Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Turbiny wodne - Strona 4

 

Największy zakres regulacji (przy stałej prędkości obrotowej) mają turbiny Kaplana i o przepływie poprzecznym (z regulacją przełyku za pomocą dzielonej po szerokości, jednołopatkowej kierownicy lub przysłony obrotowej) Q t= 0,2 Qtmax do Qtmax. Natomiast mniejszy zakres maja turbiny Francisa – Q t = 0,3 Qtmax do Qtmax, a najmniejszy turbiny śmigłowe – Qt = 0,4 Qtmax do Qtmax.

 

W praktyce zakres regulacji jest na ogół węższy. Wynika to z konkretnej konstrukcji turbiny, jej posadowienia, własności regulatorów oraz generatora.

Prędkość obrotowa n i prędkość rozbiegu nr

Najlepiej jest, gdy turbina napędza generator bezpośrednio. W tych warunkach prędkość obrotowa turbiny będzie równa prędkości synchronicznej (dla generatorów synchronicznych) lub nieco wyższa (dla generatorów asynchronicznych). Ze wzrostem prędkości obrotowej rośnie wyróżnik szybkobieżności, maleją gabaryty turbiny, a tym samym mniejsze koszty inwestycyjne, ale zwiększa się wrażliwość na zatykanie turbiny.

 

Dla standardowych wykonań turbin prędkości znamionowe nz wynoszą: turbina śmigłowa nz = 75-100 1/min, turbina Kaplana nz = 75-150 1/min, turbina Francisa nz = 100-500 1/min, a turbina o przepływie poprzecznym nz = 50-1000 1/min.

 

Wyższe prędkości obrotowe dotyczą na ogół wysokich i bardzo wysokich spadów. Ponieważ w mikroelektrowniach wodnych są najczęściej stosowane generatory asynchroniczne (silniki klatkowe w ruchu generatorowym), konieczne jest użycie multiplikatorów.

 

Każdy rodzaj turbiny charakteryzuje się określoną prędkością rozbiegu nr. Jest ona krotnością prędkości obrotowej znamionowej nz i wynosi odpowiednio dla turbin: śmigłowych nr = (2-2.4)nz, Kaplana nr = (2,8-3,2)nz, Francisa nr = (1,8-2,2)nz, a dla turbin o przepływie poprzecznym nr = (1,8-2)nz.

 

Wyższe prędkości obrotowe (znamionowe i rozbiegu) podnoszą koszty hydrogeneratora ze względu na konieczne wzmocnienia konstrukcyjne (turbiny, przekładni i generatora) oraz zainstalowanie odpowiednich regulatorów do zabezpieczenia układu.

Sprawność ηt

Sprawności turbin stosowanych w małej energetyce wodnej wynoszą odpowiednio1: turbina Francisa ηt = 84 do 90%, turbina Kaplana i śmigłowa ηt = 84 do 90%, turbina o przepływie poprzecznym ηt = 78 do 84%. Sprawność turbiny zależy od jej wielkości (przełyku znamionowego). Na rysunku  przedstawiono zmianę sprawności w zakresie małych przełyków dla turbin o wysokim standardzie wykonania (krzywa a) i średnim standardzie wykonania (krzywa b).

 

W warunkach zmiennych przepływów ważna jest nie tylko wartość sprawności w znamionowym punkcie pracy, ale również zależność sprawności od przełyku (rys. 2). Wykresy opracowano na podstawie danych literaturowych3, 4 oraz badań własnych3. Płaskie charakterystyki są korzystniejsze – umożliwiają eksploatację turbiny z wysoką sprawnością w szerokim zakresie przepływów.

Własności kawitacyjne