Vaihtoehtoisen energian vesivoimageneraattori 500 kW:n Francis-vesivoimaturbiinigeneraattori Uzbekistanissa
Francis-turbiini on yhdistelmä impulssi- ja reaktioturbiinia, jossa lavat pyörivät sekä niiden läpi virtaavan veden reaktio- että impulssivoiman avulla tuottaen sähköä tehokkaammin. Francis-turbiinia käytetään sähkön tuotantoon useimmiten keskisuurissa tai suurissa vesivoimalaitoksissa.
Näitä turbiineja voidaan käyttää jopa kahden metrin ja 300 metrin korkeuteen ulottuvilla nostokorkeuksilla. Lisäksi nämä turbiinit ovat hyödyllisiä, koska ne toimivat yhtä hyvin sekä vaakasuorassa että pystysuorassa asennossa. Francis-turbiinin läpi kulkeva vesi menettää painettaan, mutta pysyy suunnilleen samana, joten sitä pidettäisiin reaktioturbiinina.
Kunkin Francis-turbiinin pääkomponenttikaavion kuvaus on seuraava.
Spiraalikotelo
Spiraalikotelo on veden tuloväliaine turbiiniin. Säiliöstä tai padosta virtaava vesi kulkee tämän putken läpi korkealla paineella. Turbiinien lavat on sijoitettu ympyränmuotoiseen muotoon, mikä tarkoittaa, että turbiinin lapoihin osuvan veden tulisi virrata ympyränmuotoisen akselin suuntaisesti tehokkaan iskun varmistamiseksi. Siksi käytetään spiraalikoteloa, mutta veden ympyräliikkeen vuoksi se menettää paineensa.
Saman paineen ylläpitämiseksi kotelon halkaisijaa pienennetään vähitellen, jolloin juoksijan lapoihin osuu tasainen liikemäärä tai nopeus.
Tukisiivet
Tuki- ja ohjaussiivet ohjaavat veden juoksupyörän lapoihin. Tukisiivet pysyvät paikallaan ja vähentävät veden pyörteilyä, joka johtuu säteittäisestä virtauksesta sen saapuessa juoksupyörän lapoihin, mikä parantaa turbiinin tehokkuutta.
Ohjaussiivet
Ohjaussiivet eivät ole paikallaan, vaan ne muuttavat kulmaansa tarpeen mukaan säätääkseen veden iskukulmaa turbiinin lapoihin tehokkuuden lisäämiseksi. Ne säätelevät myös veden virtausnopeutta juoksupyöriin ja siten turbiinin tehoa turbiinin kuormituksen mukaan.
Juoksijan terät
Juoksulavat ovat minkä tahansa Francis-turbiinin sydän. Nämä ovat keskuksia, joihin neste osuu ja törmäyksen tangentiaalinen voima saa turbiinin akselin pyörimään ja tuottamaan vääntömomenttia. Siipien kulmien suunnitteluun tulo- ja lähtöpuolella on kiinnitettävä erityistä huomiota, koska nämä ovat tärkeitä sähköntuotantoon vaikuttavia parametreja.
Juoksupyörän siivet koostuvat kahdesta osasta. Alempi puolisko on pienen ämpärin muotoinen ja pyörittää turbiinia veden impulssivaikutuksen avulla. Siipien yläosa puolestaan hyödyntää sen läpi virtaavan veden reaktiovoimaa. Juoksupyörä pyörii näiden kahden voiman avulla.
Syövytysputki
Reaktioturbiinin juoksuputken ulostulossa vallitseva paine on yleensä pienempi kuin ilmakehän paine. Ulostulossa olevaa vettä ei voida johtaa suoraan poistoputkeen. Veden johtamiseen turbiinin ulostulosta poistoputkeen käytetään putkea, jonka poikkipinta-ala kasvaa vähitellen.
Tätä kasvavan pinta-alan putkea kutsutaan vetoputkeksi. Putken toinen pää on yhdistetty juoksuputken ulostuloon. Toinen pää on kuitenkin vedenpinnan alapuolella peräkanavassa.
Francis-turbiinin toimintaperiaate kaavioineen
Francis-turbiineja käytetään säännöllisesti vesivoimalaitoksissa. Näissä voimalaitoksissa korkeapaineinen vesi tulee turbiiniin kotilonkuoren muotoisen kotelon (kierukan) kautta. Tämä liike vähentää veden painetta sen kiertyessä putken läpi; veden nopeus pysyy kuitenkin muuttumattomana. Kierukan läpi kuljettuaan vesi virtaa ohjaussiipien läpi ja suuntautuu kohti juoksuputken lapoja optimaalisissa kulmissa. Koska vesi ylittää juoksuputken tarkasti kaarevat lavat, vesi ohjautuu jonkin verran sivuttain. Tämä saa veden menettämään osan "pyörreliikkeestään". Vesi myös ohjautuu aksiaalisuunnassa ja poistuu imuputkesta peräsuunnassa.
Mainittu putki vähentää veden ulostulonopeutta saadakseen maksimaalisen energian sisääntulevasta vedestä. Veden ohjautuminen juoksupyörän lapojen läpi johtaa voimaan, joka työntää lapoja vastakkaiselle puolelle veden ohjautuessa. Tämä reaktiovoima (kuten tiedämme Newtonin kolmannesta laista) saa voiman siirtymään vedestä turbiinin akselille, jolloin pyöriminen jatkuu. Koska turbiini liikkuu tämän reaktiovoiman vuoksi, Francis-turbiineja kutsutaan reaktioturbiineiksi. Veden virtaussuunnan muuttaminen vähentää myös itse turbiinin painetta.
Tuotteen edut
1. Kattava käsittelykapasiteetti. Kuten 5M CNC VTL -operaattori, 130 ja 150 CNC-lattianporauskonetta, vakiolämpötilassa toimiva hehkutusuuni, höylä, CNC-työstökeskus jne.
2. Suunniteltu käyttöikä on yli 40 vuotta.
3. Forster tarjoaa kertaluonteisen ilmaisen paikan päällä tapahtuvan palvelun, jos asiakas ostaa kolme yksikköä (kapasiteetti ≥100 kW) vuoden sisällä tai kokonaismäärä on yli 5 yksikköä. Työmaapalveluun sisältyy laitteiden tarkastus, uuden paikan tarkastus, asennus ja huoltokoulutus jne.
4.OEM hyväksytty.
5.CNC-työstö, dynaaminen tasapaino testattu ja isoterminen hehkutus käsitelty, NDT-testi.
6. Suunnittelu- ja T&K-valmiudet, 13 vanhempaa insinööriä, joilla on kokemusta suunnittelusta ja tutkimuksesta.
7. Forsterin tekninen konsultti työskenteli vesiturbiinin parissa 50 vuotta ja sai Kiinan valtioneuvoston erityisavustuksen.
Video 500 kW:n Francis-turbiinigeneraattorista
