| POWRÓT | |||||
|
Turbiny Kaplana |
|||||
|
Turbiny Kapłana (a zwłaszcza ich wirniki z przestawnymi łopatkami) stanowią obecnie wyposażenie niemal wszystkich nowo budowanych elektrowni, przy spadach od najniższych aż do kilkunastu metrów. W przypadku dużych elektrowni granica stosowalności turbin Kapłana jest nawet wyższa. Ich zalety w porównaniu z turbinami Francisa to zachowanie dużej sprawności nawet przy znacznych wahaniach spadu i przełyku, duża prędkość obrotowa pozwalająca na stosowanie zarówno jednostopniowej przekładni, jak i na bezpośredni napęd generatora oraz większy przełyk przy tej samej średnicy. Dopiero przy spadach powyżej 8-10 m (dla małych turbin) ujawnia się mankament w postaci erozji kawitacyjncj zmuszającej do kosztownego wiązań, w których turbina, przekładnia i generator pozostają osobnymi urządzeniami, układ elektrowni przypomina siłownie z turbinami Francisa. Przykłady takich rozwiązań z turbiną pionową i poziomą pokazano na rys. 2. |
|||||
|
Rys.1. Rozwiązanie MEW z turbinami Kapłana w komorach otwartych (ĆKD Rlansko): a) z turbiną pionową, b) z turbiną poziomą, 1- turbina Kapłana. 2 - przekładnia kątowa zębata, 3 - koło zamachowe, 4 - prądnica, 5 - kraty wlotowe, 6 -zamknięcie remontowo-awaryjne, 7 - wnęki zamknięcia remontowego rury ssącej, 8 - przekładnia pasowa, 9 - regulator turbiny.
|
|||||
|
Są to urządzenia produkcji zakładów ĆKD Blansko o średnicy wirnika 630-1000 mm, spadach 2-10m przełykach nominalnych 0,5-6 m/s, mocy 6-300 kW. Łopatki wirnika są przestawiane przy użyciu mechanizmu ręcznego podczas postoju maszyny, regulator automatyczny zaś steraje łopatkami kierownicy. Na rys. 1a (elektrownia z turbiną pionową) pokazano zakrzywioną betonową rurę ssącą, można jednak stosować pionową rurę stożkową o ile będzie możliwe wykonanie odpowiednio głębokiej komory odpływowej. Zamiast przestarzałej przekładni z zębami drewnianymi pokazano nowszą przekładnię stalowa, zawierającą również łożysko oporowe turbiny. Turbiny Kapłana mogą być stosowane w miejsce turbin Francisa w przypadku modernizowania starych elektrowni wodnych. Ponieważ wymagają one jednak dłuższych i głębszych rur ssących, które trudno pomieścić w starej konstrukcji budynku, można zastosować układ lewarowy. Polega to na wzniesieniu turbiny ponad dno komory, tak że rura ssąca mieści się pod nią bez poważniejszych rozkuć płyty dennej budynku. Aby jednocześnie umknąć dostawania się powietrza do turbiny umieszczonej wysoko należy doprowadzić do całkowitego wypełnienia komory wodą aż pod jej strop, przy czym w górnej części komory wystąpi wówczas podciśnienie. Wymaga to odpowiedniego ukształtowania wlotu do komory i przebudowy stropu komory, w celu wzmocnienia jego wytrzymałości. Mimo znacznego zakresu przeróbek, oszczędność z powodu uniknięcia kosztownych prac w obrębie fundamentów jest godna uwagi. Koncepcję podobnie zmodernizowanej elektrowni w miejscowości Leszno Górne na Bobrze przedstawiono na rys. 2. Zawiera ona turbinę Kapłana o średnicy wirnika 1,8 m, wg projektu Katedry Turbin Wodnych i Pomp Politechniki Gdańskiej (przewidywany wykonawca – Dozamet Nowa Sól) i prądnicę synchroniczną o prędkości obrotowej 150 obr/min produkcji Zakładów Dolmel. Moc elektrowni wynosi 200kW przy spadzie 2,9 m i przełyku 11 m3/s. Przed planowaną modernizacją turbina Francisa z kątową przekładnią o zębach drewnianych dawała moc ok. 150 kW. Rozwiązania z układem lewarowym można także stosować w przypadku nowo wznoszonych obiektów o podobnie małych spadach - w celu uniknięcia bardzo głębokiego posadowienia rury ssącej, wynikającego ze znacznej wysokości turbozespołu.
|
|||||
|
Rys. 2. Mała elektrownia wodna z turbiną Kapłana w komorze lewarowej (ŻRF Gdańsk - DOI,MKI, Wrocław): 1- turbina Kapłana. 2 -łożysko oporowe turrwwespołu, 3 - prądnica. 4 - regulator turbiny, 5 - urządzenie układu chłodzenia łożysk. 6 - kanały kablowe, 7 - zasuwa awaryjna szybkoopadająca, S - napęd hydrauliczny zasuwy, 9 - kraty wlotowe, 10 - czyszczarka krat, II - instalacja , 17 - wnęki zamknięcia remontowego rury ssącej. 13 - luk montażowy |
|||||
