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

Рис. 1.9. Горизонталь­ ная капсульная гидро­ турбина Череповец­ кой ГЭС:

1 — входная часть про­ точного тракта; 2 —

головная часть капсулы; 3 —растяжки; 4 —гидро­ генератор; 5 — вход­ ной статор; 6 — подпят­

ник; 7 — маслоприемник;

8— опорный подшипник;

9— направляющий ап­

парат; 10 — рабочее ко­ лесо; 1 1 —отсасывающая труба; 12 — камера тур­ бины; 13 — сервомотор

направляющего аппара­ та; 14 — регулирующее-

кольцо

ю

сл

Центра тяжести рабочего колеса к подшипнику, уменьшения ве­ личины консоли сервомотор расположен в низовой части корпуса. Маслоприемник расположен на валу турбины.

Вал турбины диаметром 850 мм — кованый стальной с двумя фланцами. На одном фланце при помощи болтов и втулок закреп­ лено рабочее колесо. Другой фланец соединен с фланцем вала генератора припасованными болтами.

Подшипник турбины выполнен с вкладышем, облицованным баббитом. Смазка подшипника — масляная, принудительная.

Для перекрытия доступа воды в капсулу из потока преду­ смотрено специальное уплотнение, состоящее из двух неподвиж­ ных резиновых колец, которые под действием давления воды прижимаются к вращающимся дискам.

Камера турбины одной стороной примыкает к направляющему аппарату, другой — к фундаментному кольцу. Она выполнена сварной из стальных листов. В зоне расположения лопастей ра­ бочего колеса камера имеет кольцевой пояс из листовой нержавею­ щей стали. Верхняя часть камеры выполнена отъемной, что по­ зволяет производить демонтаж ротора турбины. В отъемной части камеры предусмотрен люк для доступа внутрь проточного тракта турбины.

Со стороны верхнего бьефа к статору примыкает генератор, а к генератору — промежуточное кольцо, которое воспринимает усилие от подшипника генератора и подпятника; оно восприни­ мает также и обратные осевые усилия.

Головная часть капсулы, закрепленная на опорном кольце ге­ нератора, представляет собой полую сварную конструкцию из листовой стали. Снаружи она выполнена обтекаемой формы, внутри усилена системой ребер. Сверху капсула подвешена на широкой полой профильной колонне, через которую осуществ­ ляется доступ к генераторному оборудованию и ведется его об­ служивание, а также проложены токопроводы генератора и трубо­ проводы. Снизу в головной части капсулы предусмотрены две опорные колонны, расположенные под углом 30°.

Для того чтобы исключить колебания капсулы, на агрегате установлены восемь радиальных стальных растяжек (стержней), предварительно натянутых с усилием 45 тс каждая. Они закреп­ лены шарнирно с одной стороны в опорном кольце, с другой — в проточном тракте турбины. Капсульный агрегат снабжен вспо­ могательными механизмами и аппаратурой, обеспечивающими под­ вод и отвод масла для смазки, воды для охлаждения, а также кон­ троль за работой механизмов.

Управление агрегатами полностью автоматизировано. Пуск и остановка агрегата требуют только одного командного электри­ ческого импульса.

Капсульные гидроагрегаты Киевской ГЭС. Киевская ГЭС с 20 капсульными агрегатами расположена на Днепре, вблизи Киева. Гидротурбинное оборудование ГЭС состоит из турбин,

26

жестко соединенных с малогабаритными генераторами, масло­ напорных установок типа МНУ12.5—40 (одна на два агрегата) и электрогидравлических регуляторов скорости ЭГРК-150 [23, 26].

Турбина и механическая часть генератора изготовлены Харь­ ковским турбинным заводом им. С. М. Кирова (ХТЗ), а электри­ ческая часть генератора — Харьковским заводом Электротяжмаш. Турбина выполнена с консольным расположением рабочего ко­ леса (основные ее параметры см. табл. 1.1).

Компоновка турбины (рис. 1.10) и конструкция ее узлов не­ сколько отличаются от компоновки и конструкции турбины Чере­ повецкой ГЭС. Отличия предопределяются способом охлаждения генератора. На агрегатах Киевской ГЭС принято форсированное воздушное охлаждение генератора. Такое охлаждение при опти­ мально спроектированном гидрогенераторе достигается заполне­ нием герметизированной капсулы сжатым воздухом давлением три атмосферы. Установленным в головной части капсулы вентилято­ ром с электродвигателем воздух прогоняется с большими скоро­ стями через охладитель и генератор. На внутренней поверхности головной части капсулы предусмотрены каналы, по которым на­ гретый в генераторе воздух направляется обратно к вентилятору и охладителю.

Головная часть капсулы, состоящая из обтекателя, конуса и промежуточного кольца, примыкает к опорному кольцу, являю­ щемуся опорой для шести растяжек диаметром 190 мм и для подшипника генератора и подпятника. Проход в капсулу осу­ ществляется через вертикальную полую колонну обтекаемого про­ филя. Проход в турбинную часть капсулы возможен только через окна ротора генератора (в агрегатах, изготовленных вначале).

Генератор примыкает к внутреннему поясу статора турбины, который для удобства транспортирования выполнен из восьми ча­ стей семью колоннами симметричного обтекаемого профиля, на­ клоненными к оси турбины под углом 75°. Через две нижние и две верхние полые колонны проведены сливные и подводящие трубо­ проводы.

В отличие от агрегата Череповецкой ГЭС статор турбины бе­ тонируется на 3/4 своего периметра; верхняя 1/4 часть его съем­ ная и крепится болтами к перекрытию монтажного проема.

Направляющий аппарат— конический с 24 поворотными лопат­ ками — управляется двумя вертикально установленными в шахте сервомоторами. Особенностью его конструкции является незави­ симая установка внутреннего кольца, имеющего кроме обычного горизонтального разъема разъемы по конической поверхности, образующими которой являются оси поворота лопаток. Этим обеспечивается возможность установки или снятия любой лопатки. Наружное кольцо выполнено из восьми частей, при выеме лопаток оно не демонтируется.

Подшипники цапф лопаток изготовлены из древпластика и смазываются водой непосредственно из потока. Уплотнение цапф

27

,1

лопаток на наружном кольце осуществляется резиновыми ман­ жетами.

Поворот лопаток направляющего аппарата производится серво­ моторами при помощи регулирующего кольца и связанных с ним серег и рычагов лопаток, выполненных на шаровых шарнирах и обеспечивающих возможность пространственного перемещения серьги.

Трущиеся поверхности регулирующего кольца и опоры сма­ зываются густой смазкой, поступающей из центральной автомати­ ческой станции.

Камера рабочего колеса выполнена из стального литья, с боль­ шим количеством ребер. В зоне расположения лопастей рабочего колеса камера облицована нержавеющей сталью. Со стороны от­ сасывающей трубы камера рабочего колеса закреплена на фун­ даментном кольце. Верхняя половина камеры выполнена отъемной и не бетонируется. Это обеспечивает возможность монтажа ро­ тора агрегата крупным блоком, а также возможность демонтажа лопасти рабочего колеса, опорного подшипника, уплотнений и дру­ гих узлов турбины.

Рабочее колесо с втулочным отношением 0 , 3 5 имеет четыре лопасти. Поворот их осуществляется сервомотором с бескрестовинным механизмом, расположенным в корпусе рабочего колеса. Масло под давлением 40 кгс/см2 подводится к сервомотору рабочего колеса через маслоприемник, расположенный у свободного торца вала на крышке подпятника.

Крутящий момент от колеса к валу передается цилиндриче­

В месте выхода вала из капсулы установлено уплотнение с пнев­ матическим затвором из резиновых шлангов. Это уплотнение препятствует проникновению воды в капсулу при остановленной турбине. При подаче сжатого воздуха внутрь шлангов их рабочие поверхности прижимаются к упорному диску, препятствуя про­ никновению воды в капсулу.

Уплотнение, защищающее турбину от больших протечек во время вращения агрегата, состоит из двух неподвижных резино­ вых колец, которые под действием давления воды, подводимой от технического водоснабжения, прижимаются к вращающимся ди­ скам, укрепленным на валу, и перекрывают доступ воды в кап­ сулу.

Опорный подшипник турбины установлен на опорном конусе, являющемся частью капсулы. На вкладыше подшипника с бабби­ товой заливкой установлены подушки, одна — на верхней и три— на нижней половинах. Опоры, на которые опираются подушки, уста­

29