Турбинна камера
Турбинната камера служи за подаване на вода към направляващата лопатка на реактивната турбина. За турбинните камери се прилагат следните изисквания:
1. Те трябва да осигуряват равномерно подаване на направляващата лопатка по целия периметър.
2. Хидравличните загуби в самата камера при обтичане на статорните колони и при навлизане на потока в направляващите лопатки трябва да са минимални.
3. Формата и размерите на турбинната камера трябва да отговарят на условията за разположение на сградата на ВЕЦ и да позволяват удобна връзка с напорните тръбопроводи на ВЕЦ.
Директно аксиалните турбинни камери се използват за водоснабдяване на хоризонталните турбини. Спиралните камери се използват за водоснабдяване на турбини с вертикална ос на въртене.
Основните характеристики на спиралната камера са ъгълът на покритие ohv и ширината на спиралната камера. Също така спиралната камера се характеризира с формата на напречното си сечение.
Фигура 37: Характеристики на размерите на спиралните камери.
А. Бетонна спирална камера с тройник;
b. Метална спирална камера с кръгло сечение.
Напречните сечения на спиралната камера са сеченията, образувани от равнините, преминаващи през оста на въртене на турбината.
Входният участък на спиралната камера се счита за участък, перпендикулярен на оста на входящия тръбопровод. Крайният участък обикновено се определя от задния ръб на колоната на затварящия статор - "спиралния зъб".
Фигура 38: Монтиране на металната спирала.
3.3.1 Видове спирални камери.
За водоснабдяване на големи турбини се използват главно два вида спирални камери: бетонни (стоманобетонни), обикновено с трапецовидно (Т-образно) напречно сечение и метални (стоманени) кръглинапречно сечение. За малки турбини понякога се използват опростени видове спирални камери: отворени, правоъгълни и корпусни.
Областите на използване на различни видове турбинни камери се определят главно от стойността на напора.
- бетон: от 4 до 50 м;
- бетон с метална облицовка: от 40 до 80 m;
- метал: от 40 до 700 м;
- стоманобетон: от 100 до 300 m и големи дебити g.a.
Бетонните спирални камери имат трапецовидно напречно сечение, чиято площ постепенно намалява от входа на спираловидната камера към нейния край. Такова намаляване на напречното сечение е необходимо за равномерно разпределение на водния поток, подаван към турбината. Ъгълът на покритие ohv зависи от налягането и се взема в рамките
Фигура 39: Зависимост на стойността на ohv от главата.
Една от съществените характеристики на бетонните спирални камери е, че значителна част от периметъра на направляващата лопатка (виж фиг. 37, а - част от периметъра между точки 1 и 2) получава вода директно от захранващия тръбопровод (с ohv \u003d 180 - половината). За да се подобрят условията за навлизане на потока в направляващата лопатка в това
части от спиралната камера инсталират криволинейни колони (статорни колони), а стъпката им тук е по-малка.
Формата на напречните сечения на спиралната камера се определя от условията на най-изгодното оформление на сградата на ВЕЦ. Различни форми на напречното сечение на спиралните камери са показани на фигура 40. Те се различават в съотношението на размери 1 и 2. В допълнение към тези размери, формата на напречното сечение се характеризира и със следните величини:
0 – височина на направляващата лопатка – височина на напречното сечение на спиралната камера = 1 + 2 + 0;
- стойност, характеризираща ширинатанапречно сечение на спиралната камера; - радиусът на окръжността, начертан по протежение на задните ръбове на колоните на статора,
е радиусът на окръжността, начертана по предните ръбове на колоните на статора,
1 - ъгълът на наклона на горната част на спиралната камера при прехода към статора,
2 - ъгълът на наклона на долната част на спиралната камера при прехода към статора,
Тъй като камерата на турбината е в непосредствена близост до статорния пръстен, за нейното проектиране е необходимо да се знаят размерите на статорния пръстен, които се характеризират с височина 0 и диаметър на входните и изходните колони на статора. Височината 0 е посочена на контурните чертежи на турбини 17 и зависи от техния тип. Размерите на височината на статора не се различават много от размерите на направляващата лопатка и могат да се приемат равни на 18.
17 Стойността 0 (относителна височина на водещата лопатка) е определена при избора на действителната
параметри на турбината съгласно данните в таблици 5, 7 и 8.
18 Височината на статора ′ 0 = 0 + 0,0033 е малко по-голяма от височината на водещата лопатка. Това е
Този фактор се взема предвид при проектирането на спирална камера, но с оглед на малката им разлика, ние допълнително ще приемем, че ′ 0 = 0 . Следователно, на фигура 40, на разстояние от оста на турбината, веднага се показва
стойността е 0 (височина на направляващата лопатка).
Фигура 40: Т-образни форми на бетонни спирали.
А. Симетрично сечение 1 = 2; b. Развит нагоре 1 > 2; V. Развит надолу 1 2 ;
г. При хоризонтален таван 1 = 0; д. С хоризонтален под 2 = 0.
Така височината на направляващата лопатка е 0:
За турбини с бетонни спирални камери относителният диаметър на окръжността, начертана покрай входните ръбове на колоните на статора, се задава в рамките на:
И стойността на относителния диаметъркръгът, начертан по задните ръбове на статорните колони, се приема равен на:
Големи стойности и се вземат за турбини с диаметри на работното колело
1 1 определяме количествата и и съответните радиуси и :
Условия за използване на различни форми на напречно сечение на бетонни спирали.
- Симетрично сечение (фиг. 40, а) 1 = 2 . Счита се за най-ефективния от гледна точка на хидравликата, тоест с тази форма на спирална камера хидравличните загуби са минимални. Освен това, поради развитието на напречното сечение нагоре и надолу, такава форма може да има по-малка ширина за същите площи на напречното сечение, в сравнение с други форми на напречно сечение. С намаляване на ширината на напречното сечение на спиралната камера, нейните размери в плана също намаляват, което позволява по-компактното разполагане на водноелектрическите агрегати в сградата на ВЕЦ.
Първо трябва да се разгледа вариант на спирална камера с такава форма на напречното сечение. Понякога обаче изпъкналата нагоре 1 част от спиралната камера пречи на разположението на сервомоторите с направляващи лопатки в подредбата на механизмите. Или, напротив, 2-рата част от участъка на спиралната камера, издадена надолу, предотвратява възможността за разполагане на водостоци в сградата на електроцентралата с долни преливници. В такива случаи се вземат предвид други форми на напречното сечение на спиралната камера.
- Развит нагоре участък от спиралната камера (фиг. 40, b) 1 > 2. Такъв участък от спиралната камера се взема, ако е необходимо да се поставят преливници за преминаване на наводнените води през сградата на електроцентралата.
- Развит надолу участък на спиралната камера (фиг. 40, c) 1 2 . Този тип секция е приет за подобряване на разположението на оборудването за управление на водещата перка.
- Секции с хоризонталтаван 1 = 0 и с хоризонтален под 2 = 0. (фиг.40, d и e) се използват в същите случаи като секции, развити съответно нагоре или надолу. Разликата е само в повече пространство, което се освобождава за целите, които трябва да се постигнат.
Стойностите и са различни за различните напречни сечения, определени от ъгъла. Така, когато напречното сечение на спиралната камера се стеснява, стойността се променя (поради намаляването на 1 и 2 ) до стойността 0 . В този случай широчината на напречното сечение на спиралната камера, определена от стойността, намалява от in до .
Характерът на изменението на количествата и се установява в хода на хидравличния изчисление на спиралната камера.
При налягане над 50 m бетонните спирални камери се доставят със стоманена облицовка от листове с дебелина 10–16 mm. Тази облицовка служи главно като непроницаема защита, но се взема предвид при изчисляване на здравината на конструкцията. Тя трябва да бъде добре закотвена в бетона.
При ширина на входния захранващ канал повече от 10 m в спирална камера, той е подходящ
опорно кормило, а при ширина на захранващия канал над 30 m - две кормила. Конюгирането на входящия канал със зъба на спиралата се извършва по дъга с радиус ′ = 2 m.
Металните спирални камери са с ъгъл на покритие ohv = 340 − 350 . папа-
речните участъци имат кръгла форма и докато се движите от входа към края, с намаляване на потока, площта на напречното сечение и радиусът намаляват. В крайната част, приблизително на последните 90 , сеченията стават елипсовидни, което се обяснява с факта, че необходимата
за да се разпредели равномерно потокът, площта тук е толкова малка, че кръговото сечение не може да се комбинира с опорните пръстени на статора.
Металната спирална камера е заварена конструкция, изработена от валцована стоманена ламарина.Листовете по целия периметър са заварени към горните и долните опорни пръстени на статора.
Фигура 41: Напречно сечение на метална спирала.
Напречното сечение на метална спирална камера се характеризира със следните стойности:
0 – височина на водещата лопатка; ps е радиусът на напречното сечение;
е стойността, характеризираща ширината на спиралната камера;
- радиусът на окръжността, начертан по входните ръбове на направляващата лопатка; - радиусът на окръжността, начертан по изходните ръбове на направляващата лопатка.
Височината на направляващата лопатка 0 се определя от стойността на относителната височина
направлявате перката 0, която е известна за избраната турбина с диаметър на работното колело 1.
За турбини с метални спирални камери се задава относителният диаметър на окръжност, начертана по протежение на входните ръбове на колоните на статора:
Стойността на диаметъра на кръга, начертан по задните ръбове на колоните на статора, се приема равна на:
Големи стойности и се вземат за турбини с диаметри на работното колело