UA141343U - Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом - Google Patents

Abstract

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом включає в себе генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підвідні та регулюючі органи, робоче колесо, відсмоктуючу трубу, причому підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів з поворотними вихідними кромками, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом поворотно-лопатевого діагонально-осьового типу, що забезпечує, наряду з регулюючим та запірним органом - направляючим апаратом, 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 170м|11.

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 гідроагрегату в плані, менш широкий діапазон надійної експлуатації по напорам та витратам (потужностям).

Відомі гідроагрегати горизонтально-капсульного типу з прямовісним проточним трактом, застосовувані на низьконапірних ГЕС з Не 3-25 м |21.

Ці гідроагрегати внаслідок прямовісного 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 апарату неможливо.

Існує здвоєний прямоточний гідроагрегат із системою регулювання з потрійною комбінаторною залежністю між відкриттям направляючого апарату і кутами розвороту лопатей двох робочих коліс гідротурбін, що дозволяє істотно підвищити середньоексплуатаційні показники, розширити зону експлуатації по напорам і витратам, 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

Зо блоку ГЕС в 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.

Згідно з корисною моделлю, в турбіні перед регулюючим витрату і запірним органом - направляючим апаратом встановлюється сопловий підвідний орган гідротурбіни, що представляє собою ряд спеціально спрофільованих криволінійних (спіральних) конфузорних соплових каналів, які розміщені по колу перед лопатками направляючого апарату, що забезпечують необхідний момент кількості руху для оптимальної роботи гідротурбіни при напорах до 250 м і рівномірним по окружному напрямку і по висоті направляючого апарату 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.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 показаний меридіональний розріз горизонтального прямоточного гідроагрегату; на Фіг. 2 представлено сопловий конфузорний канал в плані.

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат включає в себе 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; лопатки направляючого апарату 4; поворотно-лопатеве робоче колесо діагонально-осьового типу 5; відсмоктуючу трубу прямовісного типу 6. На Фіг. З - діагонально- осьове робоче колесо.

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

Потік води проходить через канали соплових апаратів. Лопатки соплових апаратів з поворотними вихідними елементами (кромками) виконують функцію регулювання витрати (потужності) гідротурбіни.

Далі потік надходить через міжлопаточні канали направляючого апарату в міжлопатеві канали робочого колеса поворотно-лопатевого діагонально-осьового типу. При цьому розворот лопатей діагонального та осьового типу здійснюється за рахунок системи регулювання у відповідності до чотирьохелементної комбінаторної залежності кута розвороту діагонального та осьового типу лопатей від розвороту вихідних елементів лопаток соплових апаратів та відкриття лопаток направляючого апарату, забезпечуючи мінімальні втрати енергії. Далі потік з мінімальними втратами відводиться в нижній б'єф прямовісною відсмоктуючою трубою.

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 та сопловим підвідним й регулюючим органом, що включає в себе генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підвідні та регулюючі органи, робоче колесо, відсмоктуючу трубу, який відрізняється тим, що підвідний орган гідротурбіни виконаний у вигляді ряду криволінійних конфузорних соплових каналів з поворотними вихідними кромками, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом поворотно- лопатевого діагонально-осьового типу, що забезпечує, наряду з регулюючим та запірним органом - направляючим апаратом, оптимальну роботу гідротурбіни на високих (до 250 м) напорах. ще , сітннннтже г й Й о Где Й ИЙ Ж свенврнн дит Н І І и Н Карта і і ПИ Кр рони ї ; і | Й і в ж -я і ! | Н рани о а ШИ у ; | Кору я х Н ! Н У де Тени х ' і | ни ше НИ я т Н і я че М : ет зодвін і : КА шк Е В ря х і ке х у Зх й пи А Ух М р Си жууху: і шин с хх х Кн х ши т й : Ї Х я Х У х шви х тання 7; Н Н К. шия 5 що | ве ча М и Не : : У М , ке - Кай Ки КАК и Кай Ко і че

   Фіг. 1