Ковшовая турбина. Турбина гэсГидротурбиныПроект ГЭС разрабатывается на основе топографо-геодезическихиинженерно-геологическихизысканий. Используются многолетние наблюдения за гидрологическим режимом реки: расходами, уровнями, ледовым режимом. Напор на гидроузлеНГЭС равен разности уровней воды верхнего и нижнего бьефов. ПриНГЭС < 25 м станцию относят к низконапорным. Напор блока (гидроагрегата) представляет собой разность удельных потенциальных энергий на входе и выходе из гидротурбины и определяется из выражения
где ∆hкин – потери кинетической энергии в водоподводящих и водоотводящих сооружениях плотины. Согласно гидравлике эти потери пропорциональны квадрату скорости воды (и, следовательно, квадрату расхода). На низконапорных плотинах сНГЭС = 6…8 м напор блока может уменьшаться на 10…15% только за счет сороудерживающих решеток. Расход воды в водохранилище (верхнем бьефе) зависит не только от расхода через плотину, но также от водозабора на нужды водоснабжения, ирригации, от осадков, испарения, фильтрации, льдообразования. Расход в нижнем бьефе зависит от расхода через турбины, холостых сбросов, фильтрации. Преобразование потенциальной энергии воды гидроузла в механическую энергию, передаваемую электрогенератору, происходит в гидротурбинах. Ведущая роль в создании и развитии гидротурбин большой мощности в России принадлежит Ленинградскому металлическому заводу. Ленинградскими учеными и инженерами разработаны уникальные турбоагрегаты, превосходящие мировой уровень. Турбинами, выпущенными на ЛМЗ, оборудованы почти все российские и многие иностранные крупные ГЭС. При работе гидротурбины имеют место потери энергии. Гидравлические потери связаны с вязким трением и вихреобразованием при течении воды через турбину. Объемные потери обусловлены перетеканием некоторого объема жидкости через зазоры между лопастями турбины и стенками статора агрегата. Механические потери связаны с трением в подшипниках. Суммарные потери мощности учитываются коэффициентом полезного действия гидротурбины ηт в выражении (1.1). Для современных турбин характерны значенияηт = 0,85…0,9. Для низконапорных, в том числе малых, ГЭС оптимальными являются гидротурбины пропеллерного типа с горизонтальным валом. На рис. 1.3 представлен схематически гидроагрегат для микроГЭС на мощность от 7 до 50 кВт, напоры от 3 до 10 м, расходы воды от 0,3 до 0,9 м3/с. Гидроагрегаты такого типа размещаются в теле плотины без заглубления, что снижает стоимость строительства ГЭС. Габариты горизонтальных турбин меньше, чем вертикальных. Для малых ГЭС с невысокими плотинами научнопроизводственным объединением «Ранд» и АОЗТ «МНТО ИНСЭТ» (С.- studfiles.net Саяно-Шушенская ГЭС - Вадим МахоровСаяно-Шушенская ГЭС — крупнейшая по установленной мощности электростанция России, 7-я — среди ныне действующих гидроэлектростанций в мире. Подробнее об этом уникальном сооружении можете почитать под катом.1. Вечерняя подсветка на СШГЭС Ездил я туда зимой по приглашению от "РусГидро". Основной целью поездки был виртуальный тур по станции, как я делал уже на Новосибирской ГЭС. Тур получился в разы круче, во-первых станция намного интереснее и больше, а во-вторых в туре есть справки, больше точек просмотра, есть дневная и ночная панорамы станции и тд. Но, к сожалению, тур на данный момент не удалось согласовать со службой безопасности станции и я не знаю, удастся ли вообще это сделать, остаётся надеяться на лучшее. Но не будем о плохом. Если панорамы и нельзя показывать, то у меня хотя бы есть фотографии с тех же самых мест, где я делал сферы, и не только. Саяно-Шушенская ГЭС расположена рядом с посёлком Черемушки (недалеко от города Саяногорск) в Республике Хакасия. СШГЭС является первой в каскаде енисейских гидроэлектростанций. Установленная мощность СШГЭС — 6400 МВт, среднегодовая выработка — 22,8 млрд кВтч электроэнергии. 2. Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует бетонная арочно-гравитационная плотина — уникальное по размерам и сложности возведения гидротехническое сооружение.Конструкция высоконапорной арочно-гравитационной плотины не имеет аналогов в мировой и отечественной практике. Высота сооружения 245 м, длина по гребню 1074,4 м, ширина по основанию - 105,7 м и по гребню — 25 м. В плане она имеет вид круговой арки радиусом 600 м с центральным углом 102 градуса. Плотина СШГЭС входит в десятку самых высоких плотин мира. (Плотина в Швейцарии чуть по-выше, о которой я тоже писал в ЖЖ)3.Устойчивость и прочность плотины под напором воды (около 30 млн. тонн) обеспечивается и за счет собственного веса (примерно на 60%) и путем передачи гидростатической нагрузки на скальные берега (на 40%). Плотина врезана в скальные берега на глубину до 15 м. Сопряжение плотины с основанием в русле произведено врезкой до прочной скалы на глубину до 5 м. 5.6. Эксплуатационный водосброс СШГЭС. Эксплуатационный водосброс предназначен для сброса избыточного притока воды в половодье и паводки, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище. Максимальная пропускная способность эксплуатационного водосброса при нормальном подпорном уровне (НПУ — 539 м) составляет 11700 м³/сек.Водосброс имеет 11 отверстий, которые заглублены на 60 м от НПУ и 11 водосбросных каналов, состоящих из закрытого участка и открытого лотка, которые проходят по низовой грани плотины. Водосбросы оборудованы основными и ремонтными затворами. Четырехметровые носки-трамплины завершают водосбросы, на сходе с них скорость воды достигает 55 м/с. 7. Водохранилище СШГЭСПлотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище сезонного регулирования полным объёмом 31,34 км³, полезным объёмом 15,34 км³, длиной 320 км и площадью 621 км².Строительство дополнительного берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС было продиктовано необходимостью повышения надежности и безопасности гидротехнических сооружений станции. Сооружение позволяет осуществить дополнительный пропуск расходов до 4000 куб.м/сек (основный пропуск расходов осуществляется через эксплуатационный водосброс и водопропускные тракты гидроагрегатов) и, тем самым, снизить нагрузку на эксплуатационный водосброс станции и обеспечить щадящий режим в водобойном колодце. Береговой водосброс предназначен для пропуска экстремальных паводков и паводков редкой повторяемости. В случае рядовых паводков использования берегового водосброса не предполагается. 10. На фотографии можно увидеть расположение берегового водосброса, относительно самой станции 11. Турбинные водоводы СШГЭС Турбиннный водовод - напорный трубопровод, подводящий воду к турбинам гидроэлектростанции. На Саяно-Шушенской ГЭС водоводы сталежелезобетонные. Внутренний диаметр 7,5 м; толщина железобетонной облицовки — 1,5 м. 12.13. Трансформаторная площадка 14. Трансформаторы Силовые трансформаторы Запорожского трансформаторного завода повышают напряжение генератора 15,75 кВ до напряжения 500 кВ, на котором электроэнергия передаётся в энергосистему с распределительного устройства. Всего трансформаторов 15 шт. Это 5 групп по 3 фазы. Каждая группа рассчитана на 2 гидроагрегата (1-2, 3-4, 5-6 и т.д.)Габариты каждого трансформатора: длина - 8,66 м, ширина - 3,61 м, высота - 5,05м; масса - 235 тонн. 15. Машинный залВ здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров — от 175 до 220 м). Номинальная частота вращения гидротурбины — 142,8 об/мин, максимальный расход воды через турбину — 358 м³/с, КПД турбины в оптимальной зоне — около 96%, общая масса оборудования гидротурбины — 1440 т.Гидроагрегат состоит из двух независимых частей: гидротурбины и гидрогенератора соединённых валом. В шахте турбины мы можем видеть и то и другое. Под ногами находится турбина, над головой генератор, в центре видно вращающийся вал. Прямо под железным полом находятся сервомоторы, которые приводят в движение лопатки направляющего аппарата, регулирующие количество воды поступающее на рабочее колесо турбины. 23. Вал24. 25. Ещё ниже. Спиральная камера. Спиральная камера предназначена для подвода воды к направляющему аппарату турбины. Особая форма камеры с уменьшающимися сечениями служит для равномерного распределения потока по всей окружности статора. 26. Сопряжение спиральной камеры с турбинным водоводом. Диаметр здесь 7.5 м. Это больше, чем в стандартном тоннеле метро.27. Ещё ниже. Рабочее колесо турбины. Вес колеса - 145 тонн, диаметр — 6,77 м. 28. И наконец мы в самом низу. Отсасывающая изогнутая труба, которая выводит воду на поверхность в нижний бьеф.29. Центральный пульт управления 30. Вернёмся к видам на станцию 31. 32. the end Спасибо "РусГидро" за приглашение и организацию съемок! dedmaxopka.livejournal.com Гидротурбинное
 Расход воды через турбину при номинальной мощности и расчетном напоре составляет 357,22 м3/с, а скорость вращения - 142,8 об/мин. Направляющий аппарат гидротурбины состоит из 20 профилированных лопаток, изготовленных из нержавеющей стали. Поворотом лопаток направляющего аппарата обеспечивается необходимое изменения расхода воды через турбину и наилучшее направление потока воды для обтекания лопастей рабочего колеса. К особенностям новых гидротурбин относятся:
www.sshges.rushydro.ru Основы гидроэнергетики. Поворотно-лопастные турбины - Rushydro rocksПродолжая разговор о типах гидротурбин, сегодня мы познакомимся со второй по распространенности их разновидностью – поворотно-лопастными турбинами. Этот тип турбин наиболее эффективен при относительно небольших напорах – от 10 до 40 м; на более низких напорах используются также поворотно-лопастные турбины, но с горизонтальным валом (о них мы поговорим отдельно), на более высоких – радиально-осевые и диагональные турбины. Рабочее колесо поворотно-лопастной турбины. Фото отсюда Поворотно-лопастные турбины относительно молоды – им не исполнилось и ста лет. К началу 20 века, в мире использовались два типа гидротурбин: ковшовые на сверхвысоких напорах и радиально-осевые во всех остальных случаях. В то же время, радиально-осевые турбины, рассчитанные на небольшие напоры, имеют очень большие размеры и массу, а соответственно – и стоимость. Поисками более эффективных турбин занимались многие ученые, но успех пришел к австрийскому инженеру Виктору Каплану, запатентовавшему в 1912 году поворотно-лопастную турбину. Впрочем, на отработку технологии потребовалось еще 10 лет – первая турбина этого типа была установлена на ГЭС в 1922 году. Во всем мире эти турбины называют «Турбины Каплана». Виктор Каплан и его изобретение. Фото отсюда Конструктивно, поворотно-лопастная турбина сильно отличается от радиально-осевой. По своей форме, она очень напоминает гребной винт:Фото отсюда Особенностью турбины, обусловившей ее название, является возможность разворота лопастей (которых, к слову, может быть от 3 до 8 штук). Механизм разворота размещается во втулке рабочего колеса и приводится в действие давлением масла: Поворот лопастей на оптимальный угол позволяет турбине сохранять высокий КПД при изменении напора. В то же время, возможности поворотно-лопастных турбин ограничены – при высоких напорах они теряют свою эффективность вследствие развития кавитации. Максимальные реализованные напоры составляют порядка 80 м.Модель рабочего колеса Серебрянской ГЭС-1, расчетный напор 75 м. Фото отсюда Иногда используются турбины с зафиксированными лопастями, которые называют пропеллерными. Такие турбины существенно дешевле в производстве, но эффективны лишь при одном напоре. Соответственно, используются они относительно редко, например в сильно зарегулированных реках или на деривационных ГЭС без водохранилищ (например, построенных на перепадах по трассам каналов). Рабочее колесо пропеллерной турбины. Фото отсюда Еще одна редко встречающаяся разновидность поворотно-лопастной турбины – так называемая двухперовая турбина, у которой не одно перо лопасти, а два:В России таких турбин нет, они установлены на Капчагайской ГЭС в Казахстане. Размеры рабочих колес поворотно-лопастных турбин, особенно работающих одновременно на небольших напорах и больших расходах, могут быть очень велики. Так, рабочие колеса турбин Саратовской ГЭС при мощности в 60 МВт и напоре 9,7 м имеют диаметр 10,3 м. Монтаж гидротурбины Саратовской ГЭС. Фото отсюда В нашей стране развитию поворотно-лопастных турбин уделялось большое внимание. Первые турбины этого типа были установлены на Нижнесвирской ГЭС в 1933 году, и кстати две из них работают до сих пор. Турбины позднее построенных Угличской и Жигулевской ГЭС на момент их пуска были крупнейшими в мире. Турбина Жигулевской ГЭС. Фото отсюда Одними из крупнейших в мире поворотно-лопастными турбинами являются турбины сербско-румынской ГЭС Джердап I на Дунае, изготовленные на Ленинградском металлическом заводе. Их мощность составляет около 200 МВт.ГЭС Джердап I. Фото отсюда Ну а крупнейшие в мире турбины этого типа установлены на ГЭС Токома на р.Карони, Венесуэла. Их мощность – 235 МВт (мощность генератора – 216 МВт). На фотографии – обработка лопасти турбины этой ГЭС. Фото отсюда А вот на малых ГЭС поворотно-лопастные турбины применяют не так часто, вместо них используют пропеллерные турбины. rushydro.livejournal.com Малая гэс с активной турбинойГЭС предназначена для выработки электроэнергии, используя поток ручья или реки. ГЭС включает плотину водозабора, конус водозабора, напорный водовод, активную турбину (АК), генератор тока с приводом. Конус (К) водозабора выполнен только в горизонтальной плоскости, вход в донный водосброс и вход в К водовода располагаются в одной плоскости и над ними на гребне плотины водозабора установлено теплое помещение, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, располагается перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена на величину промерзания водохранилища. АК выполнена в виде диска с ковшами в виде улиток. Каждое сопло напорного водовода выполнено в виде К, связанного с задвижкой напорного водовода через промежуточное звено водовода. В качестве тормозной системы для стабилизации числа оборотов AT применен дополнительный генератор постоянного тока, вал которого связан с валом основного генератора (ОГ) и на обмотку возбуждения которого через диодный мост подается ток из трехфазной сети ОГ. Кроме того, в схеме управления обмоткой возбуждения ОГ применен реостат, управляемый центробежным толкателем, например системы Уатта, вал которого также связан с валом ОГ. Конструкция ГЭС обеспечивает увеличение мощности и постоянство частоты тока. 4 ил.
Изобретение относится к гидростроительству и может быть применено при строительстве малых ГЭС в любой местности. Известны малые ГЭС (Патент №2162914/13 С2, заявка №98117019/1300 от 08.09.98 г.), у которых основным сооружением является деривационный канал, выполненный в виде напорного водовода. В конце водовода устанавливается активная турбина. Для ГЭС небольшой мощности установка активных турбин, вместо реактивных, предпочтительна, так как активные турбины, по сравнению с реактивными, имеют более высокий гидравлический к.п.д. и при их использовании проще решается проблема гидравлического удара в трубах водовода при резком изменении нагрузок на генератор тока. Активная турбина по патенту №2162914 выполнена в виде колеса, по ободу которого закреплены, с возможностью поворота вокруг оси своего крепления, ковши. Каждый ковш выполнен в виде двух соединенных вместе расходящихся под углом гнутых желобов. Кроме выбора типа турбин для малых ГЭС существенной проблемой для них, не зависимо от того какой тип турбин в них применен, является проблема удержания постоянного числа оборотов генератора при постоянно меняющихся скоростном напоре и нагрузках на генератор от потребителя тока. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Бесплотинная Гидроэлектростанция» по патенту №2173745/13 С2, по заявке №98123023/13 от 18.12.98 г., Авторы Г.Г.Ушаков и др. По этому изобретению ГЭС имеет активную турбину, по ободу которой закреплены лопатки, выполненные в виде ковшей, генератор и механизм редуцирования оборотов рабочего колеса турбины к оборотам генератора, в котором установлен механизм искусственного торможения вала генератора, выполненный в виде управляемой гидродинамической муфты, одна крыльчатка которой жестко закреплена на валу генератора, а вторая крыльчатка закреплена на этом валу подвижно в осевом направлении с возможностью изменения зазора между чашками крыльчаток муфты для регулирования величины тормозного момента на валу генератора от нуля до значения максимального крутящего момента. Цель изобретения - повышение мощности малых ГЭС и обеспечение постоянства частоты тока при изменении нагрузок на генератор от потребителя тока и изменениях скоростного режима в водоводах станции. Поставленная цель достигается тем, что в малой ГЭС с активной турбиной, включающей в себя плотину водозабора, конус водозабора, напорный водовод, активную турбину, генератор тока с приводом, согласно изобретению конус водозабора выполнен конусом только в горизонтальной плоскости, вход в донный водосброс и вход в конус водозабора располагаются в одной плоскости и над ними на гребне плотины водозабора установлено теплое помещение, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, располагается перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена на величину промерзания водохранилища, а активная турбина выполнена в виде диска, жестко закрепленного на валу турбины, по обеим сторонам которого, по его периферии закреплены ковши, выполненные в виде улиток, закручивающих падающую на них струю воды из сопел напорного водовода таким образом, чтобы отработанная струя воды падала мимо основной струи, каждое сопло напорного водовода выполнено в виде конуса, связанного с задвижкой напорного водовода через промежуточное звено водовода, а в качестве тормозной системы для стабилизации числа оборотов колеса турбины и, следовательно, частоты тока при изменяющихся в процессе работы станции параметрах напора и нагрузок на генератор от потребителей тока применен дополнительный генератор постоянного тока, вал которого жестко связан с валом основного генератора и на обмотку возбуждения которого через диодный мост подается ток из основной трехфазной сети основного генератора, кроме того, в схеме управления обмоткой возбуждения основного генератора применен реостат, предназначенный для изменения силы тока в его обмотке возбуждения, управляемый центробежным толкателем, например, системы Уатта, вал которого также связан с валом основного генератора. На Фиг.1 показан общий вид Малой ГЭС с активной турбиной. (Вид сбоку) На Фиг.2 показан общий вид Малой ГЭС с активной турбиной. (Вид в плане). На Фиг.3 показан путь движения струи воды в лопастях турбины.(Вид сбоку). На Фиг.4 показан путь движения струи воды в лопастях турбины. (Вид сбоку). Малая ГЭС с активной турбиной включает в себя плотину водозабора 1, конус водозабора 3, его затвор 2, напорный водовод 4, задвижку 5, промежуточное звено водовода 6, сопло 7 и активную турбину 8. Турбина 8 смонтирована в кожухе 9 и закрыта крышкой 10. Струя воды из напорного водовода 4 подается через задвижку 5 на лопасти турбины 8 через сопла 7. Турбина 8 муфтой 11 соединена с валом редуктора 12, на концах быстроходного вала которого с одной стороны через муфту крепится вал основного генератора 13, вырабатывающего переменный ток, с другой стороны - вал вспомогательного генератора, например генератора постоянного тока 14. Вал редуктора 12, в данном случае через вариатор 15, связан с валом центробежного толкателя, например, системы Уатта 16, толкатель которого связан с бегунком реостата, встроенного в систему возбуждения основного генератора. Таким образом число оборотов быстроходного вала редуктора 12 контролируется центробежным толкателем 16 и величиной тормозного момента на валу дополнительного, тормозного генератора 14. В связи с тем, что центробежный толкатель, в силу своих конструктивных особенностей, может следить за изменением частоты оборотов турбины только при резких и значительных колебаниях нагрузки, для плавного и мгновенного торможения колеса турбины, при незначительных изменениях в нагрузке потребителей тока, предусмотрен дополнительный тормозной генератор, причем генератор постоянного тока 14, на обмотку возбуждения которого, собранную по независимой схеме, через диодный мост (или мост тиристоров, в станциях большой мощности) с основной, 3-фазной обмотки основного генератора 13 подается постоянный ток, сила которого регулируется встроенным в его схему резистором или реостатом. Хотя сила этого тока может регулироваться, она не влияет на характер ее изменений от нагрузки в сети потребителя тока, а так как тормозной генератор закреплен на одном валу с основным и они оба через редуктор связаны с валом турбины 8, то любое, даже незначительное, изменение силы тока в сети потребителей тока, мгновенно отражается на изменении величины крутящего момента на валу турбины 8. Все это позволяет удерживать число оборотов колеса турбины в широком диапазоне изменений нагрузок в сети потребителей тока. Сама активная турбина 8 представляет собой сплошной диск 19, жестко закрепленный на валу турбины 20, к которому по периферии с обеих сторон приварены ковши 18, по форме напоминающие улитку. На Фиг.3 и 4 показаны схемы движения струи воды в ковше 18 активной турбины 8. Попадая в ковш из сопла 7 водовода 4, она закручивается на 360 градусов и отбрасывается в сторону от основной струи. С тем, чтобы максимально увеличить воздействие струи на турбину, сопло 7 выполнено в виде конуса. С тем, чтобы ГЭС работала устойчиво и в зимнее время, на плотине водозабора 1, над ее затворами, строится теплое помещение 17, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, вынесена перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена в водохранилище на величину промерзания льда. Пространство между стенкой и кромкой плотины остается и поддерживается незамерзающим в течение всего времени с отрицательными температурами воздуха. При работе ГЭС в условиях низких температур ее водовод на всем протяжении утепляется. Плотина 1 имеет кроме конуса водозабора 3 донный водосброс 21 и верхний водослив 22. Обязательное условие - затворы донного водосброса 21 и конуса водозабора 3 должны располагаться в одной вертикальной плоскости. Промежуточное звено водовода 6 служит для быстрой смены сопла 7, что позволяет увеличивать или уменьшать мощность станции в зависимости от объемов воды в ручье или реке, на которой построена ГЭС. Работает Малая ГЭС с активной турбиной следующим образом. С открытием задвижки 5 вода через напорный водовод 4 поступает в сопло 7 и из него попадает на лопасти турбины 8. То, что конус водозабора выполнен конусом только в горизонтальной плоскости, позволяет ГЭС работать на очень низких горизонтах воды и одновременно обеспечивать турбину необходимым количеством воды. Струя воды, попадая в турбину из сопла 7, делится на две равные части, каждая из которых ударяется в свой ковш 18, закручивается и падает мимо основной струи обратно в ручей или водоотводный желоб станции. Турбина 8, вращаясь от напора воды, вращает вал редуктора 12, на концах быстроходных валов которого с одной стороны закреплен вал основного генератора 13, с другой вал тормозного генератора 14 и привод инерционного толкателя 16. Так как привод инерционного толкателя жестко связан с валом турбины, любое изменение числа оборотов турбины сказывается на числе оборотов инерционного толкателя, а следовательно, на положении бегунка реостата, с которым он связан и который встроен в цепь обмотки возбуждения основного генератора. При достижении основным генератором необходимого числа оборотов и частоты тока работа инерционного толкателя переводится в автоматический режим. Кроме этого, при включении или выключении потребителей тока в сети основного генератора автоматически изменяется величина тормозного момента на валу тормозного генератора. При включении потребителей тока тормозной момент на валу тормозного генератора уменьшается, при отключении - увеличивается. Две независимые друг от друга системы изменения силы тока в обмотках возбуждения основного и тормозного генераторов обеспечивают устойчивое поддержание в автоматическом режиме постоянство числа оборотов колеса турбины и частоты тока в широком диапазоне изменений нагрузок в сети потребителей тока. Малая гидроэлектростанция с активной турбиной, включающая в себя плотину водозабора, конус водозабора, напорный водовод, активную турбину, генератор тока с приводом, отличающаяся тем, что конус водозабора выполнен конусом только в горизонтальной плоскости, вход в донный водосброс и вход в конус водовода располагаются в одной плоскости и над ними на гребне плотины водозабора установлено теплое помещение, стенка которого, обращенная в сторону водохранилища, располагается перед плотиной и ее нижняя кромка заглублена на величину промерзания водохранилища, а активная турбина выполнена в виде диска, жестко закрепленного на валу турбины, по обеим сторонам которого по его периферии закреплены ковши, выполненные в виде улиток, закручивающих падающую на них струю воды из сопел напорного водовода таким образом, чтобы отработанная струя воды падала мимо основной струи, каждое сопло напорного водовода выполнено в виде конуса, связанного с задвижкой напорного водовода через промежуточное звено водовода, а в качестве тормозной системы для стабилизации числа оборотов колеса турбины и, следовательно, частоты тока при изменяющихся в процессе работы станции параметрах напора и нагрузок на генератор от потребителей тока применен дополнительный генератор постоянного тока, вал которого жестко связан с валом основного генератора и на обмотку возбуждения которого через диодный мост подается ток из основной, трехфазной сети основного генератора, кроме того, в схеме управления обмоткой возбуждения основного генератора применен реостат, предназначенный для изменения силы тока в его обмотке возбуждения, управляемый центробежным толкателем, например системы Уатта, вал которого также связан с валом основного генератора. www.findpatent.ru Ковшовая турбина - это... Что такое Ковшовая турбина?Устройство вертикальной ковшовой турбины (предоставлено Voith-Siemens) Рабочее колесо ковшовой турбины Установка ковшовой турбины на электростанцииКовшо́вая турби́на (струйно-ковшовая турбина) — активная гидравлическая турбина, используемая при очень больших напорах. За рубежом принято название «турбина Пелтона» (Pelton). Ковшовые турбины конструктивно сильно отличаются от наиболее распространенных реактивных гидротурбин (радиально-осевых, поворотно-лопастных), у которых рабочее колесо находится в потоке воды. В ковшовых турбинах вода подается через сопла по касательной к окружности, проходящей через середину ковша. При этом вода, проходя через сопло, формирует струю, летящую с большой скоростью и ударяющую о лопатку турбины, после чего колесо проворачивается, совершая работу. После отклонения одной лопатки под струю подставляется другая. Процесс использования энергии струи происходит при атмосферном давлении, а производство энергии осуществляется только за счет кинетической энергии воды. Лопатки турбины имеют двояковогнутую форму с острым лезвием посередине; задача лезвия — разделять струю воды с целью лучшего использования энергии и предотвращения быстрого разрушения лопаток. На рабочем колесе может быть установлено до 40 лопаток. Рабочее колесо с лопатками может быть установлено как на горизонтальном, так и на вертикальном валу[1],[2]. При горизонтальном расположении вала, к каждому рабочему колесу может подводиться до двух форсунок; поскольку пропускная способность каждой форсунки ограничена, при больших расходах воды применяют установку на одном валу двух рабочих колес либо используют вертикальную турбину. К последней может подводиться до шести форсунок. Скорость потока воды из форсунок зависит от напора и может достигать значительных величин, порядка 500—600 км/ч. Скорость вращения турбины также весьма велика, до 3000 об.мин. Патент на ковшовую турбину был выдан американскому инженеру А. Пелтону в 1889 году[3]. Ковшовые гидротурбины применяются при напорах более 200 метров (чаще всего 300—500 метров и более), при расходах до 100 м³/с. Мощность наиболее крупных ковшовых турбин может достигать 200—250 МВт и более. При напорах до 700 метров ковшовые турбины конкурируют с радиально-осевыми, при бо́льших напорах их использование безальтернативно[4]. Как правило, ГЭС с ковшовыми турбинами построены по деривационной схеме, поскольку получить столь значительные напоры при помощи плотины проблематично. Ковшовые турбины очень часто применяются на малых ГЭС, сооружаемых на небольших реках с большими падениями в горных районах. Преимуществами ковшовых турбин является возможность использования очень больших напоров, а также небольших расходов воды. Недостатки турбины — неэффективность при небольших напорах, невозможность использования как насоса, высокие требования к качеству подаваемой воды (различные включения, такие как песок, вызывают быстрый износ турбины). Крупнейшие в мире ковшовые турбины установлены на швейцарской ГЭС Bieudron, их мощность составляет 423 МВт. Эта же ГЭС является мировым рекордсменом по напору на гидроагрегатах, составляющему 1 869 м. До ввода этой ГЭС в 1998 году, в течение 40 лет первенство по напору принадлежало австрийской ГЭС Рейсек (Reißeck) — 1773 м. ГЭС России с ковшовыми гидротурбинамиВ практике российского гидроэнергостроительства ковшовые турбины пока не нашли широкого применения по причине существовавшей ориентации на строительство преимущественно низко- и средненапорных ГЭС. В настоящее время, построены пять малых ГЭС с ковшовыми турбинами, ещё одна крупная и одна малая ГЭС находятся в стадии строительства.
Применение ковшовых турбин также планируется в проектах малых ГЭС Адыр-Су, каскада ГЭС Адыл-Су, Карасу ГЭС. ГЭС Казахстана с ковшовыми турбинами
ГЭС Армении с ковшовыми турбинами
ГЭС Грузии с ковшовыми турбинами
См. такжеПримечанияdic.academic.ru Высоконапорные ковшовые турбины гидроэлектростанцииПри напорах потока воды более 20 м на ГЭС различной мощности используется активная гидравлическая турбина. Ковшовая турбина (зарубежное название – Pelton Turbines, турбина Пелтона) по своей конструкции существенно отличается от устройства реактивных гидротурбин, поскольку вода через специальные сопла подается в виде быстро летящей струи на лопатки турбины. Лопатки турбины Пелтон имеют особенную форму двояковогнутого ковша– лезвие посередине разделяет струю воды на два потока, что значительно улучшает эффективность работы ковша и замедляет износ лопаток. Так как струя направлена по касательной, ударяясь о лопатку, вода легко проворачивает колесо турбины. После проворота колеса, струя ударяет по следующей лопатке. Работа совершается при атмосферном давлении за счет преобразования кинетической энергии струи воды. Как правило, ковшовая турбина состоит из 40 лопаток. При высоком напоре, скорость потока достаточно низкая – от 5л/с на малых ГЭС и до 1 куб.м/с на больших. Поскольку расходы воды невелики и подводящие трубопроводы изготовляются небольшого диаметра, струйно-ковшовые гидроэлектростанции имеют относительно компактные размеры. Высокий напор достигается в гористой или холмистой местности путем использования напорного трубопровода. Управление работой ковшовой турбины осуществляется регулированием соплом. Перемещая сопло ближе-дальше к лопаткам турбины или изменяя его проходное сечение можно регулировать скорость потока воды, соответственно изменять скорость вращения турбины и выходную мощность гидроэлектростанции. Поскольку на лопатки турбины постоянно подается поток воды под большим давлением, ковши со временем изнашиваются. Это особенно заметно, если в воде имеется высокая концентрация абразивных частиц. Чтобы противостоять эрозии, ковши обычно изготавливаются из карбида вольфрама или высоколегированных сплавов. В последнее время в малой гидроэнергетике практикуется использование более доступных лопаток, изготовленных из пластика или композитных материалов. Не смотря на то, что они имеют более низкий ресурс, конструкция турбины позволяет легко поменять быстро изношенные, но при этом более дешевые ковши на новые во время остановки ГЭС на техническое обслуживание за минимальный промежуток времени. Чтобы избежать ударных нагрузок и осевых перекосов в турбине Pelton обычно устанавливается не одно сопло, а несколько, равномерно размещенных на корпусе ковшевой турбины. Классическая конструкция – два сопла на горизонтально установленной турбине, шесть на вертикальной. Практические исследования показали, что использование более шести форсунок вызывает чрезмерное сопротивление и становится критичным при запуске турбины. Главное достоинство ковшовой турбины Пелтон ее высокая эффективность – до 95%. Даже при использовании в малой гидроэнергетике можно легко достичь КПД 90%. При использовании нескольких сопел, эффективность турбины остается на высоком уровне даже при неполной скорости потока. Еще одним достоинством такой гидроэлектростанции является возможность упрощенной конструкции ГЭС, когда турбина и генератор устанавливаются на одном валу либо сочленяются непосредственно между собой гибким соединением без коробки передач или системы приводов. Высокая скорость струи до 600 км/ч позволяют раскручивать турбину до 3000 оборотов в минуту. Кроме удешевления стоимости оборудования и обслуживания гидроэлектростанции, за счет исключения промежуточных приводов удается сохранить порядка 2%-7% невосполнимых потерь энергии. Недостатки ковшовой турбины Пелтон – неэффективная работа при малых напорах, высокая стоимость лопаток турбины, повышенные требования к отсутствию в воде абразивных включений. elektrogenerator.net |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
На Саяно-Шушенской ГЭС в рамках проекта восстановления и комплексной реконструкции гидроэлектростанции заменены все 10 гидравлических турбин гидроагрегатов. Новые гидротурбины радиально-осевого типа РО-230-В-677 имеют улучшенные (по сравнению с ранее установленными) гидродинамические характеристики, повышенный КПД (96%) и рассчитаны на работу в диапазоне напоров от 172 до 219 м. Каждая турбина включает в себя рабочее колесо диаметром 6,77м и весом 146,1т. Номинальная мощность турбины составляет 650 МВт.
