Shrnutí na Vízturbinák és vízerőművek
Vízturbinák és Vízierőművek: Teljes Útmutató
Bevezetés
A vízturbinák forgólapátos gépek, amelyek a víz energiáját mechanikai forgatónyomatékká alakítják át a tengelyen. Különböző típusú vízi létesítményekben és erőművekben alkalmazzák őket mechanikai vagy elektromos energia közvetlen előállítására.
Definíció: A vízturbina olyan gép, amely a víz potenciális és kinetikus energiáját a forgó rotor mechanikai munkájává alakítja át.
Alapvető felosztás és működési elvek
Akciós (impulzus) és reakciós (túlnyomásos) turbinák
- Akciós turbinák: azonos a nyomás a járókerék előtt és után; az energia túlnyomórészt áramlási sebességgé alakul át. Például a Pelton-turbina.
- Reakciós turbinák: a járókerék előtt magasabb a nyomás, mint utána; a munkavégzés része a nyomásváltozás. Például a Francis- és a Kaplan-turbina.
Definíció: A hasznos esés $H_{u}$ a teljes esés azon része, amely ténylegesen mechanikai munkává alakul át a járókerékben.
Matematikailag akciós turbina esetén érvényes $$H_{u} = \frac{c_1^2 - c_2^2}{2g}$$ reakciós turbina esetén érvényes $$H_{u} = \frac{c_1^2 - c_2^2}{2g} + \frac{p_1 - p_2}{g,g}$$ ahol $c_1$, $c_2$ a bemeneti és kimeneti sebességek, $p_1$, $p_2$ a nyomások és $g$ a gravitációs gyorsulás.
Főbb turbinatípusok (röviden)
- Pelton-turbina: nagyon nagy esésekhez alkalmas ($100$ és $1000,$m között), a vízsugár fúvókákból hat a "dupla csésze" alakú lapátokra; akciós.
- Francis-turbina: univerzális turbina közepes és nagy esésekhez ($1$ és $500,$m között); járókerék fix lapátokkal; reakciós.
- Kaplan-turbina: reakciós propellerturbina állítható lapátokkal, alacsony és közepes esésekhez alkalmas ($1$ és $75,$m között); jó szabályozhatóság.
- Dériaz-turbina: a Kaplan-turbina diagonális változata, közepes esésekhez alkalmas; nagyobb számú lapátot tesz lehetővé a kerékagyban.
Szerkezeti és üzemeltetési szempontok
Járókerék és lapátok
- A Kaplan-turbinánál a vezető- és a járólapátok is állíthatóak; a kölcsönös kinematikai kapcsolat optimalizálja a beáramlást és kiterjeszti a magas hatásfokú tartományt.
- A Francis-turbinánál a járólapátok fixek, a geometria bonyolult és az üzemi paraméterekhez igazodik.
Definíció: A gyorsjárási tényező $\sigma$ (fajlagos fordulatszám) leírja a fordulatszám, az átfolyás és az esés közötti összefüggést, és segít a járókerék típusának kiválasztásában.
Turbinaszabályozás
- Pelton: az átfolyást a fúvókában lévő mozgatható tű változtatja; a szabályozórendszer a tűt és egy terelőszegmenst használ, amelyek együttesen megakadályozzák a vízlökést a sugár hirtelen elzárásakor.
- Francis: a szabályozás a vezető lapátok elfordításával történik; szükséges a nyomáshullám elleni védelem egy tehermentesítő szelep segítségével.
- Kaplan: a vezető- és a járólapátok egyidejű elfordítása az optimális beáramlási szög fenntartásához; túlpörgés elleni védelem (automatikus féklapátok, gyorselzáró, kapcsolat megszüntetése).
Táblázat – kiválasztott turbinatípusok összehasonlítása
| Típus | Esés (m) | Jellemző | Szabályozás | Hatásfok | Alkalmazás |
|---|---|---|---|---|---|
| Pelton | $100$ és $1000$ között | egyennyomású, fúvókás | tű + terelőszegmens | $0{,}87$ és $0{,}91$ között | nagy esések, kevesebb fúvóka |
| Francis | $1$ és $500$ között | túlnyomásos, univerzális | vezető lapátok elfordítása | $0{,}88$ és $0{,}91$ között | közepes és nagy esések |
| Kaplan | $1$ és $75$ között | túlnyomásos, propellerturbina | vezető- és járólapátok elfordítása | $0{,}91$ és $0{,}93$ között | kis és közepes esések |
| Dériaz | közepes | diagonális (Kaplan-variáns) | Kaplanéhoz hasonló | Kaplanéhoz hasonló | közepes esések, szivattyús-tározós erőművek |
Kenés és csapágyak
- A nagy függőleges rotorok egyetlen axiális csapágyban viselik az axiális terhelést; a radiális csapágyak sikló- vagy szegmenscsapágyak.
- Nyomás alatti keringető kenést alkalmaznak szűrőkkel és hűtőkkel; a kenőrendszernek biztosítania kell a kenést még a leállás során is (segéd szivattyú vagy tartály).
Üzembiztonság és meghibásodások
Zaregistruj se pro celé shrnutíAlready have an account? Sign in
Vízturbinák - áttekintés
Klíčové pojmy: Vodní turbína mění energii vody na mechanickou práci, Rovnotlaká turbína: $H_{u}=\frac{c_1^2-c_2^2}{2g}$, Přetlaková turbína: $H_{u}=\frac{c_1^2-c_2^2}{2g}+\frac{p_1-p_2}{g\,g}$, Pelton vhodný pro spády $100$–$1000\,$m, Francis univerzální pro $1$–$500\,$m, Kaplan s natačivými lopatkami pro $1$–$75\,$m, Regulace: jehla+segment (Pelton), natáčení rozváděcích (Francis), souběžné natáčení (Kaplan), Mazání musí zajistit mazání i při dobíhání (záložní pumpa nebo zásobník), Ochranné prvky: odlehčovací a zavzdušňovací ventily, regulátor proti přetočení, Součinitel rychloběžnosti $\sigma$ pomáhá volit typ oběžného kola