Unternehmensnachrichten über Kurze Einführung in den Installationsprozess der Kaplan-Wasserturbine

Diese Präsentation verwendet das Modell einer Kaplan-Turbine, um ihre wichtigsten Installationsverfahren vorzustellen. Um die interne Struktur klar zu veranschaulichen, sind alle Bilder Schnittansichten.

1. 1. Installation von Einbauteilen
2. 2. Laufradmontage
3. 3. Installation von Leit- und Deckscheiben
4. 4. Installation des Leitflügel-Antriebsmechanismus
5. 5. Einbau des Wasserführungs- und Wellendichtlagers
6. 6. Verbindung und Hebeinstallation der drei Hauptkomponenten: Laufrad, Leitkegel und Tragdeckel.

1. Installation von Einbauteilen

Während der ersten Betonage des Kraftwerksgebäudes muss die Betonage des Saugrohrkrümmers abgeschlossen und die relevanten Komponenten des Saugrohrkegels (zusammenfassend als Saugrohr bezeichnet) oberhalb des Krümmers installiert werden. Nach der Befestigung der Fundamentteile wie des Saugrohrs wird die Laufradkammer installiert. Die Laufradkammer ist die Referenzkomponente für die Einheitsinstallation, und ihre Einbauposition muss genau sein. Die folgende Abbildung zeigt die Saugrohr-Laufradkammer und die Laufradkammer.

Abbildung 1. Saugrohr & Laufradkammer

Über der Laufradkammer ist ein Stehring installiert. Der Stehring für große Wasserturbinen ist groß und schwer, daher wird er vor Ort montiert. Sein Zentrum ist koaxial mit dem der Laufradkammer. Als Fundamentkomponente der gesamten Wasserturbine erfordert der Stehring nicht nur eine hohe Installationsgenauigkeit, sondern muss auch ausreichende Festigkeit gewährleisten. Siehe Abbildung 2.

Abbildung 2 – Stehring einer Axialströmungsturbine

Metall-Spiralgehäuse werden segmentweise entlang des Außenumfangs des Stehrings installiert. Sobald die Spiralgehäuse vollständig installiert sind, erfolgt die zweite Betonage, und der Bau des Turbinen-Generator-Schachts wird abgeschlossen. Viele Axialströmungsturbinen verwenden Beton-Spiralgehäuse, und ihre Stehringstrukturen variieren ebenfalls geringfügig. Siehe Abbildung 3.

Abbildung 3 – Metall-Spiralgehäuse einer Axialströmungsturbine

Ein Bodenring wird im unteren Teil innerhalb des Sitzrings installiert, und dieser Bodenring verfügt über Löcher zur Montage der Lager an den unteren Enden der verstellbaren Leitflügel. Siehe den grünen Bodenring in Abbildung 4.

Abbildung 4 – Bodenring einer Kaplan-Turbine

2. Laufradmontage

Das Laufrad der großen Wasserturbine wird vor Ort montiert.

Die Laufradwelle (Hauptwelle) ist hohl, mit Ölrohren, die durch ihr Inneres verlaufen, um die Drehung der Laufradschaufeln zu steuern. Der Flansch am oberen Ende der Hauptwelle ist mit dem Hydrogenerator verbunden, während der Flansch am unteren Ende mit dem Laufradkörper verbunden ist. Im mittleren Abschnitt der Welle befindet sich ein Wellenkragen, der als rotierendes Teil des Führungs- oder Gleitlagers dient. Siehe Abbildung 5. Dieses Modell hat vier Schaufeln, und der Schaufelkörper ist mit einem Mechanismus ausgestattet, der die Schaufeldrehung steuert. Der Mechanismus treibt die Schaufelarme zum Drehen an, wie in Abbildung 6 gezeigt. Der Schaufeldreh-Mechanismus ist in der Abbildung nicht dargestellt. Befestigen Sie die Schaufeln an den Schaufelarmen und installieren Sie die Hauptwelle auf dem Laufradkörper. Abbildung 7 zeigt das fertige Laufrad.

Abbildung 8. Installation des Kaplan-Turbinenlaufrads in die Laufradkammer

3. Installation von Leit- und Deckscheiben

Installieren Sie die unteren Leitflügel-Lager auf den unteren Wellen der beweglichen Leitflügel und installieren Sie dann die Leitflügel nacheinander auf dem Bodenring.

Abbildung 9. Installation der beweglichen Leitflügel

Eine Deckscheibe wird am oberen Teil des Stehrings installiert. Die Deckscheibe hat eine Durchgangsbohrung zur Montage der Leitflügelschale (Lager), wie in Abbildung 10 gezeigt. Im Inneren der Deckscheibe befinden sich Ölrohre, Wasserrohre und andere Komponenten, die für Schmierung, Entwässerung und Kühlung verwendet werden.

Abbildung 10. Installation der Deckscheibe für eine Kaplan-Turbine

Installieren Sie die Leitflügelschale auf der Deckscheibe; die Schale dient als Lager für die obere Welle der beweglichen Leitflügel, wie in Abbildung 11 gezeigt. Innerhalb der Schale befinden sich eine Lagerbuchse und eine Wellendichtung.

Abbildung 11. Installation der Leitflügelschale für eine Kaplan-Turbine

Montieren Sie im Werk die Tragdeckel mit dem Strömungsleitkegel und heben Sie sie an ihren Platz in die Deckscheibe. Die Tragdeckel verfügen über eine Montagefläche (Schiene) für den Steuerring.

Abbildung 12. Montage des Tragdeckels einer Kaplan-Turbine

4. Installation des Leitflügel-Antriebsmechanismus

Installieren Sie den Steuerring auf der Führungsschiene des Tragdeckels. Der Steuerring kann sich um die Turbinenwellenachse drehen. An der Oberseite des Steuerrings befindet sich eine große Öse zum Anschluss des Zylinderstempels, und am unteren Umfang befinden sich Stifte zum Anschluss der Leitflügel-Gestänge.

Installieren Sie den Kurbelarm am oberen Wellenende jedes Leitflügels und verbinden Sie die Kurbelarme mit den Stiften am Steuerring über Verbindungsstangen. Stellen Sie die Gewindemuffe in der Mitte der Verbindungsstangen so ein, dass sich alle Leitflügel im gleichen Winkel drehen.

Installation des Leitflügel-Kurbelarms und der Verbindungsstange für eine Kaplan-Turbine. Der Servomotor-Sitz wird an der vorinstallierten Position im Beton montiert; bei einigen großen Wasserturbinen ist der Servomotor-Sitz an der Deckscheibe montiert. Um den Servomotor zu installieren, verbinden Sie den Zylinderkolbenstange mit dem Steuerring über die Verbindungsstange.

5. Einbau des Wasserführungs- und Wellendichtlagers

Das Gleitlager nimmt hauptsächlich die mechanischen Unwuchtkräfte des Laufrads auf und verhindert Wellenschwingungen. Das Gleitlager besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, darunter die Gleitlagerbuchse, Stützschrauben, Lagerbasis, Wellenkragen und Ölkühler. Der Wellenkragen ist das rotierende Teil, das auf der Hauptwelle montiert ist, während die anderen Komponenten stationär sind. Die Stützschrauben sind auf den Buchsenhaltern des Lagergestells montiert. Sechs Buchsen (nur vier sind in der Schnittansicht dargestellt) umschließen den Wellenkragen der Hauptwelle fest. Die Gleitlager sind im Öltank installiert, der von einem Öltankdeckel abgedeckt ist. Sowohl der Öltank als auch der Öltankdeckel sind unterhalb bzw. oberhalb des Lagergestells montiert. Die Buchsen sind in Schmieröl eingetaucht, und ein fächerförmiger Kupferrohrkühler befindet sich im unteren Teil des Öltanks, um den Anstieg der Öltemperatur zu verhindern, wie in Abbildung 16 gezeigt. Das Gleitlager ist in der Mitte des oberen Teils des Leitkegels installiert, wie in Abbildung 18 gezeigt.

Abbildung 16. Struktur des Wasserführungs-Gleitlagers

Die Hauptwellendichtungsvorrichtung verhindert, dass unter Druck stehendes Wasser aus der Laufradkammer durch den Spalt zwischen der Hauptwelle und dem Leitkegel nach oben austritt. Dieses Modell verwendet eine Gleitringdichtung. Sechs Stützpfeiler sind an der Dichtungsbuchse befestigt (nur drei sind in der Schnittansicht dargestellt); an diesen Pfeilern ist eine Feder angebracht, wie in Abbildung 17(a) gezeigt.

Der Dichtringhalter wird in den Innenring der Dichtungsstütze eingesetzt; die sechs Pfeiler an der Stütze werden in die sechs Löcher des Dichtringhalters eingeführt. Der Halter kann sich auf und ab bewegen, und ein Dichtring ist in den Spalt zwischen Halter und Stütze eingelassen, um Wasseraustritt zu verhindern, wie in Abbildung 17(b) gezeigt.

Der rotierende Ring ist spielfrei fest auf der Hauptwelle montiert und dreht sich mit der Hauptwelle. Ein Dichtring ist in den Dichtringhalter eingelassen, und Federn an der Stütze sorgen dafür, dass der Dichtring fest gegen die untere Fläche des rotierenden Rings drückt. Wenn sich die Hauptwelle dreht, erfahren der rotierende Ring und der Dichtring Gleitreibung. Der fest angedrückte Dichtring verhindert effektiv das Austreten von Wasser. Siehe Abbildung 17(c).

Abbildung 17. Detailstruktur der Wellendichtung

Die Wellendichtungsvorrichtung ist in der Mitte am Boden des Leitkegels installiert, wie in Abbildung 18 gezeigt.

Abbildung 18. Struktur des Gleitlagers und der Wellendichtung im Leitkegelkörper.

6. Vollständige Verbindung und Hebeinstallation der drei Hauptkomponenten: Laufrad, Leitkegel und Tragdeckel.

Wenn die Höhe der Werkstatt vor Ort ausreichend ist und der Brückenkran über ausreichende Hubkapazität verfügt, kann ein Drei-Körper-Kombinationshubverfahren angewendet werden. Dies beinhaltet die Montage und Verbindung der drei Hauptkomponenten – Laufrad, Leitkegel und Tragdeckel – einschließlich der Installation des Laufradschaufel-Antriebsmechanismus und der Betriebs-Hydraulikleitungen, wie in Abbildung 19 gezeigt.

Abbildung 19. Verbindung und Heben von drei Teilen zusammen

Die Installation von festen Komponenten eliminiert das separate Heben des Rotors, wie in Abbildung 8 gezeigt. Nur Leitflügel, Deckscheiben, Schalen, wie in Abbildung 20 dargestellt.

Abbildung 20.Feste Komponenten, die vor dem Heben der drei Hauptkomponenten installiert wurden

danach heben Sie die drei Hauptkomponenten als eine Einheit an und senken Sie sie gemeinsam in Position unterhalb des Maschinenraums ab. Nach der Positionierung beziehen Sie sich auf Abbildung 12 und fahren Sie dann mit der Installation in der vorgeschriebenen Reihenfolge fort.

Das integrierte Gesamtheben reduziert den Installationsaufwand im Maschinenraum und verkürzt die Installationszeit für die Einheit. Derzeit wenden neu gebaute Kraftwerke zunehmend das integrierte Hebeverfahren an. Der gesamte Installationsprozess einer Turbine ist äußerst komplex und erfordert strenge Installationstechniken. Er überschneidet sich oft mit der Installation des Generators, und je nach den tatsächlichen Standortbedingungen kann die Installationsreihenfolge sogar angepasst werden. Darüber hinaus haben Turbinen unterschiedlicher Modelle leicht unterschiedliche Strukturen; die oben bereitgestellten Informationen dienen nur als Referenz.