SE458754B - Saett och anordning foer renovering av vertikala turbinkammare vid vattenkraftverk - Google Patents

Description

458 754 Uppgiften för uppfinningen är att förbättra möjligheten att re- novera turbinkamrar och återställa dem till nyskick och hög pre- cision, både med hänsyn till ytfinhet, rundhet och innehållande av önskad, utefter längdriktningen varierad profil, sådan som ger bästa verkningsgrad och/eller effektuttag. Vid en renovering av ifrågavarande slag vill man även i många fall modifiera tur- binen, varvid hög precision är nödvändig vid bearbetningen.

Den uppfinningsmässiga uppgiften löses enligt uppfinningen genom ett sätt enligt patentkrav 1. Sättet kan tillämpas genom en an- ordning sådan som anges i krav 4. De osjälvständiga kraven anger föredragna utföringsformer. vid en renovering av det slag som här avses börjar man med att fastställa centralaxelns läge. Med hänsyn till att i en äldre tur- bin dess turbinkammare blivit bearbetad med successiva lagningar av kavitationsskador, korrosionsskador etc, är det i allmänhet lämpligt att fastställa turbinaxelns läge före turbinens demon- tering, i förhållande till fixpunkter på de tidigare nämnda pe- larna, varefter turbinen demonteras.

Därefter monteras vid turbinkammarens nederdel ett Ok eller kors, varvid fästdon inskruvas i dess vägg. Likaså fästes ett ok eller kors ovan turbinkammaren, exempelvis via de hål, där eljest led- skenorna är svängbart fästade. (Detta gäller Kaplan-turbiner.) Mellan dessa båda-ok eller kors monteras sedan en pelare, ställd på ett axiallager på det nedre korset och lagrad i lager vid bå- de det övre och nedre korset. Vid den sålunda roterbara pelaren är monterad en vagn, som kan matas vertikalt, och på vilken verk- tyg av olika slag kan monteras för att bearbeta turbinkammaren.

Den sålunda roterbara anordningen justeras in till centrering i förhållande till den tidigare mätningen mot fixpunkterna.

Genom denna maskin kan man sedan bearbeta turbinkammarväggen, svarva eller fräsa ren ytan, eliminera dåligt material, lägga på nytt material och svarva turbinkammarens vägg till god preci- sion och ytfinhet. Lämpligen anordnar man därvid en schablon i anordningen, parallell med centrumaxeln, vilken vederbörande bearbetnings- och mätdon får följa. Det är också möjligt att i 3 1 458 754 stället för schablon montera vertikala och horisontella längd- mätgivare och hämta koordinater från en lämpligt programmerad dator. I båda fallen erhålles med god precision både rundhet och noggrann profilinnehållning. ' För att driva axeln runt anordnas lämpligen en huvuddrivmotor ovanför det övre korset. Med hänsyn till att svetspâläggning med nytt material måste ske vid väsentligt lägre hastighet än svarv- ning, är det lämpligt att ordna med en utväxling som kan varie- ras. A andra sidan är motståndet mot rotation vid svetsning ba- ra lagermotstànd, varför en varvtalsreglerad motor med dåligt vridmoment vid låga varv ändå kan vara tillfyllest.

Det är lämpligt att göra den roterbara pelaren av ett relativt grovt rör, vari hål upptages i överdelen för montering av lin- block, varvid en motvikt monteras inuti röret för att åtminstone delvis kompensera för vikten av den i höjdled matningsbara delen.

Lämpligen kompletterar man den i höjdled rörliga delen med en plattform för betjäningspersonalen.

Uppfinningen skall nu beskrivas utgående från ett utföringsexem- pel som provats i praktisk drift vid renovering av en turbinkam- mare för en Kaplan-turbin med maximaleffekten 17 MW och en löp- hjulsdiameter om 4,56 m.

Fig. 1 visar en vertikal tvärsnittsvy av en anordning för reno- vering av aiturbinkammare. Fig. 2 visar ett fästelement. Fig. 3 visar anordningen i fig. 1 i en vy uppifrån. Fig. 4 visar en vy enligt pilarna A-A i fig. 3. Fig. 5 visar pelarlagringen vid ne- deränden i större skala.

Vid den illustrerade tillämpningen började man med att faststäl- la turbinens axialcentrum på den då ännu monterade turbinen, i förhållande till valda fixpunkter på pelare i anläggningen. Se- dan turbinen bortmonterats, fästes vid turbinkammarens underdel en bärkonstruktion i form av ett kors. Fyra hyllor 1 (fig. 1) fästes genom att tillhörande fästplattor 1A (se även fig. 2) fäs- tes i väggen med bultar och kemankare. På dessa hyllor lades det kors 2 som skulle bära upp anordningens tyngd, varefter denna 458 754 4 ställdes på och det övre korset 20 monterades och axeln noggrant centrerades genom icke visade ställskruvar. Man bör härvid sö- ka en precision på någon tiondedels millimeter.

Axelns 6 montering framgår av fig. 1 och i nederdelen i detalj i fig. 5. Axeln är vid nederdelen avslutad med en ring 7, som upp- bär innerringen till ett axialkullager 5 av samma typ som för svängkransen till en grävmaskin, med diametern 850 mm. Ytterkran- sen är monterad på ett fundament 4 med icke visade ställskruvar. vid detta fundament 4 är även fästad en glidlagerring 8, för- stärkt med öron 9, och vari röret 6 är lagrat i radialled. En motsvarande glidlagerring 11 är monterad i det övre korset 20.

Axeln 6 är därmed lagrad i båda ändar i radiell riktning och i nederänden i axiell riktning med H-tolerans i radiallagren.

Dess diameter är 700 mm, med godstjockleken 25 mm.

Pâ axeln sitter fast förenad en vertikal slädanordning med tvâ hårdförkromade kolonner 15 med diametern 140 mm och tvâ ledskru- var 16 (70 x 10 trapetsgänga), fästade till horisontella bärar- mar, i sin tur fast förenade med den roterbara axeln 6 upptill och nedtill genom klämringar 10, 13. Denna ramliknande konstruk- tion uppbär vertikalt glidbart en vagn, i fig. 1 visad i både sitt övre och sitt lägre läge. På vagnen kan en verktygsbärare 16' monteras. Vagnen är avlastad av en i röret 6 anordnad vikt 21, som via över block 22 dragna_linor är förenad med vagnen.

I exemplet vägde den rörliga delen 2400 kg och motvikten 1530 kg.

För drivning är anordnad en varvtalsreglerad motor 30 med växel- låda 31, varvid drivning sker genom drivkedjor och en alternativ utväxling, antingen via kedjehjul på axlarna 32, 33, 34 till det på axeln 6 monterade kedjehjulet 35 eller, med mindre utväx- lingsförhållande, direkt från växellådan 31 via axeln 34 och kedjehjulet 35. Från ett kedjehjul pâ axeln 34 och via axeln 37 går vidare drivkedjor till ett kedjehjul 36, monterat pà en inuti röret 6 monterad, roterbar axel avslutad nedtill med kedjehjul 39, som via drivkedjor driver mot kedjehjul 38 på resp. led- skruvar 16. Ett tvångsdrivet förhållande råder alltså mellan driv- ningen av axeln 6 och ledskruvarnas 16 drivning. s 458 754 Huvudmotorn 30 har 11 kW effekt, och kuggväxelns 31 utgângsvarv- tal är nominellt 14,5 rpm, vilket ger möjlighet till periferi- hastigheter om vid svarvning 10-40 m/min. och vid svetsning * 0,3-1,2 m/min.

För att snabbt nedmata vagnen finns en motor 40, som genom ked- jedrift till det genom kopplingen 42 inkopplingsbara kedjehju- let 41 kan driva ledskruvarna 16.

För elektrisk matning till den roterande delen är anordnad en É svivelanordning 50 med släpringar, som matar genom det anordna- de mittröret dragna kablar (ej visat). För jordning, särskilt behövlig vid elektrisk svetsning, är vid nederänden anordnad en fast släpring 51 med kopparbelag, jämte fyra kolborstanordningar 52, fästade vid nederdelen av den roterande anordningen.

Av ovanstående framgår att det roterbara röret 6 till sig har stelt fogade kolonnerna 15 och ledskruvarna 16, bildande en i huvudsak plan ram, som är transporterbar i och med att den kan 1 läggas ned. Emellertid monteras på plats lämpligen tvärarmar så- i som 60, 61 enligt fig. 3 och vyn A-A enligt fig. 4. Härvid mon- teras trätrallar för personalen samt skyddsräcken 62, varigenom en arbetsplattform erhålles.

Vid det utförda exemplet på sättet enligt uppfinningen skulle svetspâläggning av kammarväggen ske över 1400 mm höjd, och kam- marväggen finbearbetas över en höjd av 2250 mm. Kammarväggen var tillverkad av svartgods med belag av rostfri plåt, men var på grund av lagningar av något svårbestämd beskaffenhet. Vidare skulle samtidigt maximaleffekten för maskinen ökas med 10% genom ombyggnad, innebärande ändrad kammarprofil.

Bearbetningen genomfördes på följande sätt. En schablon 16' mon- terades fast i glidbanan, i enlighet med önskad väggform. I verk- tygshållaren 16' monterades en fräs med tillhörande drivmotor och genomfördes en grovbearbetning med bl.a. borttagning av 6 mm gods över en del av kammaren. De defekter som då visades svets- lagades för hand. Därefter genomfördes en svarvning med 2 mm stig- ning och 1 mm skärdjup. 458 754 Två svetsapparater ESAB 470 för helautomatisk MIG-svetsning mon- terades sida vid sida på olika höjd på verktygshållaren. Man började undertill genom att lägga en svetssträng för hand runt- om, varefter strängar lades i tät spiral uppåt, vardera 2 radiellt och ungefär lika mycket axiellt. Genom successiva pá- läggningar uppbyggdes varierande tjocklekar upp mot 6 mm, -3 mm bero- ~ ende på den önskade profilen. Ytan grovsvarvades och finsvarva- des slutligen med 0,4 mm skärdjup och 0,6 mm stigning. En kont- roll genomfördes därefter beträffande vatteninträngning i porer, som krävde finlagning och slutlig avputsning/slipning.

Renoveringen hade avsett resultat. Dels fick man en nedgång i förlusterna med 1,5%, dels ökades genom kombination av löphjuls- ombyggnad och kammarprofilens förändring den maximala utbyggda effekten med ca 10% (utb yggnadsvattenföringen ökad från 120 till 3 132 m /s).

Claims (10)

458 754 Patentkrav

1. Sätt för renovering av vertikala turbinkammare vid vatten- kraftverk, k ä n n e t e c k n a t av att a) ett horisontellt, första bärkors (2) fästes undertill vid turbinkammarens vägg, b) ett horisontellt andra bärkors (20) fästes vid turbinkamma- rens inlopp, c) på det första korset (2) ställes centrerat i förhållande till turbinkammaren en roterbar anordning med en centralpelare (6), som via ett axiallager (5) och ett radiallager (8) är roterbar mot det första korset, varjämte centralpelaren (6) lagras i ett radiallager (11) till det andra bärkorset (20), varvid på cent- ralpelaren är fast anordnad en glidbana med i förhållande till centralpelaren parallella kolonner (15) samt ledskruvar (16), d) en huvudmotor (30) anordnas att driva runt centralpelaren samt, via drivhjul (41, 29) på en i centralpelaren roterbart lagrad axel, även ledskruvarna (16), e) varvid på en i glidbanan anordnad vagn, som är rörlig i rikt- ning mot och från centralpelaren, och vilken rörelse är styr- bar som funktion av vagnens höjdläge för följande av en vägg- profilform, monteras en verktygshållare (16'), på vilken succes- sivt monteras verktyg för skärande bearbetning resp. svetsmaskin för pâläggning av material, f) och varvid turbinkammarens vägg först grovt bearbetas med skä- rande bearbetning och nytt material efter behov pâsvetsas, var- efter bearbetning och svarvning sker, medelst de i verktygshâl- larna monterade verktygen intill dess turbinkammaren erhållit önskad väggprofil. Å

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en schab- lon (16“) monteras vid den med centralpelaren (6) fast förenade glidbanan, varvid i verktygshållaren (16') anordnas en hydraulisk schablonföljaranordning, vid vilken bearbetningsverktyg fästes för att genom schablonens följande åstadkomma en önskad profil för kammarväggen. 458 754

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en förs- ta mätlinjal med mäthuvud anordnas parallell med centralpela- ren (6) för erhållande av en höjdkoordinat, varjämte en andra mätlinjal med mäthuvud anordnas i verktygshàllaren för erhål- lande av en radialkoordinat, varvid mätvärden från mäthuvudena utnyttjas för att genom jämförelse med lagrade data åstadkomma följande av en önskad profil för kammarväggen.

4. Anordning för renovering av vertikala turbinkamrar vid vat- tenkraftverk, k ä n n e t e c k n a d av att däri ingår a) ett första bärkors (2) avsett att fästas vid en turbinkamma- res nederdel och mot dess vägg, b) ett andra bärkors (20) avsett att fästas vid en turbinkamma- res överdel, _ c) en roterbar enhet avsedd att monteras mellan de vid turbin- kammaren fästade bärkorsen, vilken roterbara enhet är monterad i (i) ett mot det första bärkorset stött axiallager (5), (ii) ett i det första bärkorset anordnat radiallager (8), (iii) ett i det andra bärkorset anordnat radiallager (11), och vilken roterbara enhet omfattar (i) en i de nämnda lagren lagrad, rörformig centralpelare (6), (ii) med centralpelaren (6) fast förenade och med densamma pa- rallella kolonner (15), vilka bildar en glidbana för en axiellt rörlig och med centralpelaren (6) roterbar,verktygsslid med ra- diell slidrörelse, (iii) med kolonnerna (15) parallella ledskruvar (16), som är ro- terbart lagrade och har gängförband med verktygssliden, d) en huvuddrivmotor (30) för drivning till rotation av central- pelaren och med denna fast förenade komponenter och ' e) en verktygshållare (16'), som är monterbar i verktygssliden, och f) styrmedel för styrning av verktygsslidens radiella inställ- ning som funktion av dess höjdläge utefter centralpelaren.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att drivmotorn (30) är kopplad till centralpelaren (6) via drivked- jor och till ledskruvarna (16) via drivkedjor och en inuti cent- ralpelaren roterbart monterad transmissionsaxel, varvid cent- 458 754 ralpelarens rotationsrörelse och ledskruvarnas rotationsrörelse är tvàngsstyrda till varandra.

6. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att en motvikt (21) är monterad inuti centralpelaren (6), att lin- rullar (22) är monterade i öppningar i centralpelarens vägg och att linor är dragna från motvikten över linrullarna till verk- tygssliden för att åtminstone delvis avlasta dennas vikt.

7. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att 1 det nämnda axiallagret (S) är ett kullager, under det att de nämn- da radiallagren är glidlager.

8. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att fast förenad med centralpelaren (6) är anordningsbar parallell med denna såsom styrmedel för verktygssliden en schablon (16'O motsvarande en önskad väggprofilform för en turbinkammarvägg, varjämte verktygshållaren (16') är försedd med följarmedel för följande av den önskade profilformen vid bearbetning.

9. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att i verktygshâllaren (16') finns medel för fästande på olika höjd och sidoförskjutet av tvâ automatiska MIG-svetsningsmaskiner för successiv påläggning av tvâ svetssträngar för varje varv som verktygshâllaren tillryggalägger.

10. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att centralpelaren (6), kolonnerna (15) och ledskruvarna (16) är mon- terade i ett gemensamt plan, bildande ett slags platt ram, som vid transport är nedläggningsbar på exempelvis ett flak.