UA139836U - Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з сопловим підвідним, регулюючим та запірним органами на підвищені напори - Google Patents

Abstract

Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат з сопловим підвідним, регулюючим та запірним органами містить генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підвідні та регулюючі органи, робоче колесо поворотно-лопатевого типу, відсмоктуючу трубу. Підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом поворотно-лопатевого діагонального типу, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на підвищених напорах та одночасно виконує регуляторну та запірну функції.

Description

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

Відомі гідроагрегати обладнані гідротурбінами поворотно-лопатевого типу, що включають спіральну камеру, статор, напрямний апарат та робоче колесо поворотно-лопатевого діагонального типу, застосовувані на напори від 40 до170 м (11.

Такі гідротурбіни мають високі енергокавітаційні й експлуатаційні показники в порівнянні з жорстколопатевими радіально-осьовими гідротурбінами, які застосовуються на підвищені напори.

Недоліком у порівнянні з прямоточними горизонтальними гідроагрегатами є більш низька пропускна спроможність цих гідротурбін та більші розміри блока гідроагрегата в плані, менш широкий діапазон надійної експлуатації по напорах та витратах (потужностях).

Відомі гідроагрегати горизонтально-капсульного типу з прямоосним проточним трактом, застосовувані на низьконапірних ГЕС з Н-3-25 м (21.

Ці гідроагрегати внаслідок прямоосного підведення й відведення води і простоти форми проточного тракту при установці на 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 апарату 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 істотно 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

Зо гідроагрегат дозволяє одержати більшу потужність при менших габаритах ширини блока ГЕС в плані, порівняно з двома паралельно працюючими агрегатами вертикального поворотно- лопатевого типу |ЗІ.

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

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення середньоексплуатаційних і енергокавітаційних показників прямоточних горизонтальних гідроагрегатів, розширення зони експлуатації по напорах аж до 170 м.

Поставлена задача вирішується тим, що в турбіні безпосередньо перед робочим колесом 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 170 м і рівномірним по окружному напрямку і по висоті підводом потоку до робочого колеса. Лопаті соплових апаратів при цьому грають також роль колон статора, що забезпечують надійну опору гідроагрегату, а за рахунок поворотних вихідних елементів виконують регулюючу та запірну функції підвідних органів гідротурбіни.

На Фіг. 1 показаний меридіональний переріз горизонтального прямоточного гідроагрегата; на Фіг. 2 представлено сопловий конфузорний канал в плані з поворотними вихідними елементами.

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат містить металічну капсулу або бетонну колону 1, в якій розташовуються генератор електричного струму, підшипники, підп'ятник, допоміжне обладнання; сопловий конфузорний підвідний орган 2 з поворотними вихідними елементами 3; поворотно-лопатеве робоче колесо діагонального типу 4; відсмоктуючу трубу прямоосного типу 5.

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат складається З гідротурбінного і електрогенераторного обладнання.

Гідравлічна турбіна є приводом генератора електричного струму, перетворюючи енергію 60 потоку води в механічну енергію обертання ротора генератора та працює наступним чином.

Лопаті соплових апаратів з поворотними вихідними елементами (кромками) виконують функцію регулювання витрати (потужності) гідротурбіни та запірного органу.

Далі потік надходить через міжлопатеві канали робочого колеса діагонального типу 4. При цьому розворот лопатей робочого колеса здійснюється за рахунок системи регулювання у відповідності до комбінаторної залежності від розвороту вихідних елементів лопатей соплових апаратів, забезпечуючи мінімальні втрати енергії. Далі потік з мінімальними втратами відводиться в нижній б'єф прямоосною відсмоктуючою трубою 5.

Таким чином, застосування прямоточних горизонтальних гідроагрегатів на більш високі напори (до 170 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 вищезазначені напори.

Джерела інформації: 1. Ковалев Н.Н. Гидротурбинь - Л.: Машиностроение, 1971, с 90-97. 2. Ковалев Н.Н. Гидротурбинь! - Л.: Машиностроение, 1971, с 69, рис. 11.20. 3. Здвоєний прямотечійний гідроагрегат. Патент на винахід. ОА 76872: опубл. 15.09.2006.

Бюл. Ме9.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Горизонтальний прямоточний капсульний гідроагрегат з сопловим підвідним, регулюючим та запірним органами, що містить генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підводячі та регулюючі органи, робоче колесо поворотно-лопатевого типу, відсмоктуючу трубу, який відрізняється тим, що підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом поворотно-лопатевого діагонального типу, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на підвищених напорах та одночасно виконує регуляторну та запірну функції. и Ов М В В ВЕК КК Н дою ТУ мк ї ва Кт, прик ни -ї | ше - о ! ' ши шия А, ї ! ! й х КК доня и НН НН фіг.1

   Переріз Д-А Кй Й І я І що ке вай х пише а МАЯ Ії Є Яну ЕК Й в я й х ож пк, Ше хх т -

   Фіг.2