Turbiny wodne

Turbiny wodne

Pełny tekst artykułu dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników

Podstawowe informacje o turbinach wodnych (hydraulicznych)

Turbina hydrauliczna (turbina wodna) jest to silnik wirnikowy, którego wirnik powoduje zmianę krętu lub pędu strumienia, przepływającej przez niego wody i przejmując siły reakcji obraca się, przetwarzając energię kinetyczną wody w pracę użyteczną.

Podstawowym zastosowaniem turbin hydraulicznych jest napędzanie generatorów elektryczności w elektrowniach. Turbiny hydrauliczne są wykorzystywane do zamiany energii kinetycznej wody w energię elektryczną.

Energia kinetyczna jest uzyskiwana zarówno z energii potencjalnej z mniejszymi prędkościami przepływu, jak dzieje się to w górach jak i z mniejszej energii potencjalnej, ale z dużymi prędkościami przepływu. Następujące dane są charakterystyczne dla turbin hydraulicznych:

  • zakres mocy wyjściowych: 1 kW … 1000 MW,
  • sposób działania: jedno przejście, jeden kierunek (specjalne rozwiązanie: zwrotna pompa (turbina),
  • wielkość spadu wody: 2 … 2000 m,
  • średnica wirnika turbiny: 0,3 … 11 m.

Wyróżnia się dwa typy turbin hydraulicznych:

  • Turbiny akcyjne, w których ciśnienie statyczne przed wejściem i za nim oraz na wyjściu z czarek jest identyczne. Przykładem tego typu turbin, jest turbina Peltona. 

Wirnik tej turbiny jest wyposażony w łopatki zwane czarkami. Są one natryskiwane wodą z tzw. dyszy Peltona, która ma postać zaworu iglicowego i spełnia zadanie kierownicy turbiny. Regulacja odbywa się przez przesuw iglicy serwomechanizmem.

  • Turbiny reakcyjne lub ciśnieniowe (statyczna moc wody na wejściu do czarki jest wyższa niż na wyjściu, stąd nie jest możliwe żadne dostosowanie do zmiennego strumienia wody). Przykładem turbiny reakcyjnej jest turbina Kaplana, w której łopatki wirnika są nastawialne.

Woda płynie promieniowo do środka ze spiralnej komory, przepływając poprzez łopatki kierownicy turbiny skąd jest kierowana osiowo na łopatki turbiny. Łopatki kierownicy są sterowane przez hydrauliczny serwomotor, znajdujący się na łopatkach wirnika albo przez serwomotor zainstalowany na wale.

Ustawienie łopatek kierownicy i ustawienie wirnika jest synchronizowane tak, aby otrzymać optymalne ustawienie w każdych warunkach obciążenia i spadu wody.

Najczęściej turbozespół składa się z dwóch zasadniczych maszyn turbiny wodnej i bezpośrednio sprzęgniętej z nią prądnicy (generatora). Przy możliwy jest napęd prądnicy za pośrednictwem przekładni, zwykle zębatej. 

Turbina wodna (typu Kaplana) składa się z następujących zespołów: właściwej maszyny, stanowiącej konstrukcję mechaniczną spirali doprowadzającej wodę do turbiny, rury ssawnej odprowadzającej z wirnika turbiny oraz układu regulacji. 

Istnieją też rozwiązania turbin wodnych bez spirali lub rury ssawnej, w których doprowadzenie i odprowadzanie wody z wirnika odbywa się w odmienny sposób.

Generator składa się z następujących zespołów: stojana i wirnika; ułożyskowania części wirujących, układu wzbudzenia i układu chłodzenia. W turbozespole woda dopływa przez kraty wlotowe 1, a następnie przechodzi przez spiralę 2, łopatki wsporcze 3 do aparatu kierowniczego 4 z ruchomymi łopatkami kierowniczymi, służącymi do regulacji przełyku turbiny. Z kierownicy woda wpływa do wirnika turbiny 5, przekazując mu swoją energię i wypływa przez rurę ssawną. 

Wirnik turbiny przekazuje z kolei energii mechaniczna poprzez wał turbozespołu 7 na wirnik prądnicy 8, wirnik turbiny, wał, wirnik prądnicy oraz ewentualnie osadzony nad nim wirnik wzbudnicy 10, stanowi część wirującą turbozespołu. Wał turbiny jest ułożyskowany bezpośrednio przy wirniku w łożysku 11 turbiny, stanowiącym dolne łożysko prowadzące.

Górne łożysko poprzeczne - łożysko prądnicy 12 - jest umieszczone pod lub nad prądnicą; niekiedy istnieją dwa prowadzące łożyska prądnicy umieszczone z obu stron jej wirnika. Napór osiowy, wynikający z ciężaru części wiruje i naporu hydraulicznego na wirnik turbiny, jest przejmowany przez łożysko wzdłużne 13, zwane łożyskiem oporowym. Łożysko to może znajdować się nad prądnicą lub tuż pod nią i wtedy jest często umieszczone na konstrukcji opartej na pokrywie turbiny.

Pełny artyluł dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników.

Free Joomla! templates by Engine Templates