• Čeština
  • English
  • Română
  • Српски језик
  • Srbski
  • Русский
  • Español
  • Türkçe
  • Bahasa Indonesia
  • Bosanski
  • Hrvatski
  • македонски јазик
  • Slovenščina
  • Ελληνικά

Protočne turbine

Protočne turbine uvek su individualno prilagođene radnim uslovima lokaliteta (pad/protok).

”Jednostavan princip” bio je moto pri razvoju protočne turbine, koja je projektovana za pouzdani trajni rad tokom nekoliko decenija i može se koristiti bez specijalnih sredstava i alata za održavanje. I lica koja nisu stručnjaci mogu je montirati i pokrenuti njen rad.

Oblast primene turbine

  • Visina pada: H = 5… 200 m
  • Protok: Q = 0,03… 16 m³/s
  • Snaga: N = 10… 7 000 kW

Princip rada protočne turbine

Protočna turbina je radijalna, blago reakciona turbina, sa tangencijalnim rasporedom lopatica obrtnog kola, sa horizontalnim vratilom. Prema specifičnim obrtajima spada među sporohodne turbine. Razvodni sistem usmerava vodni mlaz tako, da kroz venac lopatica ulazi u unutrašnji prostor obrtnog kola i dalje nastavlja kroz drugi protok sa unutrašnje strane obrtnog kola napolje do kućišta turbine. Iz kućišta turbine voda otiče ili slobodno, ili sifonom u odvod ispod turbine.

Sl.1: Horizontalni dotok
Sl.2: Vertikalni dotok

U praksi ovakav tok vode u obrtnom kolu obezbeđuje efekat samočišćenja. Nečistoće koje pri ulasku vode u obrtno kolo upadnu među lopatice, pod dejstvom centrifugalne sile i protoka vode izbacuju se nakon polovine svakog obrtaja ponovo napolje van prostora obrtnog kola i odlaze u odvod.

Ukoliko je količina vode u vodnom toku promenljiva, protočna turbina se konstruiše kao dvokomorna. Standardna raspodela dovodnih komora je u odnosu 1:2. Uža komora prima mali protok vode, a šira komora srednji protok. Obe komore zajedno primaju pun protok. Takvom raspodelom količina vode iskorišćena je u rasponu punog protoka sa optimalnim učinkom sve do njegove 1/6. Protočne turbine na ovaj način veoma efikasno, sa učinkom preko 80% iskorišćavaju i veoma promenljive protoke reka.

Efikasnost turbine

Sl.3: Grafikon učinka protočne turbine sastavljen od 3 krive učinka pri regulaciji podeljenim klapnama u odnosu 1:2, u poređenju sa Fransisovom turbinom.
Ukupni učinak protočnih turbina kod malih padova i snage u celom obimu protoka dostiže 84 %. Srednje i veće turbine na višim padovima dostižu učinak i do 87%.

Slika 3 pokazuje prednosti protočne turbine u slučaju delimičnog opterećenja. Rečni tokovi često imaju po nekoliko meseci godišnje veoma male protoke. Mogućnost proizvodnje električne energije u tim mesecima zavisi od stepena učinka određene turbine. Turbine sa visokim vršnim stepenom učinka, ali manjom efikasnošću pri nižim protocima vode, dostižu na mestima sa promenljivim protokom vode manju godišnju proizvodnju nego turbine sa pravolinijskom krivom učinka.

Razvodni sistem

U dvokomornoj protočnoj turbini vodu usmeravaju dve izbalansirane, profilisane regulacione klapne. Oni dele vodni mlaz, ujednačavaju ga i omogućuju da bez udara uđe u obrtno kolo – nezavisno od širine komora. Obe regulacione klapne su precizno montirane u kućište turbine i pri manjim padovima mogu služiti i za zatvaranje turbine. Tada nije potrebno koristiti armaturu za zatvaranje između cevovoda pod pritiskom i turbine. Obe regulacione klapne nezavisno jedna od druge imaju produžena ramena na kojima je postavljena automatska ili ručna regulacija. Regulacione klapne smeštene su u samomazajućim ležištima i ne zahtevaju nikakvo održavanje. Dodavanjem tegova na krajeve ramena postiže se mogućnost gravitacionog, hitnog zatvaranja turbine u slučaju njenog prekida rada.

Kućište turbine

Kućište protočne turbine proizvedeno je od konstrukcijskog čelika, veoma je robusno, otporno na udare i mraz.

Sl.4: Konstrukcija dvokomorne protočne turbine

Obrtno kolo

Najvažniji deo turbine je obrtno kolo. Ono se sastoji od lopatica koje su proizvedene prema proverenom postupku od vučenog, profilisanog čelika. Obostrano su smeštene u krajnje diskove i zavarene, po specijalnom postupku, sa unutrašnjim diskovima obrtnog kola. Prema veličini obrtno kolo može imati do 37 lopatica. Linearno postavljene lopatice stvaraju samo neznatnu osovinsku silu, tako da nije potrebno ugrađivati ojačane aksijalne ležajeve koji zahtevaju složeno pričvršćivanje i mazanje. Kod obrtnih kola veće širine lopatice su višestruko poduprte umetnutim diskovima. Obrtna kola se pre konačne montaže turbine pažljivo balansiraju i prolaze kroz defektoskopsku kontrolu.

Ležajevi

Protočne turbine opremljene su standardizovanim, sferičnim, valjkastim ležajevima, koji imaju neosporne prednosti, kao što je mala sila trenja i lako održavanje. Konstrukcija kućišta ležajeva sprečava da voda procuri do ležajeva i svaki kontakt maziva sa radnom vodom. To je ključna osobina patentirane konstrukcije kućišta ležajeva naše protočne turbine. Obrtno kolo ujedno je, zahvaljujući poziciji ležajeva, centrirano u kućištu turbine. To praktično tehničko rešenje dopunjuju zaptivni elementi koji ne zahtevaju nikakvo drugo održavanje osim jednogodišnje zamene maziva. Primenjeno tehničko rešenje omogućava jednostavnu zamenu obrtnog kola bez potrebe demontiranja cele turbine.

Sifon i odvodni cevovod

Prema svom principu rada protočna turbina funkcioniše sa slobodnim vodnim padom. U oblasti srednjih i nižih padova ipak je potreban sifon. On služi da mašinski deo bude zaštićen od poplava i istovremeno da se bez gubitaka iskoristi čitava visina pada. Kod turbine sa slobodnim oticanjem vode vodeni kovitlac mora biti u sifonu pod kontrolom. To obezbeđuje ventil za podešavanje koji utiče na podpritisak u kućištu turbine. Na taj način turbine sa usisnom visinom 1 – 3 m optimalno su iskorišćene, a da ne postoji opasnost od nastanka kavitacije. Osim toga, korišćenje usisnog cevovoda kao čeličnog kolektorskog cevovoda bitno smanjuje troškove za donju izgradnju kod niskih padova, čime mnogi problematični projekti postaju cenovno povoljni.

Radne osobine

Kod protočnih turbina naše konstrukcije ne dolazi do kavitacije, na osnovu čega otpada potreba da obrtno kolo bude smešteno ispod nivoa donje vode i s tim povezana skupa izgradnja i mogući problemi u radu turbine.

Za padove do 90 m u proizvodnji se koristi standardni, konstrukcijski čelik. Za padove od 90 do120 m obrtno kolo isporučuje se od legiranog nerđajućeg čelika. Kod padova preko 120 m cela turbina, zajedno sa kućištem i cevovodom, je od nerđajućeg materijala.

Obrtaji protočnih turbina pri radu van električne mreže uglavnom su 2,3 puta veći od nominalnih obrtaja. To omogućuje korišćenje serijski proizvedenih generatora.

Ekonomska opravdanost

Sve veći pozitivan odnos ljudi prema životnoj sredini podrazumeva idealno korišćenje prirodnih resursa bez ugrožavanja životne sredine, napr. proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora. Izgradnja hidroelektrana ograničena je, međutim, sledećim bitnim faktorima: visokim investicionim troškovima povezanim sa projektovanjem i planiranjem, konstruisanjem, kao i realizacijom mašinskog postrojenja.

Inženjeri i konstruktori turbini stoga su pokušavali da smanje ukupne troškove standardizovanjem hidro turbina. Ta varijanta moguća je za velike turbine, ali kod malih hidro turbina dovodi do problema u vezi sa projektovanim padom i rasponom promenljivosti godišnjeg protoka vode.

 

Protočne turbine naše konstrukcije sastoje se od standardizovanih pojedinačnih komponenti koje su prema zahtevu – t.j. prema količini vode i visini pada svakog lokaliteta – konfigurisane po želji kupca kao celo postrojenje. Taj sistem slagalice omogućuje cenovno povoljno rešenje uz istovremeno obezbeđivanje svih funkcija utvrđenih projektom.

Protočne turbine ističu se dugogodišnjim vekom trajanja, pri čemu nije potrebno nikakvo posebno održavanje. Tokom rada nije potrebno obezbediti skupe i složene rezervne delove. Eventualna popravka uglavnom je moguća direktno na mestu instaliranja turbine. Specifičnu prednost protočnih turbina predstavlja mogućnost njihovog korišćenja u gravitacionim sistemima sa pijaćom vodom, i to kod veoma dugih cevovoda, pri čemu u radu ne izazivaju nepoželjne hidrauličke udare i na taj način ne ugrožavaju kvalitet pijaće vode. Naša firma je to puno puta uspešno dokazala u mnogim zemljama širom sveta.