексплуатаційних і енергокавітаційних показників прямоточних горизонтальних капсульних гідроагрегатів,

Зо розширення зони експлуатації по напорах аж до 80-100 м.

Поставлена задача вирішується тим, що в турбіні перед регулюючим витрату та запірним органом - напрямним апаратом встановлюється сопловий підвідний орган у вигляді ряду спеціально спрофільованих криволінійних (спіральних) конфузорних соплових каналів з поворотними вихідними елементами, які розміщені по колу перед лопатями робочого колеса, що забезпечують необхідний момент кількості руху для оптимальної роботи гідротурбіни при напорах до 80-100 м і рівномірним по окружному напрямку і по висоті підводом потоку до робочого колеса. Лопатки соплових апаратів при цьому грають також роль колон статора, що забезпечують надійну опору капсули гідроагрегату, а за рахунок поворотних вихідних елементів виконують регулюючу функцію підвідних органів гідротурбіни.

При цьому в системі регулювання гідротурбіни використовується трьохелементна комбінаторна залежність (поворот вихідних кромок соплових лопаток, відкриття напрямного апарату, розворот лопатей робочого колеса), що забезпечує безвідривну течію потоку в каналах на режимах відмінних від оптимального.

На фіг.1 показаний меридіональний розріз горизонтального прямоточного капсульного гідроагрегату; на фіг. 2 представлено сопловий конфузорний канал в плані з поворотними вихідними елементами 3.

Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат містить металічну капсулу 1, в якій розташовуються генератор електричного струму, підшипники, підп'ятник, допоміжне обладнання; сопловий підвідний орган 2 з поворотними вихідними елементами 3; лопатки напрямного апарата 4; поворотно-лопатеве робоче колесо осьового типу 5; відсмоктуючу трубу прямо-осьового типу 6.

Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат складається з гідротурбінного і електрогенераторного обладнання.

Гідравлічна турбіна є приводом генератора електричного струму, перетворюючи енергію потоку води в механічну енергію обертання ротора генератора та працює наступним чином.

Лопатки соплових апаратів з поворотними вихідними елементами (кромками) виконують функцію регулювання витрати (потужності) гідротурбіни.

Далі потік надходить через міжлопатеві канали напрямного апарата 4 в міжлопатеві канали робочого колеса поворотно-лопатевого типу 5. При цьому розворот лопатей робочого колеса бо здійснюється за рахунок системи регулювання відповідно до трьохелементної комбінаторної залежності кута розвороту лопатей від розвороту вихідних елементів лопаток соплових апаратів та відкриття лопаток напрямного апарата, забезпечуючи мінімальні втрати енергії. Далі потік з мінімальними втратами відводиться в нижній б'єф прямоосьовою відсмоктуючою трубою 6.

Таким чином, застосування прямоточних горизонтальних гідроагрегатів на більш високі напори (до 80-100 м) дозволяє розповсюдити переваги цих агрегатів, такі як більш висока пропускна спроможність, що забезпечує більшу потужність турбіни при тому ж діаметрі робочого колеса, більш високі енергокавітаційні показники та надійність експлуатації на вищезазначених напорах.

Джерела інформації: 1. Ковалев Н.Н. Гидротурбинь - Л.: Машиностроение, 1971, с. 69, рис. 11.20. 2. Здвоєний прямотечійний гідроагрегат. Патент на винахід. ПА 76872: опубл. 15.09.2006.

Бюл. Мо 9.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат з сопловим підвідним та регулюючим, поруч з напрямним апаратом, органом, що містить генератор, розміщений в капсулі, підвідні та регулюючі органи, осьове робоче колесо поворотно-лопатевого типу, відсмоктуючу трубу, який відрізняється тим, що підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів з поворотними вихідними елементами, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на підвищених напорах та одночасно з напрямним апаратом виконує регуляторну функцію. І ие ! і в пеегегетогоссгоЖіноя | і с, б дн | Ше Сі и сн дит С тт Я ії й ' / | | | / ст і ! ' ' і СЯ 5-5 - рун - пиннннтфннннннннння - пенні ПА у МАК ЗУ - Ж 1З- р, хх | | їк - а, з. ве | | А рр І й АКА М Ши / Н м А і: х Щь я Ши ж м їй Сули и нин м ди ше лИКИ, шин к ЯФНИ Пр ТІ Ж ЖИТИ жу Ти й и І І ЕІ ЕІ Ж р 4

   Фіг. 1