Profesor: Dragica Milenkovic Student: Nikola Djokic Broj indeksa: 10463 Masinski fakultet u Nisu

Podela vodenih turbinaVodne turbine su hidrauli ne ma ine u kojima se snaga vodene struje posredstvom radnog kola transformi e u mehani ki rad Postoje razli ite podele turbina, ali naj e e se dele prema na inu rada na: 1)Reakcijske - radno kolo daje rad koriste i pritisnu i kineti ku energiju te nosti (Fransisova, Kaplanova, propelerna, Derijazova, cevna) 2)Akcijske ili slobodno-mlazne - koriste samo kineti ku energiju vodenog mlaza(Peltonova) Turbine se mogu jo podeliti i prema polo aju vratila na: 1)Vertikalne 2)Horizontalne 3)Nagnute Danas u hidroenergetici dominantnu ulogu imaju reakcijske vodne turbine sa vertikalnim vratilom, odnosno osom obrtanja.

Francisova turbinaFrancisova turbina je vrsta vodene turbine koju je konstruirao britansko-ameri ki in enjer James Francis a primarno slu i za proizvodnju elektri ne energije uz pomo generatora. Francisove turbine imaju veliki stepen iskoristivosti kapaciteta preko 90%. To je naro ito nagla eno kod vode gde posti e optimalan rad pri konstruktivnom padu od 20 metara do ak 700 metara, a izlazna snaga mo e biti od par kilovata do 750 MW. Francisov tip turbine je naju estaliji tip turbine koja se instalira u pogone za proizvodnju elektri ne energije koji rade na bazi protoka vodene mase kroz pogon za proizvodnju naj e e su to hidroelektrane.

Oblast primene vodenih turbina

Podrucja primene pojedinih tipova turbina kod malih hidroelektrana

OSNOVNI DELOVI FRANSISOVE TURBINE

1.Dovodni cevovod 2.Spirala 2 Potporne lopatice 3.Lopatice pretkola 4.Radno kolo 5.Sifon 6.Vratilo 7.Mehanizam za zakretanje lopatica 8.Sto er lopatice

Voda iz cevovoda se provodi spiralnim cevovodom po obodu na statorske lopatice. Statorskim lopaticama se voda usmerava unutra, na radno kolo, odnosno na rotorske lopatice. Nakon izlaska iz rotora voda ulazi u difuzor. Spiralni cevovod je esto izveden tako da mu se smanjuje presek, jer kroz njega te e sve manje vode. Statorske lopatice slu e za regulaciju protoka i da se postigne strujanje sa to manje gubitaka i nastrujavanje na rotorske lopatice pod optimalnim uglom. Nastrujavanjem na rotorske lopatice tok vode se zakre e i ta reakciska sila pokrece rotor. Ukoliko je raspolo iv protok manji od nazivnog, tada se statorske lopatice okrecu tako da kroz njih prolazi manje vode. Kako je brzina rotora konstantna (zbog konstantne frekvencije generatora i mre e), a brzina strujavanja vode iz statora se smanjuje smanjenjem protoka, tako se I ugao nastrujavanja na rotor menja. Kako kod Francisove turbine nije mogu e promijeniti ugao zakreta rotorskih lopatica, efikasnost Francisove turbine pada pri protocima manjim od nominalnih.

Mala Francisova turbina sa generatorom

Presek kroz Francisovu turbinu

REGULACIJA RADA FRANSISOVE TURBINESnaga koju razvija francisova turbina reguli e se na ra un promene protoka Q, te e i da se pri tome ne pove aju hidrauli ni gubici. Za regulaciju rada koristimo pretkolo, njime mo emo: 1.Potpuno otvoriti, 2.Delimi no pritvoriti, 3.Potpuno zatvoriti prolaz vode kroz kolo. Lopatice pretkola se prave od aerodinami kih profila da bi se smanjio otpor proticanju vode.

AUTOMATSKA REGULACIJA FRANSISOVE TURBINEOvi sistemi sastoje se od tri osnovna dela: 1.Servomotora koji pokre u regulatore protoka, 2.Ure aja za pripremu ulja pod pritiskom UPU (uljne pumpe, rezervoari ....) 3.Bloka automatske regulacije i razvoda ulja pod pritiskom BARU.

NA IN RADA SISTEMA AUTOMATSKE REGULACIJEKada rotor generatora rotira sa tacno propisanim brojem obrtaja n, svi klipovi u ulju u BARU nalaze u nekom ravnoteznom polozaju. Pritisak u cevima A i B je jednak, pa je jednak i pritisak u servomotoru s obe strane klipa, klip servomotora je nepokretan. Ukoliko treba smanjiti optere enje, raste broj obrtaja regulatora RBO razvija se ve a centifugalna sila. U RG klipovi se pokre u na gore, osloba a se prolaz ulju pod pritiskom u cev A. Klip servomotora se pokre e u pravcu ozna enom za zatvaranje ime se smanji protok. Ukoliko treba pove ati optere enje, smanjuje se broj obrtaja regulatora RBO smanjuje se centrifugalna sila. U RG klipovi se spu taju, osloba a se prolaz ulju pod pritiskom u cev B. Klip servomotora se pokre e u pravcu za otvaranje sve do stabilizacije snaga, odnosno broja obrtaja.

Turbinske spirale

Kod reakcijskih turbina spirala slu i da dovede i raspodeli vodu po obimu statora turbine, izvr i po etno zakretanje vodene struje. Dakle skretanje vodene struje i njeno raspore ivanje po obodu kola obavljaju potporne lopatice i pretkolo. Spiralni dovod moze biti otvoren ili zatvoren,od lima , livenog gvozdja, betona ili kombinacija betona i gvozdja.

ZAHTEVI U PROCESU KONSTRUISANJA SPIRALAPotrebno je da obezbede ravnomernu raspodelu vode po celom obodu statora i pretkola. Hidrauli ni gubici u spirali,statoru i na ulazu u pretkolo moraju biti u nekim prihvatljivim granicama, to uslovljava da brzine u spirali ne smeju da budu ve e od nekih grani nih vrednosti. Dimenzije i kompozicija spirale moraju da budu usagla eni sa dispozicijom ma inske zgrade i da omogu avaju najpovoljniji spoj sa dovodom. Kod ve ih savremenih hidroelektrana primenjuju se dva tipa turbinskih spirala: 1) Betonske i armirano betonske, koje imaju oblik vi eugaonika 2) eli ne,sa kru nim popre nim presekom

DIFUZORIPo to energija sa kojom voda napu ta radno kolo nije iskori ena od strane turbine, te kao takva predstavlja gubitak, o igledna je te nja da se smanji na najmanju vrednost izlazna energija. To se ostvaruje difuzorom. Difuzor omogu ava: 1) Da se u celosti iskoristi deo energije koji odgovara rastojanju radnog kola iznad nivoa donje vode, 2) Da se iskoristi ve i deo kineti ke energije koju poseduje voda na izlazu iz obrtnog kola. Po eljno je to vi e smanjiti izlaznu brzinu iz difuzora kako bi se smanjili gubici energije. Ovo se mo e ostvariti ili pove anjem du ine difuzora Hs,ili pove anjem ugla pro irenja. I u jednom i u drugom slu aju rastu gubici u difuzoru.

RADNO KOLOOsnovni radni element svake pa i Fransisove turbine je radno kolo. Ono uglavnom vrsi transformaciju energije vodene struje u mehani ki rad i najodgovorniji je element u turbini. Radno kolo ima odredjen broj lopatica koje su izlivene ili pak zavarene na odgovaraju im diskovima. Tehnologija izrade radnih kola je razli ita, zavisno od tipa i dimenzije turbine.

KAVITACIJA TURBINAKavitacija je pojava koja nastaje usled sni enja pritiska u struji tecnosti ispod pritiska zasi ene vodene pare. Najni i pritisak kod vodnih turbina je na izlazu iz radnog kola turbine. Kavitacija je nepo eljna pojava i po mogu stvu je treba izbe i pravilnim postavljanjem turbine. Velicina koja direktno uti e na pojavu kavitacije je usisna visina. Ona moze biti pozitivna ili negativna. Za svaki vid turbina usisna visina je definisana.

Hvala na paznji