Typy hydroturbin mikroelektrowni wodnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Alternatywne źródła energii

 Komentarze do artykułu

Turbiny śmigłowe (turbina Kaplana)

Turbina śmigłowa ma największą prędkość spośród wszystkich typów turbin. Umożliwia to uzyskanie większej prędkości obrotowej przy niskich natężeniach przepływu. Wysokie prędkości obrotowe turbin z kolei pozwalają na zastosowanie szybszych, a co za tym idzie lżejszych i tańszych generatorów elektrycznych czy obniżenie kosztów urządzeń transmisyjnych (skrzynie biegów lub układy przekładni pasowych). Dlatego turbiny śmigłowe są stosowane przy najniższych ciśnieniach, gdy natężenia przepływu są niskie.

Z wyglądu wirnik turbiny śmigłowej wygląda jak wentylator (ryc. 20).

Rys.20. Turbina śmigłowa ze stałymi łopatkami

Łopatki w turbinie mogą być zarówno stałe, jak i obrotowe (ryc. 21). W pierwszym przypadku łopatki są zamocowane pod wybranym kątem odpowiadającym ciśnieniu roboczemu i optymalnemu obciążeniu generatora. Łopaty wirujące są uzasadnione do stosowania w dużych turbinach o znacznych wahaniach ciśnienia i pracy generatora w warunkach zmiennego obciążenia. Za pomocą obrotowych łopatek możliwe jest utrzymanie stałej prędkości obrotowej wirnika oraz częstotliwości generowanego napięcia w generatorach.

Rys.21. Turbina Kaplana

Rys.21-1. Zasada działania

Turbina śmigłowa posiada łopatkę kierującą (rys. 22), która służy do doprowadzania strumienia wody pod kątem prostym do łopatek turbiny w celu uzyskania maksymalnej sprawności. Kierownica umożliwia regulację mocy turbiny, a w niektórych przypadkach całkowite zatrzymanie dopływu wody do koła turbiny.

Rys.22. Łopatka prowadząca turbiny

Turbiny śmigłowe są wyposażone w rury ssące. Rura ssąca jest rozszerzającym się w przekroju kanałem do odprowadzania wody z turbiny. Wraz ze wzrostem przekroju rurociągu zmniejsza się prędkość wody i jej energia kinetyczna, co umożliwia zmniejszenie strat energii w wypływającym strumieniu. Ponadto rura ssąca umożliwia umieszczenie turbiny powyżej poziomu wody w dolnym biegu.

Wołowina (fr. bief) to część akwenu przylegająca do budowli hydrotechnicznej. Rozróżnia się upstream (sąsiadujący z przodkiem) i downstream (sąsiadujący z kanałem wyładowczym).

Rury ssące są proste lub zakrzywione, jak pokazano na rys. 23 i 24:

Rys.23. Agregat hydrauliczny z bezpośrednim odsysaniem

Ryc.24. Jednostka hydrauliczna z zakrzywioną rurą ssącą

Turbiny promieniowo-osiowe (turbina Franciszka)

Woda wpływa do wirnika turbiny promieniowo-osiowej z zewnątrz koła i przemieszcza się wzdłuż promienia w kierunku środka turbiny (ryc. 25). Przechodząc między łopatkami o złożonym przestrzennie zakrzywionym kształcie, woda przekazuje energię wirnikowi, powodując jego obrót.

Rys.25. Promieniowo-osiowe (turbina Franciszka)

Rys.25-1. promieniowo-osiowy (turbina Franciszka), wygląd

Dla prawidłowego i równomiernego dopływu wody na całym obwodzie wirnika otacza go spiralna komora (Rys. 26). Pomiędzy komorą spiralną a kołem umieszczony jest aparat prowadzący, składający się z łopatek, które kierują wodę do koła turbiny pod żądanym kątem. Łopatki kierujące można obracać, aby zmieniać przepływ wody i najlepszy kierunek przepływu do łopatek wirnika (Rys. 27). Zwiększa to wydajność turbiny w trybach pozaprojektowych. Aparat prowadzący może być wyposażony w system regulacji ręcznej lub automatycznej.

Rys.26. Schemat spirali i łopatek kierujących turbiny Francisa

Rys.27. Turbina Francisa z ręcznie regulowaną łopatką kierującą

W turbinach promieniowo-osiowych istnieje ryzyko uderzenia hydraulicznego w przewodzie ciśnieniowym. W przypadku awarii generatora lub gwałtownego spadku obciążenia kierownice zmniejszają przepływ wody, aw rurociągu ciśnieniowym powstaje uderzenie hydrauliczne, które może doprowadzić do pęknięcia rurociągu. Aby zapobiec wypadkom, turbiny promieniowo-osiowe są wyposażone w bezpieczny wylot jałowy, który podczas skoków ciśnienia odprowadza wodę z komory spiralnej do wylotu.

W przypadku wysokociśnieniowych turbin promieniowo-osiowych ważne jest ograniczenie możliwego wycieku wody za łopatkami wirnika. Osiągnięto to dzięki wysokiej precyzji wykonania współpracujących części i specjalnym uszczelnieniom, które zmniejszają straty ciśnienia.

Po przejściu przez wirnik woda wpływa do rury ssącej, która ma stożkowy kształt. Przechodząc przez rurę ssącą woda zwiększa swój przekrój i zwalnia, co prowadzi do zmniejszenia energii kinetycznej bezużytecznie odprowadzanej ze ściekami. Ponadto rura ssąca umożliwia usytuowanie hydroelektrowni znacznie wyżej niż poniżej poziomu wody, co jest wygodne przy budowie budynku elektrowni wodnej.

Do produkcji turbin stosowane są specjalne gatunki stali o wysokiej odporności na ścieranie, zapewniające długotrwałą i niezawodną pracę turbin.

Turbiny Peltona (turbiny Peltona)

Ten typ turbiny jest używany do wysokich ciśnień. Rurociąg ciśnieniowy wchodzi do budynku elektrowni wodnej i kończy się dyszą kierującą strumień na wirnik turbiny. Strumień wody wypływający z dyszy toczy się po wklęsłej powierzchni wiadra i zmienia kierunek swojego ruchu na przeciwny (ryc. 28).

Rys.28. Schemat kadzi (turbina Peltona Peltona)

Rys.28-1. Wirnik (turbina kubełkowa Peltona)

Maksymalna wydajność będzie w przypadku, gdy strumień odbity od wiadra ma zerową prędkość względem ciała. Osiąga się to, jak wynika z analizy, przy prędkości obwodowej kadzi równej połowie prędkości strumienia.

Łyżki w turbinie są sparowane, a strumień jest podawany do połączenia kubełków w celu skompensowania sił osiowych na łożyskach wirnika. Dysza turbiny służy do regulacji ilości dopływającej wody. Igła poruszająca się wewnątrz dyszy zmienia przekrój kanału i prędkość przepływu wody wpływającej do koła turbiny (ryc. 29).

Rys.29. Schemat dyszy zaworu igłowego (turbina Peltona Peltona)

Oprócz dyszy do regulacji parametrów turbiny służy deflektor, który stanowi przeszkodę znajdującą się pomiędzy dyszą a kubłem, która odchyla strumień i zmniejsza siłę strumienia na wirnik zespołu hydraulicznego. Deflektor pozwala uniknąć wstrząsów hydraulicznych podczas regulacji turbiny. Podczas regulacji strumienia tylko igłą, w przypadku gwałtownego spadku obciążenia elektrycznego w sieci, igła blokuje wylot wody, co powoduje uderzenie hydrauliczne w rurociągu i możliwość jego uszkodzenia. Ścieki płyną w dół rzeki. Dlatego, aby zmniejszyć straty ciśnienia, dysza i turbina powinny być umieszczone jak najniżej w stosunku do poziomu przepływu. Obudowa turbiny służy do ochrony przed zachlapaniem pomieszczenia elektrowni wodnej i jest wykonana tak, aby woda odbijająca się od obudowy nie opadała z powrotem na wirnik i nie zmniejszała sprawności instalacji.

W turbinach kubełkowych często montuje się kilka dysz rozmieszczonych na obwodzie wirnika, co zmniejsza obciążenie łożysk wirujących (rys. 30).

Nowoczesne konstrukcje turbin hydraulicznych rozwijają się z uwzględnieniem następujących głównych trendów:

• zwiększyć wydajność i niezawodność w działaniu;
• zwiększenie prędkości obrotowej turbin hydraulicznych w celu zapewnienia wymaganej mocy projektowej przy mniejszych gabarytach i ciężarach jednostek hydroelektrycznych, co zapewnia obniżenie kosztów urządzeń energetycznych i budynku HPP;
• poprawa charakterystyk energetycznych turbin hydraulicznych oraz zwiększenie średniej sprawności eksploatacyjnej jednostek pracujących przy niestandardowych obciążeniach i ciśnieniach;
• redukcja pulsacji ciśnienia w części przepływowej (zwłaszcza za wirnikiem promieniowo-osiowej turbiny hydraulicznej) i towarzyszących im drgań agregatu;
• jednostki hydrauliczne;
• zastosowanie potężnych jednostek hydroelektrycznych w elektrowniach wodnych umożliwia zmniejszenie ich liczby, zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów urządzeń energetycznych i budynków;
• dalszy wzrost mocy jednostkowych.

Rys.30. Turbina Peltona z dwiema dyszami

Przenieś urządzenia

Urządzenia transmisyjne są potrzebne do przenoszenia energii obrotowej z turbiny do generatora. Niektóre konstrukcje mikroelektrowni wodnych przewidują bezpośrednie przenoszenie energii przez wał (wirnik i wirnik generatora znajdują się na tym samym wale). Inne układy przeniesienia napędu (pasowe lub zębate) mogą zarówno zmieniać przełożenie obrotów wirnika do wirnika generatora, jak i przekazywać je bez zmian.

Autorzy: Kartanbaev B.A., Zhumadilov K.A., Zazulsky A.A.

Zobacz inne artykuły Sekcja Alternatywne źródła energii.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum bioniczny implant oka 05.08.2015 Dwa lata temu Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła zastosowanie wynalazku Second Sight, bionicznego oka z Kalifornii o nazwie Argus II. W Europie oko, którego opracowanie kosztowało 200 milionów dolarów, zostało zatwierdzone do użytku w 2011 r. (Przypomnijmy, że w starożytnej greckiej mitologii Argus był wielookim olbrzymem i czujnym strażnikiem). System został pierwotnie zaprojektowany do leczenia zwyrodnienia barwnikowego siatkówki, dziedzicznej choroby zwyrodnieniowej oczu, która powoduje poważne zaburzenia widzenia i często ślepotę. Składa się z miniaturowej kamery wideo zainstalowanej w okularach, połączonej bezprzewodowo z odbiornikiem oraz szeregu mikroelektrod wszczepianych w siatkówkę pacjenta. Matryca, która obejmuje kąt widzenia 20 stopni, stymuluje żywe komórki siatkówki impulsami elektrycznymi, które docierają do mózgu przez nerw wzrokowy. Chociaż normalne widzenie nie zostaje przywrócone, pacjenci mogą nauczyć się interpretować te sygnały, a nawet rozpoznawać kolory, wielkie litery i przedmioty. W tym roku firma Second Sight rozpoczęła testowanie urządzenia Argus II pod kątem zupełnie innej choroby – suchego zwyrodnienia plamki żółtej, w którym w przeciwieństwie do zwyrodnienia barwnikowego siatkówki widzenie centralne jest upośledzone. W badaniach ma wziąć udział pięciu pacjentów. Pierwszym z nich był 80-letni Anglik, któremu wszczepiono urządzenie na początku lipca w wyniku operacji prowadzonej przez profesora Uniwersytetu w Manchesterze Paulo Stangę. Po czterogodzinnej operacji pacjent był w stanie rozpoznać pionowe, poziome i ukośne linie na ekranie komputera za pomocą bionicznego oka. Ponadto po dwóch tygodniach od operacji pacjentka zaczęła dość sprawnie rozpoznawać zarysy przedmiotów i ludzi.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Soda psuje oczy i serce

▪ Przełączniki Qnap Systems QSW-2104

▪ ciecz spinu kwantowego

▪ Czujnik do diagnozowania chorób przez pot

▪ Szybka sieć połączy naukowców z Chin, Rosji i USA

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Rzeczy szpiegowskie. Wybór artykułów

▪ artykuł Małe triki wielkiej edycji. sztuka wideo

▪ artykuł Czym jest kolor? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Aerosanie PM-2. Transport osobisty

▪ artykuł Symulator dźwięku strzelania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Pierścień i różdżka. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024