I N S T Y T U T M A S Z Y N P R Z E P Ł Y W O W Y C H i m. R o b e r t a S z e w a l s k i e g o P O L S K I E J A K A D E M I N A U K

Transkrypt

1 I N S T Y T U T M A S Z Y N P R Z E P Ł Y W O W Y C H i m. R o b e r t a S z e w a l s k i e g o P O L S K I E J A K A D E M I N A U K skrytka pocztowa Gdańsk ulica J.Fiszera 14 Projekt NCN nr 6694/B/T02/2011/40 Specyfikacja istotnych warunków zamówienia dotyczących wykonania turbiny modelowej TNP-300D wraz z jej zabudową na stanowisku badawczym 1

2 1. Przedmiot zamówienia Przedmiotem zamówienia jest wykonanie turbiny modelowej TNP-300D oraz montaż hydrozespołu z tą turbiną na stanowisku uniwersalnym do badania turbin wodnych i pomp w laboratorium IMP PAN w Gdańsku. TNP-300D jest rurową turbiną wodną o przepływie osiowym i podwójnej regulacji (przestawialne łopaty kierownicze i wirnikowe) przewidywana do pracy na ultra niskie spady, rzędu od 1.0 m do 2.0 m. 2. Stanowisko badawcze Na rysunku 1 przedstawiono stanowisko uniwersalne przeznaczone do badań modeli turbin wodnych i pomp. Stanowisko pracuje w obiegu zamkniętym. Pompy obiegowe o zmiennej szybkości obrotowej pobierają wodę z dolnego zbiornika, następnie woda poprzez kolektor i dwa rurociągi z zainstalowanymi przepływomierzami kierowana jest do zbiornika górnego. Stamtąd woda rurociągiem dolotowym zasila turbinę. Na stanowisku uniwersalnym, oprócz wyznaczania charakterystyk uniwersalnych (muszlowych), można przeprowadzać badania kawitacyjne modeli turbin wodnych i pomp. Rysunek 1 przedstawia stanowisko badawcze z zainstalowaną turbiną modelową TNP- 300D. Kolorem czarnym na rysunku 1 oznaczono elementy stanowiące przedmiot zamówienia: turbinę TNP-300D, układ przeniesienia napędu na generator, układ odprowadzania wody z rury ssącej turbiny do zbiornika dolnego oraz elementy konstrukcji wsporczej. Na stanowisku zainstalowano układ kompensatorów, który pozwala na skompensowanie naprężeń montażowych podczas instalacji turbiny. Elementy stanowiące przedmiot zamówienia przedstawiono w powiększeniu na rysunku 2. Szczegółowe wymiarowanie części wykonawczych będzie stanowiło odrębną dokumentację. 3. Opis turbozespołu z turbiną TNP-300D Na rysunku 3 przedstawiono turbozespół z turbiną TNP-300D z wyspecyfikowaniem najważniejszych elementów Opis konstrukcji turbiny TNP-300D 2

3 Układ dolotowy turbiny wykonany jest w postaci konstrukcji spawanej składającej się z prostoosiowego króćca połączonego z gładkim kolanem o kącie rozwarcia 45 o (rys.3 - poz.1). Na kolanie osadzono zespół wyjścia wału oraz konstrukcję wsporczą generatora. Na krańcach układu dolotowego przewidziano kołnierze przyłączeniowe. Kolejnym elementem układu przepływowego jest kierownica wsporcza (poz.2), Kierownica wsporcza stanowi konstrukcję spawaną wykonaną z rury i zakończoną kołnierzami. Wewnątrz kierownicy znajduje się z 3-łopatkowa palisada połączona z piastą. Za kierownicą wsporczą znajduje się kierownica przestawna (poz.3) z 14-łopatkową palisadą. Łopatki tej kierownicy będą przestawiane za pomocą mechanizmu śrubowego posadowionego na korpusie kierownicy. Segment kierownicy przestawnej (poz.3) jest już wykonany i jego modyfikacja będzie polegać jedynie na wykonaniu nowej palisady łopatek kierowniczych i montażu w gotowy korpus. Wirnik turbiny (poz.4), obracający się w obudowie, wykonany jest w postaci piasty (element istniejący nie podlegający zmianie) z zamontowaną 3-łopatkową palisadą, która to będzie podlegać wykonaniu. Wewnątrz wirnika nie ma mechanizmu przestawiania łopat wirnika przestawianie odbywać się będzie na postoju turbiny, poprzez poluzowanie śrub mocujących łopatki. Obudowa wirnika (element istniejący nie podlegający zmianie) jest w postaci rury wykonanej ze szkła organicznego osadzonej w kołnierzach połączonych prętami usztywniającymi. W ściance rury znajduje się otwór zaślepiony pokrywką, po demontażu której możliwe jest przestawienie łopat wirnika. Wał turbiny (poz.6) obraca się w pochwie i ułożyskowany jest tocznie - w zespole wyjścia wału zastosowano poprzeczne łożysko baryłkowe, natomiast w kierownicy łożysko igiełkowe z pakietem uszczelniającym (2 Simmeringi) Turbina jest wyposażona w prostoosiową rurę ssącą (poz.5) w kształcie stożkowego dyfuzora o kącie rozwarcia θ 11,5 i długości L przekraczającej 3 x D. Na wlocie zainstalowano kołnierz, na wylocie z rury zainstalowano gładkie kolano o kącie rozwarcia 45 o, z przyspawanym kołnierzem przyłączeniowym do kompensatora Układ posadowienia turbiny Turbina modelowa posadowiona będzie na, wykonanej z kształtowników, ramie powiązanej z elementami konstrukcyjnymi stanowiska badawczego. Podparcie turbiny przewiduje się w trzech przekrojach, co powinno zapewnić wymaganą pewność posadowienia. 3

4 3.3. Układ przenoszenia napędu i generator Do odbioru mocy z turbiny przewiduje się zastosowanie generatora synchronicznego z magnesami stałymi, pracującego ze zmienną szybkością obrotową regulowaną za pomocą zmiany oporności, w podłączonym do zacisków generatora, oporniku elektrolitycznym. Generator o mocy do 5 kw (niepodlegający zamówieniu kupna a jedynie montażowi wraz z turbiną) będzie połączony z wałem turbiny za pomocą sprzęgła z dołączonym momentomierzem pomiarowym (niepodlegającym kupnie). Wykonaniu podlegają tuleje przyłączeniowe momentomierza, osadzone na wałach turbiny i generatora. 4. Uwagi dotyczące wykonania turbiny Ze wzglądu na wymagania normy dotyczącej badań modelowych turbin wodnych, wymagana jest duża dokładność wykonania elementów układu przepływowego. Dotyczy to zwłaszcza łopat kierownicy przestawnej i wirnika, które powinny być wykonane na obrabiarkach CNC. Przewiduje się wspólną obróbkę kolana wlotowego i ramy generatora, co powinno zapewnić prawidłowe osiowanie wałów turbiny i generatora. 4

5 Rys. 1. Schemat stanowiska do badania turbin wodnych w laboratorium IMP PAN w Gdańsku liniami czarnymi zaznaczono elementy stanowiska do wykonania i montażu przez wybranego Wykonawcę. 5

6 Rys. 2. Schemat stanowiska do badania turbin wodnych w laboratorium IMP PAN w Gdańsku powiększenie elementów układu pomiarowego do wykonania i montażu liniami czarnymi zaznaczono elementy stanowiska do wykonania i montażu przez wybranego Wykonawcę. Oznaczenia: 1 Turbozespół, 2 Rama A, 3 Rama B. 6

7 Rys.3. Modelowa turbina TNP-300D. Oznaczenia: 1 zespół kolana wlotowego; 2 kierownica wsporcza; 3 kierownica przestawna; 4 wirnik z obudową; 5 rura ssąca; 6- wał. 7