Основні відомості про конструкції гідроагрегатів

Автоматизація технологічних процесів управління і контролю роботи устаткування гідроелектростанцій значною мірою визначається його конструктивним виконанням. В даний час відомі численні конструкції гідроагрегатів, що відрізняються, різного виконання гідротурбін і гідрогенераторів. На сучасних потужних ГЕС найбільш поширені вертикальні гідроагрегати. Горизонтальні гідроагрегати встановлюються значно рідше і головним чином на ГЕС малої і середньої потужності з високими натисками.

В даний час на гідроелектростанціях застосовуються поворотнолопатеві, радіально-осьові і ковшові гідротурбіни. Перший тип турбін встановлюється, як правило, на гідроелектростанціях з натиском до 90 м. Радіально-осьові турбіни застосовуються на ГЕС з натиском від 30 і до 400-450 м, а ковшові - від 200 м і вище. Характерною особливістю поворотнолопатеві турбін є розташування лопатей на втулці робочого колеса, що повертаються навколо своїх осей при зміні навантаження агрегату. Зміна витрати води через робоче колесо турбіни проводиться як направляючим апаратом, виконаним у вигляді лопаток напрямних, що повертаються навколо неї, так і лопатями робочого колеса. Одночасне узгоджене переміщення лопаток направляючого апарату і лопатей робочого колеса дозволяє турбіні мати вищий середній експлуатаційний к. п. д. при коливаннях напорів і навантажень і розвивати номінальну потужність в ширшому діапазоні напорів. Осі лопаток направляючого апарату зв'язані між собою загальним регулюючим кільцем, що приводиться в рух виконавським органом регулятора швидкості (зазвичай гідравлічним двигуном). При повороті лопаток змінюється витрата води через турбіну і, отже, момент, що розвивається нею. Зміна положень лопатей робочого колеса здійснюється також за допомогою окремого гідравлічного двигуна погоджено з поворотом лопаток направляючого апарату.

У радіально-осьових турбінах робоче колесо має нерухомі лопаті, охоплені внизу ободом, тому зміна витрати води через турбіну проводиться тільки за допомогою направляючого апарату тієї ж конструкції, що і у поворотно-лопатевих турбін.

У ковшових турбінах лопаті робочого колеса виконані у вигляді ковшів, і на відміну від лопатей вказаних вище турбін, що працюють в суцільному потоці води, робоче колесо ковшової турбіни працює під впливом вільного струменя. Регулюючим органом ковшової турбіни є сопла з голками, що переміщаються в них, які, пересуваючись уздовж осі сопла, змінюють його корисний перетин і, отже, витрата води через турбіну. У могутніх ковшових турбін є декілька сопел. Окрім соплового регулюючого органу, ковшові турбіни мають другий регулюючий орган, званий або відсікачем і призначений для відхилення струменя води від ковшів при різких скиданнях навантаження з агрегату, що виключає можливість надмірного підвищення швидкості обертання ротора генератора.

Вертикальні гідрогенератори підрозділяються по місцю розташування опор на підвісні і зонтичні.

Агрегати з генераторами підвісного типу (рис. 4.1, а, б) мають підп'ятник 1 розташований на верхній хрестовині генератора, два направляючі підшипники валу генератора 2 і один підшипник турбіни 3. Нижній направляючий підшипник валу генератора вбудовується в нижню хрестовину генератора; верхній підшипник розташовується нижче або вище за підп'ятник. Схема з верхнім розташуванням підп'ятників зустрічається частіше, оскільки вона дозволяє зменшити вертикальні розміри агрегату.

Рисунок 4.1. Схема розміщення опор валу вертикального генератора.

 

Агрегати з генераторами зонтичного типу (рис.4.1, в) мають підп'ятник 1, що спирається на нижню хрестовину генератора, один направляючий підшипник генератора 2, розміщений на опорній втулці підп'ятника, і підшипник турбіни 3 на її кришці. Ця конструкція агрегатів набула в даний час широкого поширення унаслідок значного зменшення загальної висоти агрегату і машинного залу при меншому числі підшипників. По цій схемі виконані агрегати потужних ГЕС.

З метою скорочення вертикальних розмірів агрегатів, що істотно при споруді водозливних ГЕС, вітчизняними заводами випускаються зонтичні гідроагрегати, підп'ятники яких спираються безпосередньо на кришку турбіни (рис.4.1, г).