Oryginalne rozwiązania


Sprzęgło kołnierzowe podatne giętnie



Praca realizowana dla:   ZRE Gdańsk
Zastosowanie:Elektrownia Wodna Myczkowce



       Turbina Kaplana w przekroju.

Rysunek przedstawia przekrój elektrowni wodnej z turbiną Kaplana. Głównymi jej elementami są: generator wraz z wałem (1), sprzęgło kołnierzowe (3) z cylindrem i tłokiem przestawiającym łopaty wirnika, wał turbiny (4), głowica z łopatami (6), łożyska promieniowe (5) i łożysko promieniowo-wzdłużne (2), oraz system sterowania natężeniem przepływu wody - tzw. kierownice. Jednym z głównych problemów montażu tego typu hydrozespołu i podobnych maszyn est odpowiednio dokładne i pewne wyosiowanie wału generatora i turbiny w celu uniknięcia załamania osi wału. Pomimo bardzo starannego wykonania płaszczyzn sprzęgła od strony wału i turbiny podczas montażu często okazuje się, że wał zostaje załamany. W takich przypadkach regulacja współosiowości odbywa się zazwyczaj za pomocą skrobania kołnierzy lub podkładania cienkich blaszanych podkładek, wsuwanych pomiędzy kołnierze sprzęgła. Metoda skrobania wymaga od pracowników bardzo wysokiego doświadczenia i jest bardzo czasochłonna. Metoda druga dodatkowo nie gwarantuje wymaganej pewności połączenia kołnierzy. Jest to spowodowane tylko częściowym doleganiem kołnierzy, i bardzo wysokimi naciskami w miejscach występowania podkładek, gdzie po pewnym czasie na skutek relaksacji następuje zmniejszenie napięcia śrub i pogorszenie współosiowości. Zespół A&O EXPERT podjął się opracowania nowej koncepcji sprzęgła, które nie posiadałoby wad podanych powyżej. Zasadniczymi założeniami nowej koncepcji sprzęgła było:

  • możliwość dostosowania (modernizacji) już istniejących sprzęgieł
  • umożliwienie łatwej i precyzyjnej regulacji załamania wałów poprzez zapewnienie odpowiedniej kontrolowanej podczas montażu podatności giętnej
  • nie przekraczanie maksymalnych naprężeń w śrubach sprzęgła
  • zachowanie minimalnego zacisku i 100% dolegania kołnierzy
  • nie zwiększanie kosztów wykonania i eksploatacji sprzęgła
Zespół A&O EXPERT opracował i wdrożył oryginalne rozwiązanie konstrukcyjne sprzęgła (zgłoszenie patentowe w trakcie opracowania), umożliwiające korygowanie położenia osi łączonych wałów w trakcie montażu, bez zastosowania skrobania kołnierzy. Istotą nowego rozwiązania jest kilkukrotne zmniejszenie sztywności wzdłużnej sprzęgła przez odpowiednie podcięcie tulei cylindra (przy zachowaniu poprzednich wymiarów: zewnętrznej średnicy powierzchni czołowych kołnierzy i średnicy obwodowego osadzenia śrub). Zmniejszenie tej sztywności obniża częstość wzdłużnych drgań własnych jednak dla wałów turbin wodnych nie wywołuje to żadnego problemu technicznego (rys).



Proponowana modernizacja sprzęgła umożliwia dokładną regulację załamania linii wałów poprzez kontrolowane napinanie śrub sprzęgła, bez ich nadmiernego obciążania. W celu wyznaczenia sztywności giętnej sprzęgła przeprowadza się obliczenia mające na celu sprawdzenia naprężeń w śrubach i sprzęgle oraz odkształceń.