Робоче колесо гідравлічного насоса-турбіни

Робоче колесо гідравлічного насоса-турбіни, що містить лопаті, які складаються з вхідної поворотної і нерухомої' частин, нижнього і верхнього ободів, маточини і сервомоторів, укріплених на Корисна модель відноситься до гідроенергетики, зокрема до силового устаткування гідроелектростанцій До основного гідросилового устаткування гідроагрегатів ГЕС-ГАЭС відноситься гідравлічна насос-турбіна (робоче колесо). Гідравлічна радіально-осьова насос-турбіна (РОНТ) складається з чотирьох основних елементів: ступиці , лопаті, вер хнього і нижнього ободів, що формують проточну частину [Гончаров А.Н. Гидроэнергетическое оборудование гидроэлектростанций и его монтаж М Энергия, 1978. - 312с, ил.]. Особливістю робочих коліс цього типу є радіальний вхід води на робочі лопаті й осьовий вихід її з колеса, а також наявність нижнього обода, що охоплює зовнішні кромки лопатей. Для забезпечення високих енергетичних показників гідравлічної турбіни лопаті мають складну просторову форму. Профіль проточної частини має постійну конфігурацію, що задовольняє реверсивність напрямку обертання гідроагрегата і реверсивність руху потоку рідини. Але при цьому не зберігається баланс напорів. Ускладнюється можливість створення більшого напору в насосному режимі, ніж напір, створюваний при роботі гідроагрегата в турбінному режимі. Найбільш близьким за сукупністю ознак до заявляемого, є радіально-осьова насос-турбіна, в якій діаметр робочого колеса змінюється за рахунок кінців ро бочи х лопатей , які ві дкидаються на верхньому ободі, у кількості, рівній числу лопатей, яке відрізняє ться тим, що вхідна поворотна частина кожної лопаті складається з чотирьох зон, три з яких мають по одній плоскій грані і розташовані послідовно одна за одною під кутами не більше 180°, четверта зона з'єднана з першою і третьою зонами і її профіль є продовженням профілю нерухомої частини лопаті, при цьому вхідна поворотна частина лопаті виконана з можливістю повороту на 180° навколо вертикальної осі, що лежить у площині другої зони. 180° [Аршеневский Н.Н Обратимые гидромашины гидроаккумулирующи х электростанций М. Энергия, 1977. - 239 с]. Для цього на вер хньому ободі робочого колеса укріплені прямоосні сервомотори в кількості, рівній числу лопатей. Збільшення діаметра в насосному режимі приводить до значного стовщення вхідни х кромок лопатей у турбінному режимі в силу необхідності розміщення тут осей повороту лопатей. При цьому неминуче складається несприятлива в гідравлічному відношенні форма профілю лопаті у насосному режимі, що приводить до погіршення енергетичних показників. Крім того, верхній обід у меридіональному перетині на подвійній довжині лопатей, що відкидаються, повинний мати прямолінійний перетин. Проточна частина такого робочого колеса спрофільована з урахуванням забезпечення найбільшого ККД при роботі у турбінному режимі. Але в насосному режимі така гідравлічна машина забезпечує менший ККД, ніж звичайний насос. При збереженні умови реверсивності ця гідравлічна насос-турбіна баланс напорів забезпечує не достатньо. В основу корисної моделі поставлено завдання розробки робочого колеса гідравлічного насосатурбіни, яке за рахунок змінної форми лопатей забезпечує баланс напорів, що підвищує ККД. Для вирішення поставленого завдання в робочому колесі гідравлічного насоса-турбіни, яка містить лопаті, що складаються з вхідної поворотної і нерухомої ча стин , нижнього і вер хньо го о боді в, ю со О) 4965 маточини і сервомоторів, укріплених на верхньому ободі, у кількості, рівній числу лопатей, згідно корисної моделі вхідна поворотна частина кожної лопаті складається з чотирьох зон, три з яких мають по одній плоскій грані і розташовані послідовно одна за одною під кутами не більше 180°, четверта зона з'єднана з першою і третьою зонами і її профіль є продовженням профілю нерухомої частини лопаті, при цьому вхідна поворотна частина лопаті виконана з можливістю повороту на 180° навколо вертикальної осі, що лежить у площині другої зони. Корисна модель, що заявляється, представлена на кресленнях. Фіг. 1, 2 - механізм повороту, Фіг.З, 4 - проточна частина РОНТ. Насос - турбіна містить крильчаті сервомотори 1, що жорстко зв'язані з лопатями 2, зокрема, з їх поворотною частиною 3. Двома цапфами 4 І 5 поворотна частина 3 спирається на втулки 6 і 7, запресовані в нижньому і верхньому ободах 8, 9 (Фіг.2). Поворотна частина 3 лопаті 2 має скоси (зони І, III), які щільно прилягають до поверхні основної частини лопаті, що дає можливість в обох положеннях одержати обтічну форму профілю Робоче колесо гідравлічного насоса-турбіни працює таким чином. Вода з верхнього басейну, проходячи напірний трубопровід, спіральну камеру, статор, напрямний апарат потрапляє у проточну частин у радіально-осьової насос-тур біни. Від Пол оженмя В турбінном у режим і давши свою кінетичну та потенціальну енергію гідравлі чному насосу-турбіні , вона відводиться через відсмоктуючу трубу у нижній басейн. Такий стан роботи називається турбінним режимом роботи гщроагрегата. Насосний режим роботи пдроагрегата передбачає зворотній шлях води, тобто, реверсивний. Потрапляючи через відсмоктуючу трубу у проточну частину гідравлічного насосатурбіни, звідки, прямуючи через напрямний апарат та статор у спіральну камеру й далі напірний трубопровід потрапляє у вер хній басейн. При роботі гидроагрегата в турбінному режимі лопаті мають профіль, показаний на Фіг.1 «положення в турбінному режимі». Перехід гідроагрегата в насосний режим передбачає його повне зупинення й віджаття води з проточної частини гідравлічного насосатурбіни. Далі сервомотор 1 повертає частин у З лопаті 2 на цапфах 5 і 6 у втулках 7 і 8 (Фіг 2). Таким чином, лопать приймає обрис профілю, показаний на Фіг. 1 «положення в насосному режимі» Робоче колесо в насосному режимі має більший діаметр, ніж у турбінному. В насосному режимі лопать має профіль, більш вигнутий убік обертання, ніж у турбінному. Два цих фактори дозволяють гідравлічній машині розвивати більший напір у насосному режимі, ніж у турбінному, і забезпечувати в такий спосіб баланс напорів при незмінній частоті обертання, що підвищує ККД до 2%. ФІГ.1 Положення Ь HtKoatottg режимі Фіг.3 Актив ні іони пов оротної частини З ФІГ.2 Фіг 4 Комп'ютерна верстка В Мацело Підписне Тираж 37 прим Міністерство осв іт и і науки України Державний департамент інтелектуальної в ласності, вул Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислов ої в ласності", вул. Глазунов а, 1, м Київ -42, 01601