UA147851U - Високонапірний горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом - Google Patents

Abstract

Високонапірний горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом 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 та запірними вихідними елементами, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом з діагональною жорстко-лопатевою пропелерного типу та поворотно-лопатевою осьового типу лопатевими системами, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на високих (до 270-280 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 (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 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 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 діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом |З| із системою регулювання з трикратною комбінаторною залежністю між поворотом вихідних кромок конфузорних соплових апаратів й 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 гідроагрегата з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом є складна конструкція розміщених у втулці робочого колеса механізмів розвороту діагональної та осьової систем 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.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення середньоексплуатаційних, енергокавітаційних показників і надійності експлуатації прямоточних горизонтальних гідроагрегатів, розширення зони експлуатації по напорах аж до 270-280 м.

Поставлена задача вирішується тим, що в турбіні перед робочим колесом 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 270-280 м і рівномірним по окружному напрямку і по висоті підводом потоку до робочого колеса діагонального жорстко-лопатевого пропелерного типу та поворотно-лопатевого осьового типу, що спрацьовує підвищений напір.

Лопатки соплових апаратів при цьому грають також роль колон статора, що забезпечує надійну опору гідроагрегата.

На Фіг. 1 показаний меридіональний розріз горизонтального прямоточного гідроагрегата; на

Фіг. 2 представлено сопловий конфузорний канал в плані, переріз А-А на Фіг. 1.

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; робоче колесо діагонально-осьового типу 4; відсмоктуючу трубу прямоосьового типу 5.

Горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним та регулюючим органом складається з гідротурбінного («|і електрогенераторного обладнання.

Гідравлічна турбіна являється 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. В конфузорних, спеціально спрофільованих соплових каналах, що розміщені по колу перед робочим колесом діагонально-осьового типу, збільшується меридіональна та окружна складова швидкості потоку, створюючи необхідний для оптимальної роботи гідротурбіни момент кількості руху потоку та рівномірність в окружному напрямку й висоті, забезпечуючи високі енергокавітаційні показники гідротурбіни. Вихідні поворотні елементи З виконують функцію регулюючого та запірного органа. Далі потік надходить в міжлопатеві канали робочого колеса діагонально-осьового типу 4. При цьому розворот лопатей робочого колеса здійснюється за рахунок системи регулювання відповідно до комбінаторної залежності від розвороту вихідних елементів лопаток соплових апаратів, забезпечуючи мінімальні втрати енергії. Далі потік з мінімальними втратами відводиться в нижній б'єф прямоосьовою відсмоктуючою трубою 5.

Таким чином, застосування прямоточних горизонтальних гідроагрегатів з діагонально- осьовим робочим колесом на більш високі напори (до 270-280 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. ОА 141343: опубл. 10.04.2020, бюл. Мо 7.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Високонапірний горизонтальний прямоточний гідроагрегат з діагонально-осьовим робочим колесом та сопловим підвідним й регулюючим органом, 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 Зо криволінійних конфузорних соплових каналів з поворотними та запірними вихідними елементами, які розміщені по колу та створюють момент кількості руху потоку перед робочим колесом з діагональною жорстко-лопатевою пропелерного типу та поворотно-лопатевою осьового типу лопатевими системами, що забезпечує оптимальну роботу гідротурбіни на високих (до 270-280 м) напорах. шин в Б БІО : г ' У, як Я : рН не НН на ши що | й х УКХ зобокни ШО нннилллххтхттктттттМ я п НН ту ТЕКТИ ТЕКУ ит, КД М.

   Фіг. 1

   АА вит а 2 Ох я ши Ше ЧО і я фіг. 2