UA76872C2

UA76872C2 - Twin direct-flow hydro-unit

Info

Publication number: UA76872C2
Application number: UA20041109811A
Authority: UA
Inventors: Oleh Vasyliovych Potetenko; Stanislav Mykhailovyc Kovaliov
Original assignee: Okharkiv Polytechnical Institu
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-09-15

Abstract

A twin direct-flow hydro-unit with working wheels of hydro-turbine or pump-turbine of diagonal or axial type comprises two turbine-generators installed in one water conduit in sequence one after another, combined by one control system with triple combinatory dependence between opening common for two turbines-generators of guide apparatus and the angles of turn of the blades of working wheels. Such implementation of hydro-unit makes it possible to increase operation characteristics, to extend the zone of operation and possibility to use direct-flow circuit at higher pressures.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до галузі гідромашинобудування і може бути використаний на гідроелектростанціях 2 (ГЕС).The invention relates to the field of hydraulic engineering and can be used at hydroelectric power stations 2 (HPP).

Відомі гідроагрегати (гідротурбіна, яка включає підвідні й відвідні органи, та гідроагрегат), що містять турбіну вертикального виконання поворотно-лопатевого типу, застосовувані на напори від 10 до 8Ом (11.Known hydraulic units (a hydro turbine, which includes inlet and outlet bodies, and a hydraulic unit), containing a vertical turbine of the rotary-blade type, used at pressures from 10 to 8 Ω (11.

Сучасні гідроагрегати, що містять турбіни поворотно-лопатевого типу, мають високі показники ККД, а також високі експлуатаційні якості. Однак, вертикальні поворотно-лопатеві турбіни мають усе-таки недостатньо 70 широкий діапазон регулювання по витраті і напору.Modern hydraulic units containing rotary vane type turbines have high efficiency indicators, as well as high operational qualities. However, vertical rotary vane turbines still do not have a wide range of flow and head adjustment.

Існують гідроагрегати горизонтально-капсульного типу з прямоосним проточним трактом, застосовувані на низьконапірних ГЕС з Н-З3.25м |21.There are hydro aggregates of the horizontal capsule type with a rectilinear flow path, used at low-pressure hydroelectric power stations with H-Z3.25m |21.

Ці гідроагрегати внаслідок прямоосного підведення й відведення води і простоти форми проточного тракту при установці в низьконапірних ГЕС мають переваги перед гідроагрегатами з вертикальними поворотно-лопатевими гідротурбінами (як по опропускній здатності і частоті, так і за енергетичними показниками). При цьому габаритні розміри гідротурбінного блоку значно менше, ніж в осьових вертикальних поворотно-лопатевих турбінах.Due to the straight-axis supply and discharge of water and the simplicity of the form of the flow path when installed in low-pressure hydroelectric power stations, these hydrounits have advantages over hydrounits with vertical rotary vane hydroturbines (both in terms of throughput and frequency, and in terms of energy indicators). At the same time, the overall dimensions of the hydro turbine unit are much smaller than in axial vertical rotary vane turbines.

Недоліком існуючих прямоточних гідроагрегатів з турбінами такого типу є те, що вони працюють на низькі напори до 25м. Це пов'язано з тим, що в цих гідротурбінах відсутня спіральна камера, і момент кількості руху перед робочим колесом горизонтально-прямоточної гідротурбіни створюється колонами статора і напрямляючим апаратом, установленим перед робочим колесом. Тому, забезпечити перед робочим колесом необхідний високий рівень моменту кількості руху тільки за рахунок статора і напрямляючого апарата неможливо.The disadvantage of existing direct-flow hydraulic units with turbines of this type is that they work at low pressures of up to 25 m. This is due to the fact that in these hydroturbines there is no spiral chamber, and the moment of the amount of movement in front of the impeller of the horizontal-direct-flow hydroturbine is created by the stator columns and the guiding device installed in front of the impeller. Therefore, it is impossible to provide the necessary high level of torque in front of the impeller only at the expense of the stator and the guiding device.

В основу винаходу поставлена задача підвищити середньоексплуатаційні та енергокавітаційні показники і с 29 розширити діапазон експлуатації по напору й витраті. Ге)The invention is based on the task of increasing the average operating and energy cavitation indicators and expanding the range of operation in terms of pressure and flow. Gee)

Поставлена задача досягається тим, що у водоводі встановлено здвоєний прямоточний гідроагрегат, з робочими колесами гідротурбіни чи насос-турбіни діагонального або осьового типу, що складається з двох турбін-генераторів, розташованих в одному водоводі послідовно один за другим, об'єднані єдиною системою регулювання з потрійною комбінаторною залежністю між відкриттям спільного для двох турбін-генераторів сч напрямляючого апарата і кутами розвороту лопатей робочих коліс. -The task is achieved by the fact that a double direct-flow hydraulic unit is installed in the water pipeline, with the working wheels of hydro turbines or pump-turbines of the diagonal or axial type, consisting of two turbine-generators located in the same water pipeline one after the other, united by a single regulation system with by the triple combinatorial dependence between the opening of the common for two turbine-generator sch directing apparatus and the turning angles of the blades of the working wheels. -

На Фіг. у показаний здвоєний прямоточний гідроагрегат. Здвоєний прямоточний гідроагрегат складається з водоводу 1, статора 2, спільного напрямляючого апарата 3, двох робочих коліс гідротурбіни 4 і 5, двох со гідрогенераторів 6 і 7, та двох шахт 8 і 9. Кожне робоче колесо виконане осьового чи діагонального типу. (Се)In Fig. in the double direct-flow hydraulic unit is shown. The double direct-flow hydraulic unit consists of a water pipe 1, a stator 2, a common guiding device 3, two hydraulic turbine impellers 4 and 5, two co-hydrogenerators 6 and 7, and two shafts 8 and 9. Each impeller is of axial or diagonal type. (Se)

Здвоєний прямоточний гідроагрегат працює в такий спосіб.The double direct-flow hydraulic unit works in the following way.

Зо Безциркуляційний потік води (з нульовим моментом кількості руху щодо осі агрегатів) через водовід 1, т колони статора 2 натікає на лопатки напрямляючого апарата З (установлені на певне відкриття). Проходячи напрямляючий апарат 3, потік попадає на робоче колесо 4 з певною циркуляцією і приводить його в обертання.З Non-circulating flow of water (with zero moment of movement relative to the axis of the units) through conduit 1, t of the stator column 2 flows onto the vanes of the directional apparatus Z (set to a certain opening). Passing the directing device 3, the flow hits the impeller 4 with a certain circulation and causes it to rotate.

Обертання робочого колеса 4 передається на вал ротора (на кресленні не позначено) гідрогенератора 6. При « цьому напрямляючий апарат З створює частину моменту кількості руху, що спрацьовується робочим колесом 4, З 70 а робоче колесо 5 обертаючись у протилежну сторону, забезпечує на виході на оптимальному режимі с безциркуляційний потік Тому, проходячи через робоче колесо 4, потік здобуває негативну закрутку "з (циркуляцію). З робочого колеса 4 потік з негативною закруткою надходить на робоче колесо 5, де спрацьовується ця циркуляція потоку, і потік виходить безциркуляційним. Обертання робочого колеса 5 передається гідрогенератору 7. Підпір, що створюється робочим колесом 5, поліпшує енергокавітаційні 15 характеристики робочого колеса 4, що дає можливість експлуатації робочого колеса 4 на напори істотно вище - напорів граничних для існуючих прямоточних гідроагрегатів. У процесі роботи напрямляючий апарат З може (Ге) змінювати кут відкриття (у залежності від режиму роботи). Зі зміною відкриття напрямляючого апарата З через комбінаторний зв'язок змінюються кути розвороту лопатей робочих коліс 4 і 5 (потрійне регулювання), щоб со забезпечити максимальний ККД у широкому діапазоні регулювання. -І 50 Таким чином, використання здвоєного прямоточного гідроагрегата із системою регулювання з потрійною комбінаторною залежністю між відкриттям напрямляючого апарата і кутами розвороту лопатей робочих коліс їз гідротурбін (послідовне двоступінчасте створення і спрацювання напору і моменту кількості руху), дозволяє істотно підвищити середньоексплуатаційні показники, розширити зони експлуатації по напорах і витратах, підвищити ККД, і дає можливість застосування прямоточної схеми на більш високі напори. Крім того, даний 99 винахід дозволяє одержати більшу потужність гідроагрегата при менших габаритах блоку ГЕС у плані, уThe rotation of the working wheel 4 is transmitted to the rotor shaft (not marked in the drawing) of the hydrogenerator 6. At the same time, the directing device C creates a part of the moment of the amount of movement triggered by the working wheel 4, C 70 and the working wheel 5 rotating in the opposite direction provides at the output to optimal mode c non-circulating flow Therefore, passing through the impeller 4, the flow acquires a negative spin "c (circulation). From the impeller 4, the flow with a negative spin enters the impeller 5, where this circulation of the flow is activated, and the flow becomes non-circulating. Rotation of the working of the wheel 5 is transmitted to the hydrogenerator 7. The thrust created by the impeller 5 improves the energy cavitation characteristics of the impeller 4, which makes it possible to operate the impeller 4 at pressures significantly higher than the limit pressures for existing direct-flow hydraulic units. In the process of operation, the guiding device Z can ) to change the opening angle (depending on the operating mode). opening of the guiding device C through the combinatorial connection, the turning angles of the blades of the working wheels 4 and 5 are changed (triple adjustment) in order to ensure maximum efficiency in a wide range of adjustment. -І 50 Thus, the use of a double direct-flow hydraulic unit with a control system with a triple combinatorial dependence between the opening of the guiding apparatus and the turning angles of the blades of the working wheels of the hydroturbines (sequential two-stage creation and activation of the pressure and the moment of the amount of movement) allows you to significantly increase the average operational indicators, expand the zones operation in terms of pressures and flows, increase efficiency, and makes it possible to use a direct flow scheme at higher pressures. In addition, this 99 invention makes it possible to obtain a larger capacity of the hydraulic unit with smaller dimensions of the HPP unit in plan, in

ГФ) порівнянні з двома паралельно працюючими агрегатами поворотно-лопатевого типу. іме)GF) compared with two parallel-working units of the rotary-blade type. name)

Claims

The formula of the invention

A double direct-flow hydraulic unit with the working wheels of a hydraulic turbine or pump-turbine of the diagonal or axial type, which is distinguished by the fact that it consists of two turbine-generators located in the same water line in series one after the other, united by a single control system with a triple combinatorial dependence between opening common for two turbine-generators of the guide apparatus and the turning angles of the blades of the working wheels.