UA139839U - Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом - Google Patents

Abstract

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом включає в себе генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підвідні та регулюючі органи, робоче колесо, відсмоктувальну 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 діагонально-осьового типу, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на високих (до 250 м) напорах.

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, направляючий апарат та робоче колесо поворотно-лопатевого діагонального типу, застосовувані на напори від 40 до 170 м ГП).

Такі гідротурбіни мають високі енергокавітаційні й експлуатаційні показники в порівнянні з жорстколопатевими радіально-осьовими гідротурбінами, які застосовуються на високі 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 прямоосьовим проточним трактом, застосовувані на низьконапірних ГЕС з Не 3-25 м |21.

Ці гідроагрегати внаслідок прямоосьового 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 гідротурбінах.

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 направляючим апаратом, установленим перед робочим колесом. Тому забезпечити перед робочим колесом необхідний високий рівень моменту кількості руху тільки за рахунок статора і направляючого апарата неможливо.

Існує здвоєний прямоточний гідроагрегат із системою регулювання з потрійною комбінаторною залежністю між відкриттям направляючого 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 гідроагрегат дозволяє одержати більшу потужність при менших габаритах ширини блока ГЕС в

Зо плані, порівняно з двома паралельно працюючими агрегатами вертикального поворотно- лопатевого типу |ЗІ.

Основними недоліками здвоєного прямоточного гідроагрегату є велика протяжність гідроагрегату вздовж осі обертання роторів гідротурбіна-генератор, складність конструктивного виконання, що приводить 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, розширення зони експлуатації по напорам аж до 250 м.

Поставлена задача вирішується тим, що в турбіні перед регулюючим витрату і запірним органом - направляючим апаратом встановлюється сопловий підвідний орган гідротурбіни, що являє собою ряд спеціально спрофільованих криволінійних (спіральних) конфузорних соплових каналів, які розміщені по колу перед лопатками направляючого апарата, що забезпечують необхідний момент кількості руху для оптимальної роботи гідротурбіни при напорах до 250 мі рівномірним по окружному напрямку і по висоті направляючого апарата підводом потоку до робочого колеса діагонально-осьового поворотно-лопатевого типу, що спрацьовує підвищений напір. Лопатки соплових апаратів при цьому грають також роль колон статора, що забезпечує надійну опору гідроагрегату.

Пристрій пояснюється кресленнями. На фіг. 1 показаний меридіональний розріз горизонтального прямоточного гідроагрегату; на фіг. 2 представлено сопловий конфузорний канал в плані (переріз А-А на фіг. 1); на фіг. З показано діагонально-осьове робоче колесо.

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат (фіг. 1) включає в себе металічну капсулу або бетонну колону 1, в якій розташовуються генератор електричного струму, підшипники, підп'ятник, допоміжне обладнання; сопловий конфузорний підводячий орган 2; лопатки направляючого апарата 3; поворотно-лопатеве робоче колесо діагонально-осьового типу 4; відсмоктувальну трубу прямоосьового типу 5.

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом 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.

Потік води з певним напором і витратою підводиться в область соплового підвідного органа 2 (фіг. 2). В конфузорних, спеціально спрофільованих соплових каналах, що розміщені по колу перед направляючим апаратом, збільшується меридіональна та окружна складова швидкості потоку, створюючи необхідний для оптимальної роботи гідротурбіни момент кількості руху потоку та рівномірність в окружному напрямку й висоті направляючого апарата, забезпечуючи високі енергокавітаційні показники гідротурбіни. Далі потік надходить через міжлопатеві канали направляючого апарата 3, що є регулюючим (витрату, а відповідно й потужність) органом, в міжлопатеві канали робочого колеса діагонально-осьового типу 4. При цьому розворот лопатей робочого колеса здійснюється за рахунок системи регулювання у відповідності до комбінаторної залежності від величини відкриття лопаток направляючого апарата, забезпечуючи мінімальні втрати енергії. Далі потік з мінімальними втратами відводиться в нижній б'єф прямо осьовою відсмоктувальною трубою 5.

Таким чином, застосування прямоточних горизонтальних гідроагрегатів з діагонально- осьовим робочим колесом на більш високі напори (до 250 м) дозволяє розповсюдити переваги цих агрегатів, такі як більш висока пропускна спроможність, що забезпечує більшу потужність турбіни при тому же 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. Мо 9.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом, що включає в себе генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підвідні та регулюючі органи, робоче колесо, відсмоктувальну трубу, який відрізняється тим, що підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів, які Зо розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом поворотно-лопатевого діагонально-осьового типу, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на високих (до 250 м) напорах. о шш ио н й пу -5 я В й г х х їх ЗК нею : з і: й фіг. 1