Agroenergetyka.pl

Energetyka, OZE w sieci: Agroenergetyka na FB
OZE grupa na FB / GL / Blog energetyczno - paliwowy
 
 
strona główna  Zarejestruj się  Ogłoszenia  Forum  Kontakt z Redakcją 


Artykuły
ENERGIA WODNA
 

Typy turbin wodnych

Data: 2007-08-08
Obecnie są stosowane następujące systemy turbin wodnych, nazywane od nazwisk konstruktorów:

W ramach systemu turbiny występują różne typy, charakteryzujące się wyróżnikiem szybkobieżności lub też układem turbozespołu. Turbiny poszczególnych systemów nazywa się szybkobieżnymi, średniobieżnymi i wolnobieżnymi.

Rys. Kształty wirników turbin wodnych różnych systemów, zależnie od wyróżnika szybkobieżności;
a)turbiny Peltona, b)turbiny Peltona, c)turbiny Francisa, d)turbiny Francisa, e)turbiny Francisa, f)turbiny Kaplana, g)turbiny Kaplana


Turbiny Peltona
Stosowane są na największe spady. Dwudyszowa turbina Peltona pokazana jest na rysunku. Woda jest tu doprowadzana do wirnika 1 dwiema dyszami 5, odgrywającymi rolę wieńca kierowniczego turbiny. Strumień wody wypływający z każdej z dysz uderza w łopatki wirnika w kształcie czarek. Czarki są ukształtowane w ten sposób, że rozdzielają strumień na dwie części i jednocześnie odchylają go w kierunku przeciwnym do kierunku prędkości obwodowej prawie o 180 stopni. Dzięki temu energia kinetyczna strugi jest przekazywana wirnikowi. Turbina może mieć jedną lub szereg dysz (w przykładzie dwie). Po spłynięciu z czarki woda opada grawitacyjnie w komorze wirnika i jest odprowadzana do wody dolnej. Strumień objętości wody, a więc i moc turbiny, można regulować w sposób ciągły, przesuwając osiowo iglicę 4 co zmienia przekrój wylotowy dyszy z możliwością całkowitego jej zamknięcia. Odchylacz strumienia 6 umożliwia szybkie przerwanie działania strumienia wody na wirnik przez odchylenie go od wirnika. Turbina Peltona jest rzadkim obecnie przykładem turbiny czysto akcyjnej, w której zwiększenie prędkości czynnika ma miejsce tylko w wieńcu kierowniczym, natomiast w wirniku następuje zmiana pędu wyłącznie przez odchylenie strumienia. Pozostałe systemy turbin wodnych dotyczą turbin reakcyjnych.

Rys. Dwudyszowa turbina Peltona
1.Wirnik, 2.Obudowa wirnika, 3.Zbieracz wody, 4.Iglica, 5.Dysza, 6.Odchylacz strumienia, 7.Rurociąg zasilający

do góry

Turbiny Kapłana
Stosowane są na spady niskie. Są to turbiny śmigłowe z nastawnymi łopatkami. Turbiny te mają bardzo dobre właściwości regulacyjne, dzięki możliwości jednoczesnego właściwego ustawienia zarówno łopatek kierowniczych, jak i wirujących, przez odpowiedni ich obrót. Dzięki temu praca turbiny może być łatwo dostosowana do zmienionych (np. przy innym obciążeniu - przełyku) z zachowaniem praktycznie nie zmienione sprawności. Turbiny Kapłana w układzie poziomym lub ukośnym w obudowie rurowej nazywamy turbinami rurowymi. Układ rurowy w stosunku do klasycznego umożliwia uproszczenie konstrukcji i obniżenie kosztów wykonania zarówno turbozespołu, jak i betonowego bloku elektrowni. Turbiny rurowe są stosowane przy małych spadach. Turbina jest tu często sprzęgana z prądnicą za pośrednictwem przekładni. Turbiny rurowe mogą pracować przy dwóch kierunkach przepływu oraz jako pompoturbiny. Wobec swoich zalet nadają się też do wykorzystania w małych elektrowniach, co nadaje im szczególne znaczenie w warunkach krajowych.

Rys. Schemat układu do zmiany kąta ustawienia łopatek kierowniczych turbiny Kaplana
1.Łopatka kierownicza, 2.Dźwignia czopa łopatki, 3.Łącznik, 4.Pierścień regulacyjny, 5.Cięgno serwomotoru
Rys. Mechanizm przestawiania łopatek wirujących turbiny Kaplana
1.Drąg przestawczy, 2.Krzyżak, 3.Łącznik, 4.Dźwignia, 5.Czop łopatki, 6.Łopatka


Rys. Turbozespół rurowy z przekładnią stożkową
1.Kraty, 2.Kierownica, 3.Wirnik, 4.Wał z serwomotorem wirnika i łożyskiem wzdłużnym, 5.Dławica i łożysko prowadzące, 6.Przekładnia stożkowa, 7.Prądnica, 8. Regulator

do góry

Turbiny Francisa i turbiny Deriaza
Stosowane są przy spadkach średnich. Są to turbiny o przepływie promieniowo-osiowym. Układ tych turbin i większość rozwiązań konstrukcyjnych jest analogiczna lub podobna jak w turbinach Kapłana. Zasadnicza różnica dotyczy kształtu i budowy wirnika. W odróżnieniu od turbin Kapłana łopatki wirnika turbiny Francisa są nieruchome, a regulacja pracy turbiny odbywa się wyłącznie za pomocą ruchomych łopatek kierowniczych przy rozwiązaniu podobnym jak w turbinie Kapłana Turbiny Darianza są w istocie turbinami Francisa z przestawianymi łopatkami wirnika, jak w turbinach Kapłana. Turbiny Francisa są stosowane od blisko stu lat, a turbiny Deriaza dopiero od niedawna, przy czym należy przewidywać ich coraz szersze rozpowszechnienie wobec zalet tego rozwiązania. Oba systemy turbin są stosowane jako pompoturbiny.

Rys. Wirniki - turbiny Frencisa - turbiny Derianza
1.turbiny Francisa, 2.turbiny Deriaza

do góry

Pompoturbiny
Ogromny postęp techniczny w budowie elektrowni pompowych stanowiło zastosowanie turbin odwracalnych (pompoturbin), tj. maszyn, które mogą pracować zarówno jako pompy, jak i turbiny. Wyposażenie maszynowe pompowych ulegało znacznej ewolucji. Pierwsze elektrownie pompowe miały układy czteromaszynowe (pompa i silnik oraz turbina i prądnica), które następnie zostały zastąpione układami trójmaszynowymi (pompa, silnik-prądnica, turbina), a te z kolei zastąpiono układami dwumaszynowymi (pompoturbina oraz silnik-prądnica). Przy pracy turbinowej woda jest doprowadzana do wirnika 1 przez spiralę 2. Odprowadzenie wody następuje typową rurą ssawną 3. Turbina napędza bezpośrednio silniko-prądnicę 4, pracującą w tym momencie jako prądnica. Przejście do pracy pompowej wymaga zmiany kierunku ruchu obrotowego i odpowiedniego ustawienia regulowanych łopatek pompoturbiny. Woda dopływa wtedy przez rurę ssawną 3, a wypływa przez spiralę 2. Silniko- prądnica 4 pracuje przy tym jako silnik napędowy. Pompoturbiny są budowane przeważnie w układzie pionowym, przy czym całość rozwiązania jest analogiczna jak w turbozespołach klasycznych. Pewne jedynie elementy, poza wirnikiem, wykazują różnice, spowodowane głównie dwoma kierunkami ruchu obrotowego maszyny. Pompoturbiny mają nieco zmieniony kształt łopatek (wydłużone kanały między - łopatkowe), co umożliwia pompowanie wody z dobrą sprawnością. Przy tym jednak spada nieco sprawność w ruchu turbinowym w stosunku do rozwiązań klasycznych.

Rys. Elektrownia pompowa Niagara z pompoturbinami Deriaza
1.Wirnik pompoturbiny, 2.Spirala, 3.Rura ssawna, 4.Silnik - prądnica, 5.Dźwig montażowy


Rys. Schemat pompoturbiny Derianza elektrowni Niagara
1.Wał turbiny, 2.Obrotowa łopatka wirnika o regulowanym ustawieniu, 3.Cylinder z obrotowym serwomotorem, 4.Korba łopatki, 5.Kamień ślizgowy, 6.Obrotowa tarcza serwomotoru, 7.Obrotowe regulowane łopatki kierownicze, 8.Serwomotor i korba łopatek kierowniczych, 9.Stała łopatka wsporcza

do góry

 
strona główna | polityka prywatności | nota prawna | partnerzy | kontakt | mapa serwisu | REKLAMA
Projekty HVAC | turbiny wiatrowe | Forum OZE
Copyright © Agroenergetyka.pl | design: Projekty internetowe