ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осевые поворотно-лопастные турбины из "Гидравлические машины. Турбины и насосы" Устройство и конструкцию осевых поворотно-лопастных турбин (за границей их называют турбины Каплана) разберем на примере турбины Кременчугской ГХ, показанной на рис, 2-5 и 2-6 (мощность 58 МВт, колебания напоров 16,9—9,6 м, диаметр рабочего колеса 8,0 м) . [c.24] Подводящая часть турбины состоит из турбинной камеры, статора и направляющего аппарата. Следует отметить, что устройство этих элементов у всех реактивных турбин имеет много общего. [c.24] Статор турбины представляет собой ряд колонн / с вытянутой удобообтекаемой формой поперечного сечения. Основное назначение статора — воспринимать нагрузки, действующие между верхним и нижним железобетонными конусами турбинной камеры, вызываемые весом конструкций и оборудования и давлением БОДЫ. [c.24] Колонны статора могут крепиться посредством анкеров в железобетон каждая отдельно (рис. 2-7, а) или с целью большей жесткости и прочности объединяться стальными кольцевыми поясами, верхним и нижним (рис. 2-7, б). Отдельные колонны применяются при сравнительно малых напорах (например, рис. 2-5 и 2-6) и больших диаметрах, а статор с поясами — при более высоких напорах и обязательно, когда турбинная камера делается из стали или имеет стальную облицовку (см, рис. 2-12). [c.24] Осевая поворотнолопастная турбина (сечение по средней линии направляющего аппарата, рис. 2-5). [c.25] Характерными параметрами направляющего аппарата являются следующие. [c.27] Тип направляющего аппарата определяется направлением меридианного потока. Так, направляющий аппарат, показанный на рис. 2-5, называется радиальным, на рис. 2-9, а — диагональным (коническим) и на рис. 2-9, б — осевым. [c.27] Рабочее колесо. Пройдя лопатки направляющего аппарата и получив закрутку (скорости на рис. 2-6), поток воды поступает в рабочее колесо. Основными частями рабочего колеса (см. рис. 2-5 и 2-6) являются лопасти 5 и втулка 6, в которой крепятся лопасти. Рабочее колесо болтами соединено с нижним фланцем 7 вала 8. К выходному концу втулки крепится обтекатель 9, предназначенный для снижения потерь на вихреобразование и пульсаций. [c.27] Лопасть рабочего колеса осевой турбины (рис. 2-10) состоит из пера лопастн и фланца. Перо — собственно лопасть имеет относительную малую толщину и представляет собой риволннейную поверхность, на которой осуществляется силовое взаимодействие С протекающим через рабочее колесо потоком. [c.27] Фланец служит для крепления лопасти к фланцу цапфы, с помощью которой лопасть укрепляется во втулке (поз. 10 на рис. 2-5). Иногда делают лопасть с цельной цапфой, но это усложняет технологию изготовления. [c.28] Показанные на рис. 2-10 цилиндрические сечения лопастей дают представление о ее форме расположенные ближе к фланцу корневые сечения — более толстые и более крутые, периферийные сечения — более тонкие и более пологие. Такая форма определяется как гидравлическими, так и прочностными условиями обтекания лопасти. Нагрузка, воспринимаемая лопастью, очень велика, она распределена по всей поверхности [например, у турбины диаметром 9,3 м с четырьмя лопастями при напоре 16 м общая нагрузка на каждую лопасть составляет 1,8—2,2 МН (180— 220 тс)]. Таким образом, лопасть работает как консоль с распределенной нагрузкой, и момент, особенно в корневых сечениях, получается очень большим, что требует соответственного момента сопротивления сечения. [c.28] Осевые турбины могут применяться н с жесткой установкой лопастей во втулке. Такие турбины называются пропеллерны-м и. Они проще, дешевле, имеют только один орган регулирования мощности — направляющий аппарат, но у них худшие энергетические показатели. [c.30] С увеличением напора приходится увеличивать поверхность лопастей. Сначала этого можно достигнуть за счет размера лопасти, но затем приходится идти на увеличение и числа лопастей. Это вызывает необходимость увеличивать и диаметр втулки по условиям крепления лопастей и размещения механизма их поворота. [c.30] В качестве примера на рис. 2-12 показана осевая поворотнолопастная турбина Верхнетуломской ГЭС мощностью около 60 МВт, работающая при колебаниях наггара 62 -51 м. Диаметр рабочего колеса турбины = 4,2 м, число лопастей -= 8 и диаметр втулки ВТ = 2,07 м. Следовательно, вт = 2,07/4,2, т. е. почти 0,5. [c.30] Наличие втулки, особенно при относительно большом ее диаметре, создает стеснение потока, что ухудшает условия работы турбины. Нужно также учитывать, что для сохранения малых зазоров между торцевыми концами лопастей и втулкой при их повороте и уменьшения протечек центральной части втулки придается сферическая форма, которая видна на рис. 2-5 и 2-12. В этом месте диаметр втулки по сфере вт. сФ на 0,03—0,05 больше, чем в-,, и стеснение потока еще увеличивается. [c.30] Камера рабочего колеса имеет мощную стальную облицовку (рис. 2-5, поз. 11 и 2-12), закрепленную в бетон анкерами и тягами (рис. 2-13, б). Это объясняется тем, что при работе турбины стенки камеры воспринимают большие пульсирующие нагрузки от давления воды, которые способны раскачать и разрушить облицовку камеры. Такие случаи отмечались. [c.30] Механизм привода направляющего аппарата осуществляет поворот лопаток направляющего аппарата, необходимый для изменения пропускаемого турбиной расхода и развиваемой мощности. Этот механизм должен обеспечить строго одинаковую установку всех лопаток (одинаковые значения Оо) при любых открытиях от Со = О до Оо = и иметь достаточную мощность для того, чтобы он был способен преодолеть усилия, вызываемые давлением воды на направляющие лопатки и силами трения на цапфах и в других звеньях механизма привода. [c.32] Чтобы предотвратить повреждение направляющих лопаток или механизма привода в случае, когда прн закрытии лопаток между ними застрянет какой-либо твердый предмет, попавший с водой, предусматриваются заранее ослабленные звенья, срезные пальцы, разрывные болты и пр. [c.33] Сервомоторы направляющего аппарата должны развивать очень большие перестановочные усилия, необходимые для перемещения регулирующего кольца, и в то же время должны быть способны осуществлять плавное и точное изменение открытия направляющего аппарата. Такими свойствами обладают гидравлические сервомоторы, действующие с помощью масла, подаваемого под высоким давлением, и используемые во всех системах регулирования гидротурбин. [c.33] Обычная схема сервомоторов для перемещения регулирующего кольца показана на рис. 2-15. Здесь показаны два сервомотора, каждый из которых состоит из цилиндра и поршня, соединенного тягой с регулирующим кольцом. На рис. 2-5 видны сервомоторы 15 и регулирующее кольцо 14. [c.33] Вернуться к основной статье