Спосіб модернізації установки перетворення енергії і модернізована установка перетворення енергії

Є ще 5 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб модернізації установки (2) для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, що містить

радіально-осьовий турбонасос (20), який містить робоче колесо (202), рухоме навколо осі (Z202),

попередній розподільник (204), що містить статорні лопатки (2040), які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал (СІ),

розподільник (206), який містить напрямні лопатки (2060), розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, яка подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки (2060) утворюють між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток другий водопровідний канал (С2), при цьому статорні лопатки (2040) прикріплені між верхнім фланцевим кільцем (212) і нижнім фланцевим кільцем (210),

який відрізняється тим, що він включає в себе етапи, на яких

a) зменшують висоту (h204) перших водопровідних каналів (С1), виміряну паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса (202),

b) зменшують висоту (h206) других водопровідних каналів (С2), виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса,

при цьому етап а) здійснюють за допомогою прикріплення в кожному першому каналі (СІ) сектора (2140) дефлектора (214) на верхньому кільці і/або на нижньому кільці, і

етап b) здійснюють за допомогою заміни розподільника (206), зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса розподільником (206'), канали (С2) якого мають висоту (h206'), виміряну паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса (202), ідентичну висоті (h204') перших каналів (С1).

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що напрямні лопатки (2060) містять дві протилежні поверхні (2068А, 2068В), які змочуються при проходженні води, і хорди (2062), рівновіддалені від двох протилежних поверхонь, при цьому спосіб включає в себе етап с), що йде за етапом b), на якому:

c) регулюють обертання напрямних лопаток розподільника (206') навколо їх осі (Z2060) обертання таким чином, що прямолінійна протяжність (Y2064') хорди на рівні вихідної кромки (2064) напрямних лопаток в насосному режимі утворює кут (А1') відносно орторадіального напрямку (Uo) до осі (Z202) обертання робочого колеса (202), яка проходить через вказану вихідну кромку, який більший, ніж кут (А1), утворений між вказаною прямолінійною протяжністю (Y2064) і вказаним орторадіальним напрямком до модернізації турбонасоса (20), для тієї ж робочої точки турбонасоса.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що робоче колесо (202) включає в себе лопатки (208), які утворюють між кожною з пар двох суміжних лопаток третій водопровідний канал (С3), при цьому спосіб включає в себе етап d), на якому:

d) зменшують висоту (h202) третіх каналів (СЗ), виміряну на рівні вихідних кромок (2080) потоку (Е) на лопатках (208), коли турбонасос (20) працює в насосному режимі, і паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса.

4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що етап d) здійснюють за допомогою заміни робочого колеса (202), зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса робочим колесом (202'), в якому висота (h202') третіх каналів (С3), виміряна паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса на рівні вихідної кромки (2080') лопаток (208'), ідентична висоті перших (СІ) і других каналів (С2).

5. Модернізована установка (2) для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, що містить:

радіально-осьовий турбонасос (20), що містить робоче колесо (202), рухоме навколо осі,

попередній розподільник (204), що містить статорні лопатки (2040), які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал (С1),

розподільник (206), що містить напрямні лопатки (2060), розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, що подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки утворюють між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток другий водопровідний канал (С2),

яка відрізняється тим, що містить один дефлектор (214), розташований на нижньому фланцевому кільці (210), або один дефлектор (214), розміщений на верхньому фланцевому кільці (212), або два дефлектори, розміщені на нижньому фланцевому кільці (210) та верхньому фланцевому кільці (212), в кожному першому каналі (С1).

6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що дефлектор (214) виконаний з декількох секторів (2140), кожний з яких розташований в першому каналі (С1) і прикріплений до відповідного фланцевого кільця за допомогою кріпильних елементів (216).

7. Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що кожний сектор (2140) дефлектора (214) містить металеву пластину (2146).

8. Установка за будь-яким з пп. 6 або 7, яка відрізняється тим, що кожний сектор (2140) дефлектора (214) містить елемент (2142) маси з синтетичного матеріалу, бетону або металу.

Текст

Реферат: Спосіб модернізації установки для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, що містить радіально-осьовий турбонасос, який містить робоче колесо, рухоме навколо осі, попередній розподільник (204), що містить статорні лопатки, які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал ’ (С1), і розподільник (206 ), що містить напрямні лопатки, розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, що подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки утворюють між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток другий водопровідний канал (С2). Цей спосіб включає в себе етапи, на яких зменшують висоту перших водопровідних каналів (С1), виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса, і зменшують висоту других водопровідних каналів (С2), виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса. UA 112995 C2 (12) UA 112995 C2 UA 112995 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується способу модернізації установки для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, і такої модернізованої установки. В галузі перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки відоме використання радіально-осьового турбонасоса. Такий турбонасос включає в себе робоче колесо, яке рухоме навколо вертикальної осі і яке жорстко з'єднане з ведучим валом, вісь обертання якого співпадає з віссю обертання робочого колеса. Цей турбонасос також включає в себе розподільник, який виконаний рядом напрямних лопаток, розташованих навколо робочого колеса, і попередній розподільник, розташований між спіральною камерою і розподільником і виконаний рядом статорних лопаток. У турбінному режимі розподільник розташований нижче по потоку від попереднього розподільника. Компонування перших поколінь турбонасосів, наприклад турбонасосів, які застосовувалися декілька десятиріч назад, дуже залежить від вихідної конструкції радіально-осьових турбін. При відновленні звичайно замінюють напрямні лопатки без фізичної заміни статорних лопаток, оскільки статорні лопатки сприяють механічній міцності спіральної камери, і будь-яка їх модифікація була би складна при здійсненні. Ця заміна напрямних лопаток полягає в основному в зміні їх кривизни. Статорні лопатки тоді стають дуже радіальними відносно потоку від напрямних лопаток в напрямку насоса. Відомо, що цей недостатній кут падіння викликає додаткові втрати тиску, несприятливі для хороших робочих характеристик установки. Таким чином, одне рішення полягає в зменшенні внутрішнього геометричного кута статорних лопаток, тобто у виконанні їх менш радіальними. Ця операція була б досяжною за допомогою заточування або перевищення номінального розміру. Однак модифікування конструкції попереднього розподільника може викликати ризик ослаблення механічної міцності вузла, і ця операція може показувати на практиці ускладнення забезпечення необхідного простору частин в межах розподільника. Крім того, попередній розподільник і фланцеві кільця, жорстко з'єднані з попереднім розподільником, є механічними деталями, закладеними в бетон, оскільки вони є ключовими компонентами в механічному визначенні розмірів установки. Це пов'язано з тим, що вони піддаються високим рівням механічного напруження. Модифікація профілю статорних лопаток, таким чином, може приводити до ослаблення конструкції. Крім того, така операція може бути довготривалою і дуже дорогою. Винахід, конкретніше, націлений на усунення саме цих недоліків за допомогою одержання способу модернізації радіально-осьових турбонасосів, який коректує нестачу кута падіння між кутами потоку води в насосному режимі і геометричними кутами статорних лопаток, не ослабляючи конструкцію. Відповідно винахід стосується способу модернізації установки для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, причому ця установка містить радіально-осьовий турбонасос, що містить робоче колесо, рухоме навколо осі, попередній розподільник, що містить статорні лопатки, які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал, і розподільник, який містить напрямні лопатки, розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, яка подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки утворюють між кожною з пари двох суміжнихнапрямних лопаток другий водопровідний канал. Згідно з винаходом цей спосіб включає в себе етапи, на яких: a) зменшують висоту перших водопровідних каналів, виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса, b) зменшують висоту других водопровідних каналів, виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса. Завдяки винаходу в насосному режимі потік води має напрямок на виході розподільника, який є більш радіальним. Це дозволяє коректувати недостатність кута падіння між кутом потоку текучого середовища і геометричним кутом статорних лопаток, не модифікуючи конфігурацію статорних лопаток. Відповідно до переважних, але необов'язкових об'єктів винаходу спосіб модернізації установки для перетворення може включати одну або більше наступних ознак в будь-якій технічно прийнятній комбінації: статорні лопатки, прикріплені між верхнім фланцевим кільцем і нижнім фланцевим кільцем, при цьому етап а) здійснюють за допомогою прикріплення в кожному першому каналі сектора дефлектора на верхньому кільці і/або на нижньому кільці. Етап b) здійснюють за допомогою заміни розподільника, зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса розподільником, канали якого мають висоту, виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса, ідентичну висоті перших каналів. 1 UA 112995 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Напрямні лопатки містять дві протилежні поверхні, які змочуються при проходженні води, і хорду, рівновіддалену від двох протилежних поверхонь, при цьому спосіб включає в себе етап с), що йде за етапом b), на якому регулюють обертання напрямних лопаток розподільника навколо їх осі обертання таким чином, що прямолінійна протяжність хорди на рівні вихідної кромки напрямних лопаток в насосному режимі утворює кут відносно орторадіального напряму до осі обертання робочого колеса, яка проходить через цю вихідну кромку, який більший, ніж кут, утворений між цією прямолінійною протяжністю і цим орторадіальним напрямком до модернізації турбонасоса, для тієї ж самої робочої точки турбонасоса. Робоче колесо містить лопатки, які утворюють між кожною парою з двох суміжних лопаток третій водопровідний канал, при цьому спосіб включає в себе етап d), на якому зменшують висоту третіх каналів, виміряну на рівні вихідних кромок потоку на лопатках, коли турбонасос працює в насосному режимі, і паралельно до осі обертання робочого колеса. Етап d) здійснюють за допомогою заміни робочого колеса, зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса робочим колесом, в якому висота третіх каналів, виміряна паралельно до осі обертання робочого колеса на рівні вихідної кромки лопаток, ідентична висоті перших і других каналів. Винахід також стосується модернізованої установки для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, при цьому ця установка містить радіальноосьовий турбонасос, що містить робоче колесо, рухоме навколо осі, попередній розподільник, який містить статорні лопатки, які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал, і розподільник, що містить напрямні лопатки, розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, яка подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки утворюють між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток другий водопровідний канал. Згідно з винаходом ця установка включає в себе щонайменше один дефлектор, розташований на нижньому фланцевому кільці і/або на верхньому фланцевому кільці в кожному першому каналі. Відповідно до переважних, але необов'язкових об'єктів винаходу установка для перетворення енергії може включати одну або більше наступних ознак в будь-якій технічно прийнятній комбінації: дефлектор виконаний з декількох секторів, кожний з яких розташований в першому каналі і прикріплений до нижнього фланцевого кільця і/або верхнього фланцевого кільця за допомогою кріпильних елементів. Кожний сектор дефлектора включає в себе металеву пластину. Кожний сектор дефлектора включає в себе елемент маси з синтетичного матеріалу, бетону або металу. Винахід буде краще зрозумілий, й інші його переваги будуть зрозуміліші в світлі наступного опису режиму у варіанті здійснення способу модернізації установки перетворення енергії, що відповідає принципу, показаному з посиланнями на прикладені креслення, на яких: фіг. 1 - осьовий переріз установки, що включає в себе турбонасос, до здійснення способу модернізації відповідно до винаходу, фіг. 2 - докладний вигляд області II,показаної на фіг. 1, фіг. 3 - частковий переріз по лінії IIІ-IIІ установки, показаної на фіг. 1, у випадку, коли розподільник модифікований; на цій фігурі опущені робоче колесо турбонасоса і бетонні блоки, і спіральна камера показана у зовнішньому вигляді для зрозумілості креслення, фіг. 4 - вигляд в збільшеному масштабі області IV, показаної на фіг. 3, фіг. 5 - переріз, подібний до показаного на фіг. 1, після того, як турбонасос установки відновлений способом, що відповідає винаходу, фіг. 6 - докладний вигляд області VI, показаної на фіг. 5. фіг. 7 - частковий переріз, подібний до показаного на фіг. 3 і по лінії VII-VII на фіг. 5, відновленого турбонасоса, фіг. 8 - вигляд в збільшеному масштабі області VIII, показаної на фіг. 7. На фіг. 1 і 2 показана установка 2 для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію до її модернізації. Для зрозумілості на кресленні деякі видимі елементи на фіг. 2 не показані на фіг. 1. Навпаки, установка 2 може перетворити механічну енергію або електричну енергію в гідравлічну енергію. Установка 2 включає в себе турбонасос 20. У турбінному режимі турбонасос 20 використовує гідравлічну енергію для приведення ведучого вала 201 в одному напрямку обертання. Обертання цього ведучого вала 201 може використовуватися як привід для іншого механічного пристрою або для приводу генератора змінного струму для виробництва електроенергії. 2 UA 112995 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У насосному режимі обертання робочого колеса турбонасоса 20 забезпечується силою, прикладеною до вала 201 в протилежному напрямку обертання, що приводить до витіснення деякої кількості води в зворотному напрямку потоку в турбінному режимі. В іншій частині опису, якщо не вказано інакше, вважається, що турбонасос 20 працює в насосному режимі. Турбонасос 20 включає в себе спіральну камеру 200, яка з'єднана з трубою, яка не показана і яка утримується в її положенні бетонними блоками 22 і 24. Ця труба перерізається примусовим потоком води від робочого колеса 202 турбонасоса 20. Це робоче колесо 202 оточене спіральною камерою 200 і містить лопатки 208, між якими може циркулювати вода. Вихідна кромка лопатки 208 позначена посилальною позицією 2080, коли турбонасос 20 працює в насосному режимі. При проходженні води робоче колесо 202 обертається навколо осі Z202, яка співпадає з віссю обертання ведучого вала 201. Це проходження води представлене потоком Е на фіг. 1. Коли турбонасос 20 працює в турбінному режимі, кромка 2080 складає вхідну кромку лопатки, якій вона належить. Розподільник 206 розташований навколо робочого колеса 202. Цей розподільник 206 виконаний рядом напрямних лопаток 2060, рівномірно розподілених навколо робочого колеса 202. Висота розподільника 206, виміряна паралельно до осі Z202, позначена посилальною позицією h206. Поблизу робочого зазору ця висота h206 фактично є висотою напрямних лопаток 2060, виміряною по вертикалі між двома основами 2063 і 2065, між якими зчленовані напрямні лопатки 2060, кожна з яких обертається навколо осі Z2060, паралельної до осі Z202. Елементи 2067 і 2069, названі цапфами, жорстко з'єднані з напрямними лопатками 2060, відповідно, змонтовані на основах 2063 і 2065 і використовуються для контролю обертання напрямних лопаток 2060 навколо осі Z2060. Попередній розподільник 204 розташований навколо розподільника 206, тобто перед розподільником 206 в турбінному режимі і нижче по потоку від нього в насосному режимі. Попередній розподільник 204 виконаний рядом статорних лопаток 2040, регулярно розподілених навколо осі Z202 обертання робочого колеса 202 і прикріплених між нижнім фланцевим кільцем 210 і верхнім фланцевим кільцем 212. Висота попереднього розподільника 204, тобто мінімальна висота, виміряна паралельно до осі Z202 між нижнім фланцевим кільцем 210 і верхнім фланцевим кільцем 212, позначена посилальною позицією h204. Висота h204 виміряна поблизу кромки 2046 кожної статорної лопатки, орієнтованої до розподільника 206. У насосному режимі вода проходить між лопатками 208 робочого колеса 202, потім між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток 2060 і, нарешті, між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток 2040. У турбінному режимі вода проходить між статорними лопатками 2040, між напрямними лопатками 2060 і потім між лопатками 208. При розгляді цієї роботи в турбінному режимі, зокрема, перший водопровідний канал С1 утворений між двома суміжними статорними лопатками 2040, другий водопровідний канал С2 утворений між двома суміжними напрямними лопатками 2060 і третій водопровідний канал С3 утворений між двома суміжними лопатками 208 робочого колеса 202. У прикладі, показаному на фігурах, кількість перших каналів С1 дорівнює кількості статорних лопаток 2040. Кількість других каналів С2 дорівнює кількості напрямних лопаток 2060, і кількість третіх каналів С3 дорівнює кількості лопаток 208. У прикладі, показаному на фігурах, де установка 2 включає в себе шістнадцять статорних лопаток 2040 і шістнадцять напрямних лопаток 2060, одержані шістнадцять каналів С1 і шістнадцять каналів С2. Як варіант кількість статорних лопаток 2040 може відрізнятися від кількості напрямних лопаток 2060. Висота h204 є висотою каналів С1, тоді як висота h206 є висотою каналів С2. Під робочим колесом 202 розташована відсмоктувальна труба 26, видима на фіг. 1 і 5. Вона використовується в турбінному режимі для відкачування води нижче по потоку і в насосному режимі для всмоктування води з резервуара для води до робочого колеса 202. Оскільки напрямні лопатки 2060 розподільника 206 можуть обертально регулюватися, кожна навколо вертикальної осі Z2060, паралельної до осі Z202 обертання робочого колеса 202, орієнтація напрямних лопаток 2060 розподільника 206 може використовуватися для регулювання потоку, що входить в робоче колесо 202 в турбінному режимі, і, таким чином, одержання декількох робочих точок для турбонасоса 20. На фіг. 2 і 4 показаний вигляд в збільшеному масштабі установки, показаної на фіг. 1-4, у випадку, коли канали С2 напрямних лопаток 2060 відкриті для потоку за допомогою обертання кожної з напрямних лопаток 2060 навколо їх вертикальної осі Z2060. 3 UA 112995 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У випадку заміни напрямних лопаток, яка головним чином полягає в зміні їх кривизни, якщо тільки одна ця заміна здійснюється, цей підхід створює недостатній кут падіння між напрямком потоку на виході розподільника і напрямком статорних лопаток на стороні напрямної лопатки. Ця недостатність кута падіння краще описана нижче відносно фіг. 3 і 4. Всі кути, вказані нижче, взяті відносно орторадіального напрямку Uo відносно осі Z202. Обертання напрямних лопаток 2060 навколо вертикальної осі Z2060 визначене залежно від спрямованого назовні потоку Е від робочого колеса. Вектор абсолютної швидкості потоку води біля напрямної лопатки 2060, на виході каналів С2 розподільника 206 і на вході каналів С1  попереднього розподільника 204 позначений позицією V1 . Як можна бачити на фіг. 4, вектор   V1 має азимутальний компонент U1 , тобто орторадіальний до осі Z202, і вихідний компонент  D1 , тобто радіальний до осі Z202 і відцентровий. Кожна напрямна лопатка 2060 містить внутрішню поверхню 2068А і зовнішню поверхню 2068В, які змочуються при роботі турбонасоса 20. Для кожної напрямної лопатки 2060 задана хорда 2062, яка є рівновіддаленою від двох поверхонь 2068А і 2068В, і вихідної кромки 2064 по потоку Е в напрямку насоса. На рівні вихідної кромки 2064 хорда 2062 проходить вздовж осі Y2064, яка може бути описана як вісь виходу напрямної лопатки 2060. Вісь Y2064 утворює кут  А1 відносно орторадіального напряму Uo. Вектор V1 в цілому колінеарний з віссю Y2064. Подібним чином статорні лопатки 2040 також містять вхідну кромку 2046, орієнтовану в напрямку насоса, а також внутрішню поверхню 2048А і зовнішню поверхню 2048В. У ході роботи установки 2 поверхні 2048А і 2048В змочуються. Статорні лопатки 2040 також мають хорду 2042, яка рівновіддалена від поверхонь 2048А і 2048В. На рівні вхідної кромки 2046 хорда 2042 проходить вздовж осі Y2046, яка може бути описана як вісь входу статорної лопатки 2040 і яка утворює ненульовий кут А2 відносно осі Y2064 відповідної напрямної лопатки 2060 і кут A3 відносно орторадіального напрямку Uo. Як можна бачити на фіг. 3 і 4, турбонасоси першого покоління мають статорні лопатки 2040, поверхня 2048А яких, повернута до напрямних лопаток 2060, орієнтована по суті радіально, приводячи до одержання значних геометричних кутів A3. Дійсно, відносно прикладених креслень кут A3 становить приблизно 45°, що приводить до того, що частина статорних лопаток 2040, спрямованих до напрямних лопаток 2060, тобто таких, які утворюють вхідну кромку 2046, орієнтована по суті радіально відносно осі Z202 обертання. У випадку заміни напрямних лопаток, яка полягає головним чином в зміні їх кривизни, норма  азимутального компонента U1 , орторадіального до осі Z202, збільшена, в той час як норма  вихідного компонента D1 , радіального до осі Z202 і відцентрового, зберігається. Кут А1 напрямку потоку води, тобто кут між віссю Y2064 і напрямком Uo, таким чином, зменшується. Таким чином, існує нестача відповідності між кутом A1 потоку води і геометричним кутом A3 статорних лопаток 2040. Це призводить до недостатності кута падіння, який показаний на фіг. 3 і 4 як ненульовий кут А2, який відрізняється від нуля, взятий між віссю Y2046 входу статорної лопатки і віссю Y2064 виходу напрямної лопатки 2060, яка протистоять. Винахід забезпечує одержання способу модернізації радіально-осьового турбонасоса для корекції цієї недостатності кута падіння. На фіг. 5-8 показана модернізована установка 2. Елементи, включені у відновлення, позначені їх первинними посилальними позиціями, що супроводжуються штрихом ('), в той час як елементи, які не включені у відновлення, позначені тими ж посилальними позиціями. Для зрозумілості креслення деякі елементи, видимі на фіг. 6, не показані на фіг. 5. Спосіб модернізації включає в себе етап, що полягає в додаванні дефлектора 214 на нижньому фланцевому кільці 210. Точніше дефлектор 214 має кільцеву форму і відцентрований відносно осі Z202. Він складається з декількох секторів 2140, один з яких видимий в перерізі на фіг. 6, розташованих в перших водопровідних каналах С1. На фіг. 7 дефлектор 214 показаний як заштрихована область. Кожний сектор 2140 дефлектора 214 виконаний з елемента 2142 маси, виконаного з поліетилену високої густини, частини 2144, виконаної з неіржавіючої сталі, і пластини 2146, також виконаної з неіржавіючої сталі. Частина 2144 розташована нижче по потоку від елемента 2142 маси в напрямку насоса і жорстко з'єднана з нею. Вона прикріплена до нижнього фланцевого кільця 210 гвинтами 216, тільки один з яких видний на фіг. 6. Частина 2144 закрита пластиною 2146, яка проходить далі в напрямку насоса, тангенціально і приварена до нижнього фланцевого кільця 210. 4 UA 112995 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Елемент 2142 маси має товщину, зменшувану з положення вище по потоку до положення нижче по потоку в напрямку насоса. Це дає перевагу, що полягає в тому, що в напрямку турбіни дефлектор 214 не створює якого-небудь помітного опору проходженню води в каналі С1, і в напрямку насоса запобігає відриву течії, що не встановилася, дефлектором 214. Як варіант матеріал елемента 2142 маси може бути синтетичним матеріалом, відмінним від поліетилену високої густини, і можуть використовуватися кріпильні засоби, відмінні від гвинтів. Додавання цього дефлектора 214 використовується для зменшення висоти перших каналів С1 для проходження потоку в статорній лопатці 204. Дійсно, як можна бачити на фіг. 6, вода більше не проходить між верхнім фланцевим кільцем 212 і нижнім фланцевим кільцем 210, але проходить між верхнім фланцевим кільцем 212 і дефлектором 214. Висота після модернізації кожного першого водопровідного каналу С1, позначена позицією h204' і виміряна паралельно до осі Z202, між дефлектором 214 і верхнім фланцевим кільцем 212, таким чином, зменшена відносно висоти h204. Це приводить до збільшення вихідного компонента швидкості потоку в розподільникові 206'. Азимутальний компонент по суті не піддається впливу цією зміною висоти, оскільки він по суті залежить від кривизни, наданої напрямній лопатці. Потік, таким чином, має більш радіальний напрямок, ніж в установці 2 до модернізації. В іншій частині опису передбачається, що робоча точка турбонасоса 20 після модернізації, тобто в конфігурації, показаній на фіг. 5-8, така ж, як робоча точка, що використовується для немодернізованого турбонасоса, показаного на фіг. 1, і також ідентична робочій точці, що використовується після заміни напрямних лопаток немодернізованого турбонасоса напрямними і лопатками 2060 з модифікованим вигином, як показано на фіг. 3 і 4. Як показано на фіг. 8, вектор абсолютної швидкості потоку води, одержаного на напрямній лопатці 2060' на виході каналів С2 розподільника 206' і на вході каналів С1 попереднього   розподільника 204 нижче по потоку від модернізації, позначеної позицією V2 . Цей вектор V2   швидкості має азимутальний компонент U2 , який вважається ідентичним компоненту U1  вектора V1 швидкості, одержаного до модернізації, оскільки азимутальний компонент загалом не піддається впливу зміною висоти попереднього розподільника 204. З іншого боку, швидкість     V2 має вихідний компонент D2 , який більший, ніж компонент D1 швидкості V1 . На фіг. 8 швидкість показана пунктиром тільки з метою порівняння кутів потоку води до і після модернізації. На рівні вихідної кромки 2064 хорда 2062 проходить вздовж прямолінійної осі Y2064', яка може бути описана як вісь виходу рідини напрямної лопатки 2060' нижче по потоку від модернізації. Вісь Y2046 незмінна, і як кут A3. Кут А1' утворений між віссю Y2064' і орторадіальним напрямком Uo, при цьому кут А1' більший, ніж кут А1, одержаний до модернізації. Після модернізації осі Y2064' і Y2046 утворюють між ними кут А2', який менший, ніж кут А2, одержаний до модернізації. Недостатність кута падіння між напрямними лопатками 2060' і статорними лопатками 2040, таким чином, знижена. Крім того, зменшення висоти каналів С1 попереднього розподільника 204 вимагає того, щоб висота h206 розподільника і висота h202 робочого колеса 202 були адаптовані. Таким чином, спосіб модернізації також включає в себе етапи заміни розподільника 206 і робочого колеса 202, зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса 20 робочим колесом 202', канали С3 якого мають висоту h202,' виміряну паралельно до осі Z202 і на вихідній кромці 2080' лопаток 208' в напрямку насоса, ідентична висоті h204' перших каналів С1. Подібним чином модернізація включає в себе етап заміни розподільника 206 розподільником 206', канали С2 якого мають висоту h206, виміряну паралельно до осі Z202, ідентичну висоті h204' перших каналів С1. Ця висота h206' фактично є висотою для напрямних лопаток 2060', виміряною по вертикалі між двома основами 2063 і 2065, між якими шарнірно повертаються напрямні лопатки 2060', кожна навколо осі Z2060, паралельної до осі Z202. Елементи 2067' і 2069', названі цапфами, жорстко з'єднані з напрямними лопатками 2060', відповідно, змонтовані на основах 2063 і 2065 і використовуються для контролю обертання напрямних лопаток 2060' навколо осі Z2060. Додавання дефлектора 214 в канали С1 попереднього розподільника 204 також дає перевагу зменшення площі змочуваних поверхонь 2048А і 2048В статорних лопаток 2040, вздовж яких циркулює вода. Потік, таким чином, менше втрачає натиск через тертя зі статорними лопатками 2040. Крім того, факт використання розподільника 206' із зменшеною висотою, а також робочого колеса 202' із зменшеною висотою означає, що потік Е, який проходить через робоче колесо 202' і розподільник 206', також менше втрачає натиск внаслідок зменшеного тертя з твердими частинами. Дійсно, змочувані поверхні зменшені. 5 UA 112995 C2 5 10 Як варіант, який не показаний, дефлектор 214 виконаний як одне ціле і містить корпуси, кожний з яких оточує статорну лопатку 2060. Як варіант, який не показаний, елемент 2142 маси секторів 2140 дефлектора 214 виготовлений з бетону або утворений металевою пластиною. Згідно з іншим варіантом, який не показаний, дефлектор 214 прикріплений не на нижньому фланцевому кільці 210, а під верхнім фланцевим кільцем 212. Як варіант, який не показаний, зменшення висоти перших каналів С1 здійснюється за допомогою прикріплення дефлектора над нижнім фланцевим кільцем 210 й іншого дефлектора під верхнім фланцевим кільцем 212. Варіанти і режими вказаного вище варіанта виконання можуть бути скомбіновані для одержання нових режимів варіанта здійснення винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб модернізації установки (2) для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, що містить радіально-осьовий турбонасос (20), який містить робоче колесо (202), рухоме навколо осі (Z202), попередній розподільник (204), що містить статорні лопатки (2040), які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал (С1), розподільник (206), який містить напрямні лопатки (2060), розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, яка подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки (2060) утворюють між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток другий водопровідний канал (С2), при цьому статорні лопатки (2040) прикріплені між верхнім фланцевим кільцем (212) і нижнім фланцевим кільцем (210), який відрізняється тим, що він включає в себе етапи, на яких a) зменшують висоту (h204) перших водопровідних каналів (С1), виміряну паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса (202), b) зменшують висоту (h206) других водопровідних каналів (С2), виміряну паралельно до осі обертання робочого колеса, при цьому етап а) здійснюють за допомогою прикріплення в кожному першому каналі (С1) сектора (2140) дефлектора (214) на верхньому кільці і/або на нижньому кільці, і етап b) здійснюють за допомогою заміни розподільника (206), зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса розподільником (206'), канали (С2) якого мають висоту (h206'), виміряну паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса (202), ідентичну висоті (h204') перших каналів (С1). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що напрямні лопатки (2060) містять дві протилежні поверхні (2068А, 2068В), які змочуються при проходженні води, і хорди (2062), рівновіддалені від двох протилежних поверхонь, при цьому спосіб включає в себе етап с), що йде за етапом b), на якому: c) регулюють обертання напрямних лопаток розподільника (206') навколо їх осі (Z2060) обертання таким чином, що прямолінійна протяжність (Y2064') хорди на рівні вихідної кромки (2064) напрямних лопаток в насосному режимі утворює кут (А1') відносно орторадіального напрямку (Uo) до осі (Z202) обертання робочого колеса (202), яка проходить через вказану вихідну кромку, який більший, ніж кут (А1), утворений між вказаною прямолінійною протяжністю (Y2064) і вказаним орторадіальним напрямком до модернізації турбонасоса (20), для тієї ж робочої точки турбонасоса. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що робоче колесо (202) включає в себе лопатки (208), які утворюють між кожною з пар двох суміжних лопаток третій водопровідний канал (С3), при цьому спосіб включає в себе етап d), на якому: d) зменшують висоту (h202) третіх каналів (С3), виміряну на рівні вихідних кромок (2080) потоку (Е) на лопатках (208), коли турбонасос (20) працює в насосному режимі, і паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що етап d) здійснюють за допомогою заміни робочого колеса (202), зокрема за допомогою забезпечення турбонасоса робочим колесом (202'), в якому висота (h202') третіх каналів (С3), виміряна паралельно до осі (Z202) обертання робочого колеса на рівні вихідної кромки (2080') лопаток (208'), ідентична висоті перших (С1) і других каналів (С2). 5. Модернізована установка (2) для перетворення гідравлічної енергії в електричну енергію або механічну енергію і навпаки, що містить: 6 UA 112995 C2 5 10 15 радіально-осьовий турбонасос (20), що містить робоче колесо (202), рухоме навколо осі, попередній розподільник (204), що містить статорні лопатки (2040), які утворюють між кожною парою з двох суміжних статорних лопаток перший водопровідний канал (С1), розподільник (206), що містить напрямні лопатки (2060), розташовані нижче по потоку від статорних лопаток в напрямку потоку води, що подається в турбонасос, який працює в турбінному режимі, при цьому напрямні лопатки утворюють між кожною парою з двох суміжних напрямних лопаток другий водопровідний канал (С2), яка відрізняється тим, що містить один дефлектор (214), розташований на нижньому фланцевому кільці (210), або один дефлектор (214), розміщений на верхньому фланцевому кільці (212), або два дефлектори, розміщені на нижньому фланцевому кільці (210) та верхньому фланцевому кільці (212), в кожному першому каналі (С1). 6. Установка за п. 5, яка відрізняється тим, що дефлектор (214) виконаний з декількох секторів (2140), кожний з яких розташований в першому каналі (С1) і прикріплений до відповідного фланцевого кільця за допомогою кріпильних елементів (216). 7. Установка за п. 6, яка відрізняється тим, що кожний сектор (2140) дефлектора (214) містить металеву пластину (2146). 8. Установка за будь-яким з пп. 6 або 7, яка відрізняється тим, що кожний сектор (2140) дефлектора (214) містить елемент (2142) маси з синтетичного матеріалу, бетону або металу. 7 UA 112995 C2 8 UA 112995 C2 9 UA 112995 C2 10 UA 112995 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11

Дивитися

Додаткова інформація

Автори російською

Lavigne Sylvan Daniel, Beral Claude, Antheaume Sylvain, Houdeline Jean-Bernard

МПК / Мітки

МПК: F03B 3/18, F03B 3/02, B23P 6/00

Мітки: перетворення, енергії, спосіб, установки, установка, модернізована, модернізації

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/13-112995-sposib-modernizaci-ustanovki-peretvorennya-energi-i-modernizovana-ustanovka-peretvorennya-energi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб модернізації установки перетворення енергії і модернізована установка перетворення енергії</a>

Подібні патенти