Основные элементы проточного тракта реактивных гидротурбин
9.4. Основные элементы проточного тракта реактивных гидротурбин
Каждому типу гидротурбин присущи свои особенности в их проточном тракте. Рассмотрим только наиболее часто применяемые реактивные гидротурбины.
Основными элементами проточной части реактивных гидротурбин (рис. 9.7) кроме описанного ранее рабочего колеса, являются: турбинная (спиральная) камера 1, статор турбины 2, направляющий аппарат 3, камера с рабочим колесом 4, отсасывающая труба 5, камера рабочего колеса 6.
Вода из верхнего, бьефа низконапорных ГЭС поступает непосредственно к турбинной камере, предназначенной для подвода воды на рабочее колесо. В высоконапорных гидроэлектростанциях вода к турбинной камере направляется по трубопроводу.
Турбинные камеры. Различают открытые и спиральные турбинные камеры. Для малых турбин (0^1,6 м) и низких 'напоров (9—10 м) турбинные камеры выполняются открытыми. Для средних и крупных турбин — спиральными. При Этом, если напор менее 40 м, спирали изготовляются бетонными таврового сечения (рис.. 9.8,а), при более высоких напорах — металлическими (сварными или литыми) круглого сечения (рис. 9.8,6).
Площадь входного сечения спирали зависит от расхода и скорости потока. Для сохранения постоянной скорости воды в спирали сечение последней уменьшается по мере поступления воды в направляющий аппарат. Угол охвата спирали <р°Мако отсчитывается от начального сечения до ее концевой части, называемой зубом -спирали: В бетонных спиральных камерах этот угол принимается не менее 180°, для стальных достигает 345—360°. Снижение угла φ°макс для низконапорных ГЭС приводит к уменьшению ширины подводящего водовода (размер В на рис. 9.8) и объема строительных работ.
Статор турбины служит для передачи нагрузки на фундамент ГЭС от вращающихся частей агрегата, осевого усилия воды и массива здания электростанции, расположенного над спиралью. Статор обычно состоит из отдельно поставленных колонн, связанных между собой при помощи верхнего и нижнего поясов. Число колонн по соображениям уменьшения сопротивлений потоку обычно выбирается вдвое меньше числа направляющих лопаток. Конструктивно колонны располагаются так, чтобы между выходной кромкой колонны и направляющей лопаткой оставался достаточный зазор. Размеры колонны в плане, их конфигурация и расположение целиком определяются геометрическими данными спирали, условиями обтекания, а также условиями прочности.
Направляющий аппарат служит для подвода воды к рабочему колесу, регулирования расхода в соответствии с развиваемой мощностью генератора, закрытия доступа воды к турбине при ее остановке и создания определенного направления (закрутки) потока.
Направляющий аппарат состоит из двух опорных колец и подвижных лопаток обтекаемой формы, размещенных между этими кольцами Лопатки с помощью регулирующего кольца 1 (рис. 9.9) могут одновременно поворачиваться вокруг собственных осей 5 на определенный угол, образуя одинаковые просветы а0, называемые открытием направляющего аппарата.
Вам также может быть полезна лекция "Критерии оценки инвестиционных проектов".
Регулирующее кольцо поворачивается под воздействием специальных механизмов системы регулирования (сервомоторов), прикрепляемых тягой 4 Число подвижных лопаток зависит от размеров турбины, определяемых диаметром рабочего колеса, и колеблется от 12 до 32 (при Di>8,5 м)
Камера рабочего колеса представляет собой металлическое кольцо (см. рис. 9.5), в котором размещается рабочее колесо осевых турбин. К нижнем части камеры непосредственно примыкает отсасывающая труба.
Отсасывающая труба предназначена для отвода воды из рабочего колеса турбины и нижним бьеф и оказывает большое влияние, па энергетические показатели турбины.
При прямоосной отсасывающей трубе используемый турбиной напор определяется не разностью отметок между верхним и нижним бьефом, а разностью отметок между верхним бьефом и выходом из рабочего колеса. В этом случае напор, равный по величине высоте расположения рабочего колеса над уровнем нижнего бьефа, называемый высотой отсасывания и обозначаемый Ив (рис. 9.10) теряется.
При такой конструкции скорости в потоке воды на выходе из отсасывающей трубы значительно меньше, чем на входе в нее, а следовательно, потери кинетической энергии уменьшаются. Однако применение конических прямоосных отсасывающих труб для больших турбин приводит, к необходимости значительного заглубления подземной части здания ГЭС, что влечет за собой дополнительную затрату средств и увеличение объема работ. Поэтому такие трубы применяются для турбин с диаметром до 1,5—2 м. При больших диаметрах турбин используются изогнутые отсасывающие трубы (рис.. 9.11), состоящие из конически расходящегося патрубка 1, колена 2 и горизонтального раструба 3. Такие трубы дают возможность уменьшить заглубление здания ГЭС.
Основные габариты изогнутой отсасывающей трубы определяются для поворотно-лопастных турбин высотой h=(1,9÷2,3)D, и длиной L=(3,5÷4,5).Di. Для раднально-асевых турбин эти размеры несколько выше. Вообще по энергетическим показателям всегда предпочтительнее более высокая труба, однако, как указывалось выше, с ростом h увеличивается объем работ и стоимость сооружения ГЭС
