Главная -> Гидравлические машины: турбины и насосы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 воздействие на обтекаемый им профиль, вокруг этого профиля обязательно должна существовать циркуляция Г. На лопастях рабочего колеса результирующая сила Р направлена в сторону вращения. Она создается за счет неодинаковости давлений с рабочей и тыльной стороны лопасти, как это показано на рис. 3-13, а. Это является следствием лопастной циркуляции Гл, направление которой показано пунктиром. В результате суммирования общего осредненного потока, направленного в радиально-осевых турбинах от периферии к центру, и вторичного течения, вызываемого циркуляцией Г , скорость жидкости у рабочей стороны лопасти уменьшается, а у тыльной увеличивается, Рис. 3-14. Поток в рабочем колесе осевой турбины. что приводит К созданию перепада давления на лопасти. В итоге скорость течения по каналу рабочего колеса неравномерна: с рабочей стороны меньше, с тыльной - больше (рис. 3-13,6). Соответственно неравномерно распределены и давления (рис. 3-13, в). Аналогичная неравномерность распределения скоростей и давлений, как следствие лопастной циркуляции Г , существует и в каналах рабочего колеса осевой турбины, показанных на рис. 3-14,а - в. Значительная неравномерность потока рабочего колеса должна приводить к повышенным гидравлическим потерям, а также может являться источником пульсаций и вибраций. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ПОДВОДЯЩИЕ И ОТВОДЯЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТУРБИН 4-1. ТУРБИННЫЕ КАМЕРЫ Турбинная камера служит для подвода воды к статору и направляющему аппарату реактивной турбины. К турбинным камерам предъявляются следующие требования: 1) они должны обеспечить равномерное по всему периметру питание направляющего аппарата; 2) гидравлические потери в самой камере, в статоре и при входе потока в направляющий аппарат должны быть минимальными; 3) форма и размеры турбинной камеры должны соответствовать условиям компоновки блока здания и позволять удобное сопряжение с напбрными водоводами ГЭС. Типы турбинных камер. В крупных турбинах применяются в основном два типа турбинных камер: бетонные (железобетонные), имеющие, как правило, трапецеидальное (тавровое) поперечное сечение (см. рис. 2-2, б я в, 2-3, 2-6) иметалли-ч е с к и е (стальные) круглого поперечного сечения (см. рис. 2-2,а, 800 600 wo гоо V ва ео Бетон-ные (железобетонные) Металлические (стальные) Турбинные камеры Рис. 4-1. Области использования бетонных и металлических турбинных камер. Толщина уменьшается от № до IS мм Рис. 4-2. Стальная турбинная камера. 2-4, г, 2-19, 2-27). Области использования турбинных камер каждого типа определяются главным образом напором. Как видно из рис. 4-1, бетонные камеры применяются при напорах от 4 до 80 м, металлические - от 40 до 700 м. Для мелких турбин иногда используются упрощенные типы турбинных камер: открытые, прямоугольные и кожуховые. Конструкции турбинных камер. На рис. 4-2 показана металлическая спиральная турбинная камера радиально-осевой турбины диаметром 5,5 м с напором 100 м. Входным сечением камеры считается сечение 0-0, перпендикулярное оси подводящего водовода. Концевое сечение принято определять по выходной кромке замыкающей колонны статора - зуба спирали . Металлическая спиральная турбинная камера со статором почти полностью охватывает направляющий аппарат, что характеризуется углом охвата спирали Фохв- Металлические спиральные камеры имеют угол фохв == 340 350°. Поперечные сечения круглые, причем по мере перемещения от входа к концу с уменьшением расхода площадь сечения и радиус убывают. В концевой части, примерно на последних 90°, сечения переходят в эллиптические, это объясняется тем, что необходимая площадь здесь настолько мала, что круглое сечение нельзя сопрячь с опорными кольцами статора. Рис. 4-3. Монтаж спиральных турбинных камер на Токтогульской ГЭС. Как видно из рис. 4-2 и 4-3, металлическая спиральная камера представляет собой сварную конструкцию, выполненную из вальцованных стальных листов. Листы по всему периметру приварены к верхнему и нижнему опорным кольцам статора. Сборка и сварка всей спиральной камеры производится на месте при монтаже, а на заводе делают только раскрой и вальцовку отдельных листов. Если спиральная турбинная камера не слишком больших размеров (по транспортным условиям), то она может полностью изготав- ливаться на заводе литой или сварной конструкции, иногда объединенной со статором. В этом случае камера обычно выполняется в виде двух или четырех монтажных блоков, которые на месте соединяются болтами или сваркой (рис. 4-4). Такие камеры удобнее в монтаже, более надежны для очень высоких напоров, так как заводская технология изготовления более совершенна. Литые или цельносварные спиральные камеры применяются для турбин диаметром до 2,5 м. Л. -fc.* ..if... .. Рис. 4-4. Литая стальная турбинная камера ГЭС Ябланица (СФРЮ, завод Литострой). Оболочка металлической спиральной камеры рассчитывается на максимальное внутреннее давление воды с учетом гидравлического удара, возникающего во время закрытия направляющего аппарата. При этом нужно исключить передачу нагрузки на бетон, для чего верхняя часть оболочки покрывается податливой прокладкой (рис. 4-5, а), например битумными матами, либо остается открытой (рис. 4-5, б). Предел применимости стальных спиральных камер, у которых оболочка воспринимает максимальное внутреннее давление р„акс. с учетом использования высокопрочных легированных сталей определяется по условию РмаксОсп<И00--1300, (4-1) в котором Риакс - в МПа, включая гидравлический удар; - диаметр сечения спирали (входного), см. Если условие (4-1).не удовлетворяется, то приходится идти на особые решения. В турбинах Нурекской ГЭС стальная облицовка рассчитана только на 1/3 давления воды, составляющего 4 МПа, а 2/3 нагрузки воспринимается железобетоном (мощная кольцевая арматура показана на рис. 2-4). Имеются предложения передавать на железобетон всю нагрузку, а облицовку делать тонкой, лишь в качестве противофильтрационной защиты, либо использовать предварительно-напряженные железобетонные конструкции. Один иу . Битумные ЛУ, маты Рис. 4-5. Установка металлических турбинных камер. Рис. 4-6. Железобетонная спиральная камера с предварительно напряженной арматурой. из вариантов такого решения показан на рис. 4-6. Здесь поперечные сечения спиральной камеры не круглые, а полигональные, что позволяет собрать их из сборных железобетонных элементов (показаны пунктиром) с предварительно натянутой арматурой. Для огромных турбин мощностью 500-750 МВт и более могут применяться двухподводные спиральные камеры. Эскизный проект такой спирали, разработанный для радиально-осевой турбины диаметром 7,5 м, показан на рис. 4-7. Особенность этой спирали состоит в том, что вода подводится к турбине двумя трубопроводами и каждый сопрягается с полуспиралью, охватывающей половину статора. Диаметр входных сечений каждой полуспирали будет почти в 1,5 раза меньше, чем при общей спирали, и соответственно уменьшится необходимая толщина листов стали. Бетонные турбинные камеры отличаются от металлических не только формой поперечного сечения, но и углом охвата спирали, который составляет фов = 180 270°. Как видно из рис. 4-8, Фохв зависит от максимального напора турбины Имеются отдельные случаи, когда принимаются меньшие значения Фохв- Например, на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина Фохв = 135°, ЧТО обосновано необходимостью разместить статор турбины в середине блока здания ГЭС. Поперечные сечения бетонных камер (рис. 4-9) имеют трапецеидальную форму, причем высота b обычно больше, чем ширина а. Это делается с целью уменьшения габаритов камеры в плане и главным образом сокращения ширины Всп-
о 10 го 30 ifO so ео 70 м Рис. 4-8. Угол охвата бетонных спиральных камер. 1 Рис. 4-7. Двухподводная спиральная камера. Применяются три формы бетонных камер: развитая вниз с постоянной отметкой потолка (рис. 4-9, а); развитая вверх с постоянной отметкой пола (рис. 4-9, б); тавровая с переменной отметкой потолка и пола (рис. 4-9, в). Выбор той или иной формы целиком определяется условиями наивыгоднейшей компоновки блока здания ГЭС. Одна из существенных особенностей бетонных турбинных камер состоит в том, что значительная часть периметра направляющего аппарата получает воду непосредственно из подводящего водовода (при фохв = 180° - половина). Из рис. 4-9 видно, что подвод воды к статору и направляющим лопаткам здесь менее благоприятен, так как при входе в статор и в направляющий аппарат происходит резкое изменение направления скорости. С целью улучшения условий входа потока в направляющий аппарат в правой четверти спирали перед зубом, как это видно из рис. 2-6 и 4-9, ставят криволинейные колонны, причем шаг их здесь делают меньше. Иногда для кизконапорных турбин рассматривается вопрос о возможности применения прямоугольных турбинных камер. |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |