UA147164U - Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом на підвищені напори - Google Patents

Abstract

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом містить генератор, розміщений в капсулі або в бетонній колоні (бичку), підвідні та регулюючі органи, робоче колесо, відсмоктуючу трубу. При цьому 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 з діагональною жорстко-лопатевою системою із зовнішнім ободом і щілинним ущільненням та поворотно-лопатевою осьовою системою, що забезпечує, поряд з регулюючим та запірним органом - направляючим апаратом, оптимальну роботу гідротурбіни на високих (280-300 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 |1|.

Такі гідротурбіни мають високі енергокавітаційні й експлуатаційні показники в порівнянні з жорстко-лопатевими 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 напорах та витратах (потужностях).

Відомі гідроагрегати горизонтально-капсульного типу з прямоосьовим проточним трактом, застосовувані на низьконапірних ГЕС з Н-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.

Відомий горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діаагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним органом (|З) із системою регулювання з чотирикратною комбінаторною залежністю між поворотом вихідних кромок конфузорних соплових апаратів, розворотом лопаток направляючого апарата та кутами розвороту діагональної та осьової системи лопатей з підвищеними середньоексплуатаційними і енергокавітаційними показниками прямоточних горизонтальних гідроагрегатів та розширеною зоною експлуатації по напорах аж до 250 м.

Зо Основними недоліками горизонтального прямоточного гідроагрегату з діаагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним та регулюючим органом є складна конструкція розміщених у втулці робочого колеса механізмів розвороту діагональної та осьової системи лопатей, яка обмежує число лопатей діагонального типу, що не дозволяє використання цих агрегатів на напори вище 250 метрів, а також складна система регулювання, що понижує надійність експлуатації.

Відсутність зовнішнього обода з щілинним ущільненням на діагональних високонапірних лопатевих системах діагонально-осьового робочого колеса знижує міцнісні характеристики лопатей та приводить до підвищених об'ємних втрат.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення середньоексплуатаційних, енергокавітаційних показників і надійності експлуатації прямоточних горизонтальних гідроагрегатів, розширення зони експлуатації по напорам аж до 280-300 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 280-300 м і рівномірним по окружному напрямку і по висоті направляючого апарата підводом потоку до робочого колеса діагонального жорстко-лопатевого із зовнішнім ободом і щілинним ущільненням на ньому та поворотно-лопатевого осьового типу, що спрацьовує підвищений напір при мінімальних об'ємних втратах. Лопатки соплових апаратів при цьому грають також роль колон статора, що забезпечує надійну опору гідроагрегату.

На фіг. 1 показаний меридіональний розріз горизонтального прямоточного гідроагрегату; на фіг. 2 представлено сопловий конфузорний канал в плані.

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; лопатки направляючого апарата 4; робоче колесо діагонально-осьового типу 5; відсмоктуючу трубу прямоосьового типу 6; щілинне ущільнення на ободі діагональної лопатевої системи 7.

Гідравлічна турбіна є приводом генератора електричного струму, перетворюючи енергію 60 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 міжлопаткові канали направляючого апарата в міжлопатеві канали робочого колеса діагонально-осьового типу. При цьому розворот лопатей осьового типу здійснюється за рахунок системи регулювання відповідно до триелементної комбінаторної залежності кута розвороту осьового типу лопатей від розвороту вихідних елементів лопаток соплових апаратів та відкриття лопаток направляючого апарата, забезпечуючи мінімальні втрати енергії. Далі потік з мінімальними втратами відводиться в нижній б'єф прямоосьовою відсмоктуючою трубою.

Таким чином, застосування прямоточних горизонтальних гідроагрегатів з діагонально- осьовим робочим колесом на більш високі напори (до 280-300 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. Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом. Патент на корисну модель ША 139840, опубл. 27.01.2020, бюл. Мо 2.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом на підвищені напори, що містить 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 Зо кількості руху потоку перед робочим колесом з діагональною жорстко-лопатевою системою із зовнішнім ободом і щілинним ущільненням, що підвищує міцнісні характеристики лопатей і зменшує об'ємні втрати, та поворотно-лопатевою осьовою системою, що забезпечує, поряд з регулюючим та запірним органом - направляючим апаратом, оптимальну роботу гідротурбіни на високих (280-300 м) напорах.

   пи У Ї шу АСК окис що 7- Б : і От, «і ; и : ї ИН дах змо! : : дж КІ ри й | : су у щк І у «дух мінова Ще | ши: Ше пе у й реле ЧЕ ВИ оо а в в ни кі КО Ффіг.і