Gerador hidrelétrico de energia alternativa de 500 kW com turbina Francis Hydro no Uzbequistão
A turbina Francis é definida como uma combinação de turbinas de impulso e de reação, onde as pás giram utilizando a força de reação e de impulso da água que flui através delas, produzindo eletricidade de forma mais eficiente. A turbina Francis é utilizada para a geração de eletricidade com maior frequência em usinas hidrelétricas de médio e grande porte.
Essas turbinas podem ser usadas para quedas d'água de 2 a 300 metros. Além disso, elas são vantajosas por funcionarem igualmente bem tanto na horizontal quanto na vertical. A água que passa por uma turbina Francis perde pressão, mas mantém uma velocidade mais ou menos constante, sendo, portanto, considerada uma turbina de reação.
A descrição do diagrama dos principais componentes de cada turbina Francis é apresentada a seguir.
Revestimento Espiral
A carcaça espiral é o meio de entrada de água para a turbina. A água proveniente do reservatório ou barragem é forçada a passar por esse tubo sob alta pressão. As pás das turbinas são dispostas circularmente, o que significa que a água que atinge as pás da turbina deve fluir em um eixo circular para uma aeração eficiente. Por isso, utiliza-se a carcaça espiral, mas devido ao movimento circular da água, ocorre uma perda de pressão.
Para manter a mesma pressão, o diâmetro da carcaça é gradualmente reduzido, garantindo assim um momento ou velocidade uniforme que atinge as pás do rotor.
Palhetas de sustentação
As palhetas estabilizadoras e guiadoras direcionam a água para as pás do rotor. As palhetas estabilizadoras permanecem fixas em sua posição e reduzem a turbulência da água causada pelo fluxo radial ao entrar nas pás do rotor, tornando assim a turbina mais eficiente.
Palhetas guia
As palhetas guia não são estacionárias; elas alteram seu ângulo conforme a necessidade para controlar o ângulo de incidência da água nas pás da turbina, aumentando assim a eficiência. Elas também regulam a vazão de água para as pás do rotor, controlando, dessa forma, a potência gerada pela turbina de acordo com a carga aplicada.
Lâminas de corredor
As pás do rotor são o coração de qualquer turbina Francis. É nelas que o fluido incide e a força tangencial do impacto faz o eixo da turbina girar, produzindo torque. É necessário prestar muita atenção ao projeto dos ângulos das pás na entrada e na saída, pois esses são parâmetros importantes que afetam a produção de energia.
As pás do rotor são compostas por duas partes. A metade inferior tem o formato de um pequeno balde para girar a turbina utilizando o impulso da água. Já a parte superior das pás utiliza a força de reação da água que flui através delas. O rotor gira graças a essas duas forças.
Tubo de sucção
A pressão na saída do rotor da turbina de reação é geralmente menor que a pressão atmosférica. A água na saída não pode ser descarregada diretamente no canal de fuga. Um tubo ou cano com área de seção transversal crescente é utilizado para conduzir a água da saída da turbina até o canal de fuga.
Este tubo de área crescente é chamado de tubo de sucção. Uma extremidade do tubo está conectada à saída do canal. No entanto, a outra extremidade fica submersa abaixo do nível da água no canal de descarga.
Princípio de funcionamento da turbina Francis com diagrama
As turbinas Francis são comumente utilizadas em usinas hidrelétricas. Nessas usinas, a água em alta pressão entra na turbina através da carcaça em forma de caracol (a voluta). Esse movimento diminui a pressão da água à medida que ela percorre o tubo em voluta; no entanto, a velocidade da água permanece inalterada. Após passar pela voluta, a água flui através das palhetas guia e é direcionada para as pás do rotor em ângulos ideais. Como a água cruza as pás precisamente curvadas do rotor, ela é desviada lateralmente. Isso faz com que a água perca parte de seu movimento de "redemoinho". A água também é desviada axialmente para sair por um tubo de sucção em direção ao canal de fuga.
O tubo mencionado reduz a velocidade da água na saída para obter a quantidade máxima de energia da água de entrada. O processo de desvio da água através das pás do rotor resulta em uma força que impulsiona as pás para o lado oposto à medida que a água é desviada. Essa força de reação (como sabemos pela terceira lei de Newton) é o que faz com que a energia seja transferida da água para o eixo da turbina, mantendo a rotação. Como a turbina se move devido a essa força de reação, as turbinas Francis são identificadas como turbinas de reação. O processo de alteração da direção do fluxo de água também diminui a pressão dentro da própria turbina.
Vantagens do produto
1. Ampla capacidade de processamento. Incluindo, por exemplo, torno CNC vertical de 5 metros, mandriladoras CNC de piso de 130 e 150 mm, forno de recozimento com temperatura constante, fresadora plaina, centro de usinagem CNC, etc.
2. A vida útil projetada é superior a 40 anos.
3. A Forster oferece um serviço de assistência técnica gratuito no local, caso o cliente adquira três unidades (capacidade ≥100 kW) dentro de um ano, ou o valor total seja superior a 5 unidades. O serviço de assistência técnica inclui inspeção de equipamentos, verificação de novas instalações, instalação e treinamento de manutenção, etc.
4. Aceitamos OEM.
5. Usinagem CNC, teste de balanceamento dinâmico e processo de recozimento isotérmico, teste NDT.
6. Capacidades de Design e P&D: 13 engenheiros seniores com experiência em design e pesquisa.
7. O consultor técnico da Forster trabalhou no projeto da turbina hidrelétrica por 50 anos e recebeu uma gratificação especial do Conselho de Estado da China.
Vídeo de um gerador de turbina Francis de 500 kW
