Високонапірна радіально-осьова гідротурбіна

Високонапірна радіально-осьова гідротурбіна, що містить спіральну камеру, регулюючий орган, робоче колесо, яка відрізняється тим, що регулюючий орган виконано у вигляді соплового підвідного органа гідротурбіни зі змінюваною формою каналів, що включає ряд криволінійних конфузорних соплових каналів, розташованих рівномірно по колу перед робочим колесом, утворених верхньою рухомою й нижньою нерухомою поверхнями обертання і поверхнями колон статора, причому вихідні елементи статора виконані з можливістю повороту в комбінаторній залежності від переміщення рухомої поверхні обертання. (19) (21) a200613476 (22) 19.12.2006 (24) 12.01.2009 (46) 12.01.2009, Бюл.№ 1, 2009 р. (72) ПОТЕТЕНКО ОЛЕГ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, КОВАЛЬОВ СТАНІСЛАВ МИ ХАЙЛОВИЧ, U A (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", U A (56) SU 560998, F 03 B 3/02, 05.06.1977 SU 992795, F 03 B 3/00, 30.01.1983 US 4218182, F 03 B 3/02, 19.08.1980 US 5924844, F 04 D 29/38, 20.06.1999 DE 69733612, F 03 B 3/12, 11.05.2006 US 5823740, F 04 D 29/38, 20.10.1998 3 85237 органа застосовується сопловий підвідний орган гідротурбіни зі змінюваною формою каналів, що представляє собою ряд спеціально спрофільованих криволінійних (спіральних) конфузорних соплових каналів, розташованих рівномірно по колу перед робочим колесом, і утворених вер хньою рухомою (в процесі регулювання) й нижньою нерухомою поверхнями обертання та поверхнями колон статора, причому, вихідні елементи статора виконані зможливістю повороту в комбінаторній залежності від переміщення рухомої поверхні обертання. На Фіг.1 показаний осьовий розріз високонапірної радіально-осьової гідротурбіни; на Фіг.2 представлено сопловий канал у плані. Високонапірна радіально-осьова гідротурбіна, містить спіральну камеру 1, сопловий підвідний орган, що складається з жорстко закріплених статорних колон 2, поворотних ви хідних елементів статора 3, обмежених рухомою поверхнею обертання 4 та нерухомою поверхнею обертання 5; робоче колесо 6, відсмоктувальну трубу 7. Високонапірна радіально-осьова гідротурбіна є приводом генератора електричного струму, перетворюючи енергію потоку води, що підводиться, в механічну енергію обертання ротора генератора, і працює таким чином. Потік води з певним напором і витратою надходить по спіральній камері 1 через область соплового підвідного органа на лопатеву систему робочого колеса 6 і створює на валу агрегата обертаючий момент. Ротор генератора (на кресленні не показаний), обертаючись, виробляє електричний струм. Вода від робочого колеса 6 відводиться в нижній б'єф відсмоктувальною трубою 7. При роботі турбіни спіральна камера 1 забезпечує рівномірний по всьому колу підвід води через область соплового підвідного органа до робочого колеса 6, створюючи лише частину моменту кількості руху перед робочим колесом 6. Основна частина моменту кількості руху рідини, необхідного перед робочим колесом 6 для оптимальної роботи гідротурбіни, формується не в просторій спіральній камері 1, а в спеціально спрофільованих криволінійних (спіральних) конфузорних соплових каналах, розташованих рівномірно по колу перед робочим колесом 6, і утворених верхньою рухомою 4 і нижньою нерухомою 5 поверхнями обертання та поверхнями колон статора 4 2 і 3, причому, ви хідні елементи статора 3 виконані поворотними. У цих конфузорних каналах швидкість потоку V, а отже і її компоненти: витратна Vr і окружна Vu складові збільшуються в кілька разів. За рахунок збільшення швидкості потоку в конфузорі збільшується питомий момент кількості руху r.Vu, створюваний спіральною камерою 1, до величини необхідної для оптимальної роботи гідротурбіни, забезпечуючи умови більш рівномірного підведення потоку до робочого колеса б змінімальними втратами енергії, у тому числі і за рахунок можливості формування ламінарного режиму течії в пограничних шарах. При роботі турбіни відбувається переміщення верхньої поверхні обертання 4 уздовж колон статора 2, змінюючи витратну складову швидкості потоку, та поворот вихідних елементів статора 3. Переміщення верхньої поверхні 4 соплового підвідного органа та поворот вихідних елементів статора 3 відбувається в комбінаторній залежності, забезпечуючи мінімум гідравлічних втрат енергії, широкий діапазон експлуатації гідротурбіни по напорах і витрата х, а також високі енергокавітаційні показники й високу надійність обумовлену більш рівномірними безвідривними умовами підведення потоку до робочого колеса 6 не тільки на оптимальному режимі, але й на режимах відмінних від оптимального. При необхідності за допомогою верхньої поверхні 4 соплового канала, та поворотних вихідних елементів статора 3можна повністю обмежити доступ води до робочого колеса 6. Таким чином, використання в радіальноосьових гідротурбінах соплового підвідного органа зі змінюваною формою каналів в якості регулюючого органа гідротурбіни дозволяє забезпечити просування радіально-осьових гідротурбін на напори понад 600м, а також зменшити втрати енергії при застосуванні радіально-осьових гідротурбіни на ці напори, та підвищити надійність експлуатації гідротурбін на режимах відмінних від оптимального. Джерела інформації: 1. Ковалев Н.Н. Справочник по гидротурбинам. Л., «Машиностроение», 1984,с.274-284. 2. Ковалев Н.Н. Гидротурбины, Л., «Машиностроение», 1971, с. 59-71. 3. Деклараційний патент України на кориснумодель №14284, МПК F03B 3/00. 5 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85237 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601