Файл: Стеклов, М. Л. Горизонтальные гидравлические турбины. Конструкция и расчет.pdf

Лопаток, количество которых определяется при конструирова­ нии, регулирующего кольца и поворотного механизма.

Наружное и внутреннее кольца выполняются разъмными и изготовляются литыми или сварными из углеродистой стали. Для удобства сборки оба кольца имеют разъем в горизонтальной плоскости. Наружное кольцо не бетонируется, и направляющий аппарат при надобности может быть полностью демонтирован. В плоскости поперечного сечения колец направляющего аппарата лопатки располагаются радиально.

Цапфы лопаток помещаются в подшипниках с вкладышами из древпластика, установленными во внутреннем и наружном коль­ цах. Внутренние цапфы лопаток направляются во втулках внутрен­ него кольца. Наружные цапфы направляются во втулках наруж­ ного кольца. В этих подшипниках лопатки могут поворачиваться

впределах 0—75°, благодаря чему изменяется величина открытия направляющего аппарата. Подшипник смазывается водой непо­ средственно из потока. Цапфы лопаток в наружных подшипниках имеют разиновые манжетные уплотнения. Протечки воды через уплотнения собираются в трубчатый коллектор, из которого они отводятся в сливной колодец шахты турбины. От осевого переме­ щения лопатка удерживается наружным подшипником, в торец которого с одной стороны упирается ее буртик, с другой — рычаг, надеваемый на наружный конец цапфы. Рычаг с закрепленными на нем двумя накладками фиксируется клиновой цилиндрической шпонкой и удерживается крышкой и болтом. Серьги, соединенные

срычагом при помощи накладок, совершают пространственное движение, так как поворот регулирующего кольца и лопаток осуществляется в различных плоскостях. Поэтому шарниры, соединяющие серьги с регулирующим кольцом и рычагами, выполняются шаровыми.

Серьги, связывающие регулирующее кольцо с рычагами, вы­ полняются как талрепы, которые позволяют компенсировать неточности изготовления отдельных звеньев поворотного меха­ низма и регулировать положение направляющих лопаток в со­ стоянии их полного закрытия.

Накладки скрепляются с рычагом срезным пальцем, который

вслучае попадания между лопатками постороннего твердого тела во время закрытия направляющего аппарата срезается, благодаря чему предотвращается поломка этой лопатки и ее механизма поворота, а остальные направляющие лопатки могут закрыться. На наружных накладках установлены конечные выключатели, подающие сигнал при срезе пальцев.

Поворот лопаток осуществляется с помощью регулирующего кольца, которое приводится в движение двумя сервомоторами, вертикально установленными в шахте турбины. Регулирующее кольцо выполняется сварным или литым из углеродистой стали,

сразъемом по вертикали или без разъема. Оно направляется опорой, которая выполняется обычно как одно целое с наружным

98

или промежуточным кольцами направляющего аппарата. В местах касания регулирующего кольца с опорой закреплены по шесть или восемь планок из антифрикционного металла или капрона. Смазка всех шарниров поворотного механизма и трущихся поверх­ ностей регулирующего кольца при изготовлении опорных планок и втулок из антифрикционного металла производится автомати­ чески из резервуара центральной смазочной станции. При изгото­

Конический направляющий аппарат. Основным отличием кони­ ческого направляющего аппарата от радиального является на­ клонное расположение лопаток. Угол наклона лопаток к гори­ зонтальной оси агрегата составляет 60° или 65°. При угле на­ клона 65° несколько сокращается общая длина направляющего

к оси турбины увеличивается проходное сечение в зоне направляю­ щего аппарата и несколько улучшаются энергетические качества турбины.

На ЛМЗ угол наклона лопаток конического направляющего аппарата принят равным 60°. Следует отметить, что в выборе этого угла сыграла роль унификация с аналогичными направляющими аппаратами диагональных турбин, где он конструктивно более уместен.

Оси лопаток конического направляющего аппарата располо­ жены на образующих поверхности конуса с вершиной на продоль­ ной оси агрегата. В зависимости от размеров турбины кониче­ ские направляющие аппараты выполняются с наружным регули­ рованием или с внутренним. При наружном регулировании вся система управления лопатками, в том числе рычаги, серьги и регу­ лирующее кольцо, расположены на поверхности наружного кольца направляющего аппарата. При внутреннем регулирова­ нии вся система управления лопатками расположена внутри капсулы.

Направляющий аппарат с внутренним регулированием целе­ сообразно применять в капсульных турбинах при диаметре рабо­ чего колеса 7 м и более. По сравнению с агрегатами других типов в капсульных агрегатах инерционные массы ротора гене­ ратора значительно меньше. Поэтому большие протечки через направляющий аппарат при остановленном агрегате могут вызвать движение ротора. В связи с этим все соприкасающиеся поверх­ ности лопаток должны быть надежно уплотнены. Это достигается установкой специальных профилированных резиновых шнуров на поверхности контакта. В тех случаях, когда такие шнуры не могут быть установлены, выходные кромки лопаток в закрытом положении направляющего аппарата тщательно подгоняются к поверхностям контакта входных кромок. Торцы лопаток подго­

няются к сферическим поверхностям наружного и внутреннего колец с минимальными зазорами.

Каждая лопатка имеет по две цапфы, расположенные в под­ шипниках, установленных на наружном и внутреннем кольцах направляющего аппарата. В подшипники запрессованы втулки из древпластика, смазываемые водой непосредственно из потока. В случаях, если вода в реке грязная, применяется густая масля­ ная смазка (солидол). Цапфы в месте насадки рычага выполняются удлиненными. При наружном регулировании удлиненной выпол­ няется наружная цапфа, при внутреннем регулировании — вну­ тренняя. На удлиненных цапфах устанавливается резиновое манжетное уплотнение.

В связи с трудностью демонтажа конического направляющего аппарата предусматривается возможность выема лопаток, в слу­ чае их ремонта или замены — по одной или по две лопатки. Такая возможность обеспечивается конструкцией наружного кольца— (ЛМЗ), и конструкцией внутреннего кольца— (ХТЗ).

Конический направляющий аппарат с наружным регулирова­ нием. Направляющий аппарат с наружным регулированием (рис. V.2, ЛМЗ) состоит из наружного и внутреннего колец, ком­ плекта лопаток, системы рычагов и серег и регулирующего кольца, связанного с двумя сервомоторами, с помощью которых он упра­ вляется .

Наружное кольцо — сварное, состоит из частей, количество которых выбирается в два раза меньше числа лопаток из условия монтажа. Своими фланцами наружное кольцо крепится с одной стороны к наружному кольцу статора турбины, с другой — к ка­ мере турбины. Внутреннее кольцо — литое, выполняемое в зави­ симости от габаритов из двух или четырех частей, своими флан­ цами крепится с одной стороны к внутреннему поясу статора турбины, с другой — к опорному конусу подшипника турбины.

Лопатки устанавливаются в подшипниках, расположенных в наружном и внутреннем кольцах с углом наклона 60° или 65°. На наружные цапфы лопаток надеты рычаги, связанные с регули­ рующим кольцом серьгой, двумя накладками и срезным пальцем. Серьги соединяются с рычагом и регулирующим кольцом так же, как и в осевом направляющем аппарате, сферическими шарни­ рами, допускающими пространственное перемещение серьги.

Регулирующее кольцо расположено на специальной опоре, выполненной на промежуточном поясе камеры турбины. Опорные планки регулирующего кольца и все втулки сферических шарни­ ров выполняются из капрона, не требующего смазки. Регулирую­ щее кольцо с помощью двух пальцев соединено с тягами двух сервомоторов, вертикально расположенных в шахте турбины на двух бетонных тумбах.

Во избежание самозахлопывания лопаток при срезе пальцев и для ограничения возможности их большого разворота устано­ влены упоры: на всех рычагах и у каждой лопатки на внутреннем

100

кольце направляющего аппарата. На внутренних цапфах лопа­ ток устанавливаются подшипники, закрывающиеся крышками наглухо и не допускающие протечки воды внутрь капсулы. На наружных цапфах лопаток для предотвращения протечек уста­ навливаются манжетные резиновые уплотнения.

!

Рис. V.2. Конический направляющий аппарат с наружным регулированием:

/ — наружное кольцо; 2 — подшипник наружной цапфы; 3 — меха­ низм поворота лопаток; 4 — опора регулирующего кольца; 5 — ло­ патка; 6 — внутреннее кольцо; 7 — подшипник внутренней цапфы

Для удобства монтг. жа и демонтажа в месте соединения напра­ вляющего аппарата с коническим поясом камеры турбины пло­ скости фланцев выполняются коническими или между ними устанавливается специальный компенсатор.

Конический направляющий аппарат с внутренним регулирова­ нием. Направляющий аппарат (рис. V.3, ЛМЗ) состоит из наруж­

101

ного и внутреннего колец, комплекта лопаток, системы рычагов и серег и регулирующего кольца, связанного с двумя прямоос­ ными сервомоторами.

Конструкция наружного и внутреннего колец не отличается от направляющего аппарата с наружным регулированием. Также

аналогичны конструкция и установка лопаток. Вся система упра­ вления лопатками расположена во внутреннем поясе статора и в турбинной части капсулы. Управление лопатками осуще­ ствляется двумя прямоосными сервомоторами, установленными вертикально, во внутреннем поясе статора турбины. Усилие и перемещение поршней сервомоторов передаются через пальцы регулирующему кольцу. Последнее при помощи механизма пово­

102