Конструкции статорных колец турбины

Статорное кольцо турбины.

«В общем, улитка и направитель создают закрутку потока, а рабочее колесо раскручивает его (иначе – изменяет его циркуляцию), в результате чего и создается взаимодействующий между ними момент, так же как аналогичный момент создается между статором и ротором электрической машины. С этой точки зрения статором турбины является улитка вместе с направителем. Объединяющий то и другое венец связей (стяжек или распорных колонок) поэтому именуется теперь статорным кольцом. Иные его наименования – статор, скоростное кольцо – мы считаем неправильными». Н.М. Щапов. Турбинное оборудование гидростанций. Госэнергоиздат. М.:1955 г.

Статор турбины состоит из двух колец, соединенных колон­нами (рис. 8.2), и образует с ней в собранном виде одно целое (рис. 8.3). Сечения такого статора показаны на рисунке 8.4.

Внутренние поверхности фланцев статора для достижения гладкого обтекания должны являться плавным продолжением поверхности звеньев камеры. Образующая этих поверхностей задается внешним углом у вершины конуса γ.

Рисунок 8.2. Статор турбины.

Рисунок 8.3. Металлическая сварная спиральная камера в сборе со статором

Рисунок 8.4. Сечение статоров различных типов.

а – с кольцами для металлических сварных камер, в – из отдельных колонн.

В спиральных камерах с неполным охватом статор часто заменяют отдельными колоннами, объединенными только бето­ном здания. При этом наружные фланцы обычно делают плоскими, непосредственно примыкаю­щими к бетону. Выполняют ста­торы из стального литья или сварными из толстой листовой стали.

Колонны статора передают нагрузки на фундамент от верх­ней части бетонного массива здания станции, окружающего турбину, веса агрегата и воспринимаемой турбиной осевой гидравлической силы. В то же время они должны оказывать минимальное сопротивление потоку и направлять его по требуемому направлению. Сечения колонн имеют форму хорошо обтекаемых аэродинамических профилей, тол­щина которых выбирается из условий прочности. Зуб спирали, являющийся также колонной статора, имеет сечение отличаю­щейся, необходимой по условиям подвода, формы (рис. 8.5).

Рисунок 8.5. Схема расположения колонн статора в турбинной камере.

Расположение колонн в плане и сочетание их с лопатками направляющего аппарата показано на рисунке 8.6. Число колонн z_КОЛ принимают обычно вдвое меньшим числа лопаток направляющего аппарата z₀, а их максимальная толщина 15 ÷ 20% длины хорды колонны l_Х, выбирается из расчета на прочность статора.

Угол установки колонн в плане α принимается таким, чтобы по возможности обеспечивалось гладкое безударное обтекание как колонн статора, так и лопаток направляющего аппарата.

Это достигается в том случае, если углы набегания потока на колонны и лопатки будут соответствовать направлению их профилей на входе. Однако полностью удовлетворить этим тре­бованиям нельзя.

Во-первых, практически трудно получить оди­наковое по всей окружности направление потока на выходе из спиральной камеры. Поэтому при одинаковых углах уста­новки колонн на некоторых из них гладкого обтекания не по­лучится.

Во-вторых, и это главное – лопатки меняют свое положение при изменении режимов работы турбины, и обеспе­чить их гладкое обтекание статор и камера могут только при одном режиме, так называемом оптимальном или расчетном, когда в подводящих элементах достигается минимум потерь. Обычно такой режим выбирается в пределах от 0,8 ÷ 0,95 N_MAX. Эксперементальными исследованиями установлено, что мини­мум потерь на других нерасчетных режимах (средневзвешен­ных) получается, если принимать верхний предел.

Дата добавления: 2014-01-07