8.2 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.

8.2.1. Конструкции статорных колец турбины.

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.

В нутренние 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.