Система впускання повітря в проточну частину поворотно-лопатевої гідромашини

Система впускання повітря в проточну частину поворотно-лопатевої гідромашини, у якій впускання повітря здійснюється з порожнини кришки гідромашини в зону над кореневими перерізами лопатей робочого колеса, що містить сопло для впускання повітря; канали, що підводять повітря з порожнини кришки до сопла, і клапан впускання повітря, яка відрізняється тим, що у ній впускання повітря здійснюється в нижній частині конуса кришки гідромашини в зону біля зовнішньої поверхні останнього, при цьому сопло виконано в нижній частині конуса кришки і направлено в зону біля зовнішньої поверхні останнього; канал, що підводить повітря до сопла, виконаний у вигляді короба, що розміщений з внутрішньої сторони зовнішньої обичайки конуса кришки уздовж її поверхні і охоплює сопло, а канал, що підводить повітря з порожнини кришки, сполучений з верхньою частиною короба, причому площа прохідного перерізу сопла виконана в 1,5...1,8 рази більше площі прохідного перерізу клапана; площі прохідних перерізів каналів, що підводять повітря з порожнини кришки до сопла, виконані з відповідним збільшенням від клапана до сопла, а сопло виконано у вигляді групи каналів або отворів. UA (21) a200900722 (22) 02.02.2009 (24) 25.08.2010 (46) 25.08.2010, Бюл.№ 16, 2010 р. (72) ВЕРЕМЕЄНКО ІГОР СТЕПАНОВИЧ, СІРЕНКО ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ГОНЧАР ІГОР ВЛАДИСЛАВОВИЧ, ШИЛОВ ВАЛЕРІЙ ПАВЛОВИЧ (73) ВЕРЕМЕЄНКО ІГОР СТЕПАНОВИЧ, СІРЕНКО ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ГОНЧАР ІГОР ВЛАДИСЛАВОВИЧ, ШИЛОВ ВАЛЕРІЙ ПАВЛОВИЧ (56) UA 85101, 25.12.2008 GB 839964, 29.06.1960 JP 05195941, 06.08.1993 SU 1700981, 10.12.1996 GB 1226772, 31.03.1971 Отчет о вибрационных испытаниях гидроагрегатов Светлинской ГЭС: ст. №2 после проведения ремонта и ст. №1 после установки клапанов впуска атмосферного вздуха. ГМ-3018ТО. - Харьков: ООО «Харьковтурбоинжиниринг». - 2006. - C. 10-12, 15, 33, рис. 2 Отчет о пусконаладочных работах гидротурбинного оборудования агр. ст. №2 Светлинской ГЭС. ГМ-3014ТО. - Харьков: ООО «Харьковтурбоинжиниринг». - 2006. - C. 15-17, 48, рис. 13 C2 2 (19) 1 3 91777 4 кришки. Причому, при роботі гідротурбіни на частУ основу передбачуваного винаходу поставкових потужностях з частковими відкриттями налено завдання створити таку систему впускання прямного апарату впускання повітря здійснюється повітря в проточну частину поворотно-лопатевої в зазор між конусом кришки і робочим колесом, гідромашини, нове виконання якої дозволило б в оскільки в результаті модельних випробувань було порівнянні з прототипом збільшити діапазон справстановлено, що у конуса кришки в зоні зазору цьовування системи впускання повітря, підвищити виникає пульсуюча каверна. ефективність зниження пульсації і, в цілому, поНедоліки відомих конструкції гідротурбіни і силіпшити енергетичні характеристики поворотностеми впускання повітря полягають в наступному: лопатевої гідромашини, також поліпшити констру- вірогідність виникнення пульсуючої каверни в ктивне виконання системи впускання повітря. проточній частині гідротурбіни в зоні зазору між Система впускання повітря в проточну частину кришкою гідротурбіни і робочим колесом, у зв'язку поворотно-лопатевої гідромашини, що заявляєтьіз сполученням зазору з проточною частиною гідся, полягає в тому, що впускання повітря здійснюротурбіни; ється з порожнині кришки гідромашини в нижній - використання порожнини конуса кришки гідчастині конуса кришки гідромашини в зону над ротурбіни як один з каналів системи впускання кореневими перетинами лопатей робочого колеса, повітря, що не дозволяє встановлювати в порожі містить сопло для впускання повітря; канали, що нині конуса кришки інши конструктивні елементи; підводять повітря з порожнини кришки до сопла, і - недостатність розпилювання повітря, що поклапан впускання повітря. ступає в проточну частину гідротурбіни; При цьому відмітними ознаками передбачува- недостатність зниження пульсації тиску в ного винаходу в порівнянні з прототипом є: проточній частині гідромашини. Найбільш близь- здійснення впускання повітря в зоні нижньої ким з виявлених аналогів до передбачуваного вичастини конуса кришки на зовнішню поверхню находу є система впускання повітря в проточну останнього; частину поворотно-лопатевої гідротурбіни [4], яка - виконання сопла для впускання повітря в ниполягає в тому, що впускання повітря здійснюєтьжній частині конуса кришки і направленим на зовся з порожнині кришки гідромашини в нижній часнішню поверхню останнього; тині конуса кришки гідромашини в зону над коре- виконання каналу, що підводить повітря до невими перетинами лопатей робочого колеса, і сопла, у вигляді короба, розміщеного з внутрішмістить сопло для впускання повітря в зазор між ньої сторони зовнішньої обичайки конуса кришки внутрішньою поверхнею конуса кришки і валом уздовж її поверхні, і що охоплює сопло; гідротурбіни, систему труб (каналів), що підводять - з'єднання каналу, що підводить повітря з поповітря до сопла, розташованих в порожнині конурожнини кришки, з верхньою частиною короба; са кришки і виведених в порожнину кришки, і кла- виконання площі прохідного перетину сопла пан впускання повітря. При цьому конус кришки в 1,5...1,8 разів більше площі прохідного перетину забезпечений козирком, що перекриває зазор між клапана; конусом кришки і робочим колесом, що дозволяє - виконання площ прохідних перетинів каналів, поліпшити обтічність кришки з конусом, і, відповідщо підводять повітря з порожнини кришки до сопно, гідродинаміку потоку і зменшити вірогідність ла, з відповідним збільшенням від клапана до сопутворення пульсуючої каверни в зоні, прилеглій до ла; конуса кришки. Причому, впускання повітря здійс- виконання сопла у вигляді групи каналів нюється в зазор між внутрішньою поверхнею кону(отворів). са кришки і валом, далі в зазор між конусом кришВиконання системи впускання повітря в протоки і робочим колесом і в зазор між козирком і чну частину гідромашини по обмежувальних ознаробочим колесом, в зону над кореневими перетиках дозволяє до деякого рівня понизити інтенсивнами лопатей. За наслідками проведених пусконість пульсації тиску в проточній частині і, налагоджувальних робіт на ГЕС рекомендується відповідно, до деякого рівня понизити вібрацію впускання повітря в проточну частину гідротурбіни гідроагрегату і збільшити ККД. здійснювати не на внутрішню поверхню конуса Здійснення впускання повітря в нижній частині кришки (по відомій схемі впускання повітря), а на конуса кришки на зовнішню поверхню останнього зовнішню поверхню конуса кришки (див. п. 6.2.1), дозволяє підвищити ефективність системи впустобто по схемі впускання повітря, що заявляється кання повітря в проточну частину гідромашини [5]. шляхом розширення діапазону спрацьовування Недоліки відомої системи впускання повітря в останньої (див. [5], п. 7.1.1.), при цьому дозволяє проточну частину поворотно-лопатевої гідротурбізменшити вакуум і стабілізувати пульсації тиску в ни полягають в наступному: зоні над кореневими перетинами лопатей робочо- недостатня ефективність впускання повітря у го колеса, зменшити вертикальні вібрації опорних внутрішню частину конуса кришки і далі в зазор вузлів гідроагрегату і биття валу при перехідних між конусом кришки і робочим колесом і в зазор режимах і при малих навантаженнях. між козирком кришки конуса і робочим колесом, Виконання сопла для впускання повітря в нищо виражається в обмеженості діапазону спражній частині конуса кришки і спрямованість його на цьовування системи впускання повітря; зовнішню поверхню останнього дозволяють за- неконструктивне розташування системи труб, безпечити впускання повітря в зону зовнішньої що підводять, в центральній частині порожнини поверхні конуса кришки над кореневими перетиконуса кришки, що перешкоджає розміщенню в нами лопатей. останній інших конструктивних елементів. 5 91777 6 Виконання каналу, що підводить повітря до Фіг. 3 - зона впускання повітря в проточну чассопла у вигляді короба, розміщеного на внутрішній тину гідромашини (вид А на Фіг. 2). стороні зовнішньої обичайки конуса кришки уздовж Поворотно-лопатева гідромашина містить її поверхні, і що охоплює сопло, дозволяє не вико(див. мал. 1) робоче колесо 1 з лопатями 2; кришку нувати додатковий канал для підведення повітря 3; конус кришки 4; напрямний апарат 5 і камеру 6 до сопла і звільнити порожнину конуса кришки для робочого колеса, які утворюють проточну частину можливості розташування в останній інших конс7 гідромашини. При цьому впускання повітря в труктивних елементів. проточну частину 7 гідромашини здійснюється з З'єднання каналу, що підводить повітря з попорожнині кришки 3 в нижній частині конуса кришрожнини кришки, з верхньою частиною короба ки 4 в зону 8 у поверхні конуса кришки 4 над коретакож дозволяє не захаращувати порожнину конуневими перетинами лопатей 2 робочого колеса 1 са кришки. за допомогою системи впускання повітря 9. ПриВиконання площі прохідного перетину сопла чому, (див. Фіг. 2 і 3) конус кришки 4 виконаний з для впускання повітря в 1,5...1,8 рази більше плокозирком 10, що охоплює по периметру зону зазощі прохідного перетину клапана дозволяє виконару 11 між конусом кришки 4 і робочим колесом 1. ти площі прохідних перетинів каналів, що підвоСистема впускання повітря в проточну частину дять повітря з порожнини кришки до сопла, з поворотно-лопатевої гідромашини, що заявляєтьвідповідним збільшенням від клапана до сопла. ся, містить (див. Фіг. 2 і 3) сопло 12, яке виконано в Виконання площ прохідних перетинів каналів, нижній частині конуса кришки 4 і направлено в що підводять повітря з порожнини кришки до сопзону 8 у зовнішньої поверхні останнього; канал, що ла, з відповідним збільшенням від клапана до соппідводить повітря до сопла 12, який виконаний у ла разом із збільшенням площі прохідного перетивигляді короба 13 з порожниною 14, що розміщену сопла дозволяють утворити дифузор по шляху ний на внутрішній стороні зовнішньої обичайки (не руху повітря від клапана до сопла, зменшити швипозначено) конуса кришки 4 і охоплює сопло 12; дкість повітряного потоку в зоні сопла і підвищити канал 15, що підводить повітря з порожнини кришефективність впускання повітря. Виконання площі ки 3, який сполучений з верхньою частиною коропрохідного перетину сопла менш ніж в 1,5 рази ба 13, і клапан 16, який встановлений на каналі 15. більше площі прохідного перетину клапана з відПри цьому площа прохідного перетину сопла повідним збільшенням площ перетинів каналів, що 12 виконана в 1,5...1,8 рази більше площі прохідпідводять повітря до сопла, приводить до неповної ного перетину клапана 16, а площі прохідних педії впускання повітря на пульсаційні зони, а викоретинів каналів 15 і 14, що підводять повітря з понання площі прохідного перетину сопла більш ніж рожнини кришки 3 до сопла 12, виконані з в 1,8 рази більше площі прохідного перетину клавідповідним збільшенням від клапана 16 до сопла пана з відповідним збільшенням площ перетинів 12. каналів, що підводять повітря до сопла, приводить Система впускання повітря в проточну частину до часткового неефективного використання впусповоротно-лопатевої гідромашини працює таким кання повітря. чином. Виконання сопла для впускання повітря у виПри роботі гідроагрегату пониження тиску в гляді групи каналів (отворів) в нижній частині конузоні 8 над кореневими перетинами лопатей 2 роса кришки дозволяє забезпечити розпилювання бочого колеса 1 приводить до відкриття клапана повітря в зоні у зовнішньої поверхні конуса криш16 і надходження по каналах 15 і 14 через сопло ки, підвищити ефективність утворюваного дифузо12 повітря в зону 8 у зовнішньої поверхні конуса ра і розширити зону дії на пульсаційні зони протокришки 4. За наявності тиску в зоні 8 на поверхні чної частини гідромашини. Причому, виконання конуса кришки 4 закритий клапан 16 запобігає насопла у вигляді одного отвору приводить до однодходженню води в порожнину кришки 3. струйного потоку повітря, який, практично, може Джерела інформації, що прийняті до уваги при перетинати порожнину камери робочого колеса у складанні заявки вигляді струменя і впливати на зменшення пуль1. Модельные испытания гидротурбин / под ред. сації потоку в обмеженій зоні. В.Μ. Малышева I. - Л.: Машиностроение. - 1971. В цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє С. 148. - Копія (на 2 арк.) додається. досягти технічний результат - отримати систему 2. Н.Н. Ковалев. Гидротурбины. - Л.: Машиностровпускання повітря в проточну частину поворотноение. - 1971. - С. 71-76, рис. ІІ.25. лопатевої гідромашини, яка дозволяє збільшити 3. А.Ф. Волков, П.А. Мурзин, А.П. Никифоров, И.Д. діапазон спрацьовування системи впускання повіЧистяков. Разработка и исследование пропеллертря, підвищити ефективність зниження пульсації, ных гидротурбин для Иовской ГЭС / Энергомашизменшити биття валу і вібрації гідроагрегату, поностроение. - М.: «Машиностроение», «Энерголіпшити енергетичні характеристики гідромашини і машиностроение». - 1986. - С. 14-16, рис. 1. поліпшити конструктивне виконання системи впус4. Отчет о пуско-наладочных работах гидротуркання повітря. бинного оборудования агр. ст. № 2 Светлинской Передбачуваний винахід ілюструється кресГЭС. ГМ-3014ТО. - Харьков: ООО «Харьковтурболеннями, на яких показано: инжиниринг». - 2006. - С. 15-17, 48, рис. 13. - ПроФіг. 1 - схема проточної частини поворотнототип (копія додається - на 4 арк.). лопатевої гідромашини; 5. Отчет о вибрационных испытаниях гидроагрегаФіг. 2 - система впускання повітря в проточну тов Светлинской ГЭС: ст. № 2 после проведения частину гідромашини (вузол 9 на Фіг. 1); ремонта и ст. № 1 после установки клапанов впуска атмосферного вздуха. ГМ-3018ТО. - Харьков: 7 91777 8 ООО «Харьковтурбоинжиниринг». - 2006. - С. 1012, 15, 33, рис. 2. - Копія (на 5 арк.) додається. Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601