Салхин турбины төвийн зураг төсөл ба материал
Салхин турбины системд гол хэсэг нь ихэвчлэн үл тоомсорлогддог гол бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд учир нь гол анхаарал нь ир, цамхаг эсвэл генератор дээр төвлөрдөг. Үнэндээ гол хэсэг нь турбины ирийг гол босоо амтай холбодог "механик зүрх" болж, аэродинамик болон таталцлын ачааллыг дамжуулдаг, мөн налуу систем (ирний өнцгийн тохируулга), холхивч, мэдрэгч зэрэг янз бүрийн механизмын интеграцийн цэг болж үйлчилдэг. Энэ нийтлэлд салхин турбины голын дизайны зарчим, тэдгээрийн тэсвэрлэх ёстой ачааллын шаардлага, нийтлэг материалын сонголт, анхаарах зүйлсийн талаар авч үзнэ.
1. Салхин турбин дахь төвийн үүрэг ба байрлал
Төв нь гондолагийн хамгийн урд хэсэгт байрладаг бөгөөд ротор (ир) болон хөтлөгч хэсэг (гол, хурдны хайрцаг - хэрэв байгаа бол болон генератор)-ын хоорондох үндсэн холболтыг хангадаг. Орчин үеийн 3 иртэй турбинуудад төв нь ихэвчлэн 120° зайтай гурван ир суурилуулах цэгтэй байдаг. Алхамтай удирдлагатай турбинуудад ир бүрийг төвд алхам холхивчоор бэхэлсэн бөгөөд энэ нь өргөлтийг зохицуулах, хүчийг хянах, хүчтэй салхинд турбиныг хамгаалахын тулд ирийг эргүүлэх боломжийг олгодог.
Гол бүтэц байхаас гадна төв нь дараах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн "контейнер" буюу орон сууц болж үйлчилдэг: давирхайн хөдөлгүүр (гидравлик эсвэл цахилгаан), тосолгооны систем, битүүмжлэл, кабель болон мэдрэгчийн замууд. Энэ нь эргэлдэгч талд байрладаг тул төв нь авсаархан, бат бөх, өндөр чийгшил, давсны манан (далайн эрэг), бага температураас эхлээд турбины ашиглалтын хугацаанд мянгаас сая сая удаа тохиолддог ачааллын мөчлөг хүртэл янз бүрийн цаг агаарын нөхцөлд ажиллах чадвартай байхаар зохион бүтээгдсэн байх ёстой.
2. Төв дээр ажиллаж буй ачааллууд
Төвийн дизайн нь зүгээр л "зузаан ба бат бөх" гэсэн асуудал биш бөгөөд нарийн төвөгтэй ачааллын хослолыг сайтар ойлгохыг шаарддаг. Үндсэн ачаалалд дараахь зүйлс орно.
1. Ирний аэродинамик ачаалал
Салхи нь өргөх болон чирэх хүчийг бий болгож, төв рүү дамждаг. Салхины хурд болон турбулентийн хэлбэлзэл нь динамик ачааллын хэлбэлзлийг үүсгэдэг.
2. Таталцлын ачаалал
Ротор эргэлдэх үед ир бүр таталцлын хүчний хувьд чиглэлээ өөрчилж, төв болон ирний холболт дээр үечилсэн ачааллын мөчлөг үүсгэдэг.
3. Центрифугийн ачаалал
Роторын эргэлт нь ирний үндэс дагуу төвөөс зугтах их хүчийг үүсгэдэг бөгөөд энэ хүч нь төв рүү дамждаг. Энэ ачаалал нь ирийг төвөөс нь холдуулах хандлагатай байдаг.
4. Цочрол болон хэт ачаалал
Үүнд салхи, ослын зогсолт, сүлжээний алдагдал эсвэл салхины хурд тасрах нөхцөл байдал орно. Эдгээр тохиолдолд төвийн эргүүлэх хүч болон нугалах ачаалал мэдэгдэхүйц огцом нэмэгдэж болно.
5. Ядаргааны ачаалал
Салхин турбинууд нь 20-25 жил ажиллахаар бүтээгдсэн тул төв нь олон давтагдсан ачааллын мөчлөгийг тэсвэрлэх ёстой. Хэмжээ болон материалын сонголтод ядаргаа нь ихэвчлэн давамгайлсан хүчин зүйл болдог.
Ачааллын энэхүү хослолын улмаас төвүүдийг ихэвчлэн олон тэнхлэгт стрессийн аргыг ашиглан шинжилж, хязгаарлагдмал элементийн шинжилгээний (FEA) симуляци болон IEC 61400 зэрэг дизайны стандартуудыг ашиглан баталгаажуулдаг.
3. Төвийн бүтцийн дизайны концепц
Геометрийн хувьд төвүүдийг хэд хэдэн ерөнхий төрөлд хувааж болно:
а. Гурван гартай төв
Энэ бол 3 иртэй турбины хамгийн түгээмэл загвар юм. Энэ нь гурван "гар"-тай төвийн зангилаатай төстэй бөгөөд тэнд давирхай холхивч суурилуулсан байдаг. Гар бүр нь ирнээс үүсэх нугалах моментийг эсэргүүцэх ёстой бөгөөд үүнийг нэгэн зэрэг төв зангилаа руу дамжуулдаг.
b. Дотор талын налуутай авсаархан төв
Орчин үеийн турбинуудад давирхайн системийг ихэвчлэн төвийн дотор байрлуулж, хүрээлэн буй орчноос хамгаалж, аэродинамикийн хэлбэлзлийг бууруулдаг. Үүний үр дүнд дотоод орон зай нь бүтцийг алдагдуулахгүйгээр хангалттай том байх ёстой.
в. Шууд хөтлөгчтэй турбины төв
Хурдны хайрцаггүй турбины хувьд хөтлөгч системийн загвар нь өөр байдаг тул төвийг гол холхивч болон генератортой нэгтгэх нь бүр ч чухал юм. Хэдийгээр төв нь роторын талд хэвээр байгаа ч үндсэн бүтэц рүү дамжуулсан ачааллыг өөр өөрөөр хуваарилж болно.
Дизайн хийхдээ инженерүүд ихэвчлэн бат бөх чанар, хатуулаг, масс, үйлдвэрлэл болон засвар үйлчилгээний хялбар байдлын хоорондын тэнцвэрийг хадгалахыг зорьдог. Хэт их төвийн масс нь гол холхивч болон хазайлтын систем дээрх ачааллыг нэмэгдүүлдэг бол хэт бага масс нь ядрах эвдрэлд хүргэдэг.
4. Төвийн дизайны чухал хэсгүүд
Зарим төв хэсгүүдийг стрессийн төвлөрлийн цэгүүд гэж нэрлэдэг тул онцгой анхаарал шаарддаг:
– Залгуурын холхивч: боолт болон фланцын хэсэг нь суналтын-шахалтын болон зүсэлтийн ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой.
– Гарнаас бие рүү шилжих шилжилт: хөндлөн огтлолын өөрчлөлт нь стрессийн концентрацийг үүсгэдэг. Радиус филе болон орон нутгийн арматурыг ихэвчлэн ашигладаг.
– Төв-гол босоо амны интерфейс: холболт (жишээ нь фланц) нь эргүүлэх хүч болон нугалах моментийн эсрэг бат бөх байх ёстой.
– Нүх, кабелийн зам болон самбарын гарц: эдгээр онцлогууд нь үйлчилгээнд зайлшгүй шаардлагатай боловч зохих ёсоор төлөвлөөгүй бол бүтцийг сулруулж болзошгүй.
Тиймээс орчин үеийн төвийн загварууд нь ихэвчлэн ханын зузааны сонголт, дотор хавирганы хээ, хатууруулагчийн байршил зэрэг FEA-д суурилсан хэлбэр оновчлолд тулгуурладаг.
5. Салхин турбины төвийн материал: Сонголтууд ба анхаарах зүйлс
Төвийн материал нь дараах шаардлагыг хангасан байх ёстой: өндөр бат бэх, сайн ядрах эсэргүүцэл, цочролын ачааллыг тэсвэрлэх бат бөх чанар, тогтвортой үйлдвэрлэлийн чадвар.
а. Зангилаатай цутгамал төмөр (уян хатан цутгамал төмөр / бөмбөрцөг хэлбэртэй бал чулуу төмөр)
Энэ бол том оврын салхин турбины төвүүдийн хамгийн түгээмэл материал юм.
Давуу тал:
– Ханцуйтай төв болон дотор хөндий зэрэг нарийн төвөгтэй хэлбэрт (цутгамал) тохиромжтой.
– Харьцангуй ядрах эсэргүүцэл нь том бүтцийн хэрэглээнд сайн.
– Үйлдвэрлэлийн зардал нь том хэмжээтэй цутгамал гангаас илүү хэмнэлттэй байдаг.
– Гангаас илүү сайн чичиргээ намсгагчтай тул динамик хариу үйлдлийг бууруулахад тусалдаг.
Тантанган:
– Чанарын хяналт зайлшгүй шаардлагатай: сүвэрхэг чанар, оруулга болон цутгах согог нь ядрах хугацааг богиносгож болно.
– Хатуу хяналт шалгалтын журам (хэт авианы шинжилгээ, рентген зураг гэх мэт NDT) болон цутгах үйл явцын хяналтыг шаарддаг.
Түгээмэл хэрэглэгддэг (ерөнхийдөө) материалын ангиллын жишээ бол шаардлагатай суналтын бат бэх ба уян хатан чанарт үндэслэн сонгосон EN-GJS (бөмбөрцөг хэлбэртэй бал чулуу) гэр бүл юм.
b. Цутгамал ган эсвэл хуурамч ган
Ган нь өндөр бат бэх, хатуулаг шаардлагатай үед, ялангуяа тодорхой загвар эсвэл онцгой нөхцөлд ашиглагддаг.
Давуу тал:
– Өндөр механик шинж чанар: бат бөх, хатуулаг нь ихэвчлэн илүү сайн байдаг.
– Хэрэв металлургийн чанар сайн бол зарим нөхцөлд хагарлыг илүү “уучлах” боломжтой.
Тантанган:
– Үйлдвэрлэлийн үйл явц нь илүү үнэтэй бөгөөд нарийн төвөгтэй байдаг, ялангуяа том эд ангиудын хувьд.
– Гажуудал үүсэх эрсдэл ба илүү хатуу дулааны боловсруулалт шаардлагатай.
– Хэрэв процесс оновчтой биш бол ган цутгамал нь цутгах согогтой тулгардаг.
Зарим загварт зарим эд ангиуд нь гүйцэтгэл болон өртгийн тэнцвэртэй хослолыг бий болгохын тулд үндсэн их биетэй хослуулан ган (жишээлбэл, фланц эсвэл оруулга) ашигладаг.
в. Нийлмэл эсвэл эрлийз материал (хязгаарлагдмал хэвээр байна)
Өндөр ачааллын холхивч болон нарийн төвөгтэй механик интеграцийн шаардлага (холхивч, боолт, фланц) зэргээс шалтгаалан төвд зориулсан нийлмэл материалыг өргөнөөр ашиглах нь ховор хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч массыг багасгахын тулд эрлийз бүтэц, жишээлбэл, металл оруулгатай нийлмэл материалын судалгаа эрчимтэй явагдаж байна.
Боломжит давуу талууд:
- Биеийн жингийн мэдэгдэхүйц бууралт.
– Зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй (ялангуяа далайн эрэг дээр).
Саад тотгор:
– Боолтны хэсэгт механик холболтын бэрхшээлүүд болон стрессийн концентраци.
– Урт хугацааны ядаргааны баталгаажуулалт илүү төвөгтэй байдаг.
- Материалын өртөг ба үйлдвэрлэлийн үйл явц.
6. Зэврэлтээс хамгаалах болон гадаргуугийн өнгөлгөө
Хабууд хэдэн арван жилийн турш гадаа ажилладаг тул зэврэлтээс хамгаалах нь зайлшгүй шаардлагатай. Түгээмэл хэрэглэгддэг зүйлс:
– Байгаль орчны ангилал (далайн эрэг/далайн эрэг)-аас хамааран давхаргат будгийн бүрэх систем (праймер + завсрын + дээд бүрхүүл).
– Ус орохоос сэргийлж үе мөч болон чухал хэсгүүдийг битүүмжлэх.
– Өөр өөр материалын хослол (жишээлбэл, цутгамал төмрийн их биетэй зэвэрдэггүй ган боолт) байгаа үед гальваник зэврэлтийг хянах.
– Далайн эрэг дээр бүрхүүлийн техникийн үзүүлэлтүүд нь ихэвчлэн илүү хатуу байдаг бөгөөд төв нь өөрөө далайн түвшнээс дээш байсан ч зарим хэсэгт катодын хамгаалалттай хослуулж болно.
Зэврэлтээс гадна боолттой холболтын гадаргуугийн чанар болон боловсруулалт нь ядралд ихээхэн нөлөөлдөг. Хэт барзгар эсвэл гажигтай гадаргуу нь хагарлын эхлэлийн цэг болж болно.
7. Үйлдвэрлэлийн үйл явц ба чанарын хяналт
Хабуудыг ерөнхийдөө цутгах замаар үйлдвэрлэдэг бөгөөд дараа нь дараахь зүйлийг хийдэг.
- Хүссэн механик шинж чанарыг олж авахын тулд дулааны боловсруулалт хийх;
– Холхивчийн суудлын гадаргуу, фланц болон боолтны нүхэнд нарийн боловсруулалт хийх,
– Ротор хэт их чичиргээ үүсгэхгүйн тулд тэнцвэржүүлэх,
– Согогийг илрүүлэхийн тулд UT/RT/MT/PT гэх мэт NDT (эвдрэлгүй туршилт).
Чанарын хяналт чухал ач холбогдолтой, учир нь төвийн эвдрэл нь удаан хугацаагаар ажиллахгүй байх, краны өндөр өртөг, аюулгүй байдлын эрсдэл зэрэг ноцтой үр дагаварт хүргэж болзошгүй.
Дүгнэлт
Салхин турбины төвийн зураг төсөл нь бүтцийн инженерчлэл, динамик, үйлдвэрлэл, урт хугацааны засвар үйлчилгээний стратегийн хослол юм. Төв нь маш олон тооны мөчлөгийн туршид аэродинамик, таталцлын, төвөөс зугтах болон ядаргааны ачааллыг тэсвэрлэх ёстой бөгөөд системийн бусад хэсгийг хэт ачааллаас зайлсхийхийн тулд хангалттай хөнгөн хэвээр байх ёстой. Материалын хувьд зангилаатай цутгамал төмөр нь нарийн төвөгтэй хэлбэр, хэмнэлттэй тул давамгайлсан сонголт болдог бол өндөр механик шинж чанар шаардлагатай үед цутгамал эсвэл давтагдсан ган нь илүү тохиромжтой байдаг. Ирээдүйд эрлийз материал болон симуляцийн тусламжтайгаар дизайны оновчлол нь ялангуяа хэт туйлширсан орчинд илүү их гүйцэтгэл, бат бөх чанар шаарддаг том хүчин чадалтай турбинууд болон далайн эргийн хэрэглээнд илүү түгээмэл болох магадлалтай.
Хэрэв та хүсвэл би дараах сэдвээр тусгай хэсэг нэмж болно: төвийн ачааллын энгийн тооцоолол, давирхайн системийн тохиргооны жишээ (цахилгаан ба гидравлик), эсвэл төвийн дизайны холбогдох IEC стандартуудын хураангуй.
