Гидроэлектрогенератор альтернативной энергии мощностью 500 кВт, работающий на гидротурбине Фрэнсиса, в Узбекистане.
Турбина Фрэнсиса представляет собой комбинацию импульсной и реактивной турбин, в которой лопасти вращаются, используя как реактивную, так и импульсную силу потока воды, протекающего через них, что позволяет более эффективно вырабатывать электроэнергию. Турбина Фрэнсиса чаще всего используется для производства электроэнергии на средних и крупных гидроэлектростанциях.
Эти турбины могут использоваться при напоре от 2 до 300 метров. Кроме того, эти турбины выгодны тем, что одинаково хорошо работают как при горизонтальном, так и при вертикальном расположении. Вода, проходящая через турбину Фрэнсиса, теряет давление, но сохраняет примерно одинаковую скорость, поэтому её можно считать реактивной турбиной.
Ниже приведено описание схемы основных компонентов каждой турбины Фрэнсиса.
Спиральная обшивка
Спиральный корпус служит входным каналом для воды, поступающей в турбину. Вода, поступающая из водохранилища или плотины, проходит через эту трубу под высоким давлением. Лопасти турбин расположены по кругу, что означает, что вода, ударяющаяся о лопасти турбины, должна двигаться по круговой оси для эффективного удара. Поэтому используется спиральный корпус, но из-за кругового движения воды он теряет давление.
Для поддержания постоянного давления диаметр корпуса постепенно уменьшается, обеспечивая равномерный импульс или скорость удара по лопаткам рабочего колеса.
Stay Vanes
Лопатки-упоры и направляющие направляют воду к лопаткам рабочего колеса. Лопатки-упоры остаются неподвижными в своем положении и уменьшают завихрение воды из-за радиального потока при ее поступлении к лопаткам рабочего колеса, тем самым повышая эффективность турбины.
Направляющие лопатки
Направляющие лопатки не являются стационарными, они изменяют свой угол в зависимости от требований, регулируя угол попадания воды на лопатки турбины для повышения эффективности. Они также регулируют расход воды, поступающей к лопаткам рабочего колеса, тем самым управляя выходной мощностью турбины в зависимости от нагрузки на нее.
Бегущие лезвия
Лопатки рабочего колеса — это сердце любой турбины Фрэнсиса. Именно в них жидкость соприкасается с валом, и тангенциальная сила удара заставляет вал турбины вращаться, создавая крутящий момент. Необходимо уделять пристальное внимание проектированию углов лопаток на входе и выходе, поскольку это основные параметры, влияющие на выработку электроэнергии.
Лопатки рабочего колеса состоят из двух частей. Нижняя половина выполнена в форме небольшого ведра и вращает турбину за счет импульсного действия воды. Верхняя же часть лопаток использует силу реакции, возникающую при протекании через нее воды. Вращение рабочего колеса происходит за счет этих двух сил.
Труба отвода воздуха
Давление на выходе из рабочего колеса реактивной турбины обычно ниже атмосферного. Вода на выходе не может быть напрямую сброшена в отводной канал. Для сброса воды с выхода турбины в отводной канал используется труба или трубопровод с постепенно увеличивающимся поперечным сечением.
Эта труба с увеличивающейся площадью поперечного сечения называется отводной трубой. Один конец трубы соединен с выходным отверстием рабочего колеса. Однако другой конец погружен ниже уровня воды в отводном канале.
Принцип работы турбины Фрэнсиса с диаграммой.
Турбины Фрэнсиса регулярно используются на гидроэлектростанциях. На этих электростанциях вода под высоким давлением поступает в турбину через кожух в форме раковины улитки (спируту). Это движение снижает давление воды, поскольку она закручивается в трубе; однако скорость воды остается неизменной. После прохождения через спиральту вода протекает через направляющие лопатки и направляется к лопаткам рабочего колеса под оптимальными углами. Поскольку вода пересекает точно изогнутые лопатки рабочего колеса, она несколько отклоняется вбок. Это приводит к тому, что вода теряет часть своего «вихревого» движения. Вода также отклоняется в осевом направлении, чтобы выйти из отводящей трубы в отводящий канал.
Упомянутая трубка уменьшает скорость потока воды на выходе, чтобы получить максимальное количество энергии из поступающей воды. Процесс отклонения воды через лопатки рабочего колеса приводит к возникновению силы, которая толкает лопатки в противоположную сторону по мере отклонения воды. Эта реактивная сила (как мы знаем из третьего закона Ньютона) обеспечивает передачу энергии от воды к валу турбины, поддерживая вращение. Поскольку турбина движется за счет этой реактивной силы, турбины Фрэнсиса называются реактивными турбинами. Процесс изменения направления потока воды также снижает давление внутри самой турбины.
Преимущества продукта
1. Широкие производственные мощности. Включают в себя: 5-метровый вертикально-токарный станок с ЧПУ, расточные станки с ЧПУ 130 и 150, печь для отжига при постоянной температуре, строгально-фрезерный станок, обрабатывающий центр с ЧПУ и т.д.
2. Расчетный срок службы составляет более 40 лет.
3. Компания Forster предоставляет разовое бесплатное обслуживание на объекте, если клиент приобретает три единицы оборудования (мощностью ≥100 кВт) в течение одного года или общая сумма превышает 5 единиц. Обслуживание на объекте включает в себя осмотр оборудования, проверку нового объекта, установку и обучение техническому обслуживанию и т.д.
4. OEM-заказы принимаются.
5. Обработка на станках с ЧПУ, проверка динамической балансировки и изотермический отжиг, неразрушающий контроль.
6. Возможности проектирования и НИОКР: 13 ведущих инженеров с опытом работы в области проектирования и исследований.
7. Технический консультант из компании Forster работал над проектом гидротурбины, который разрабатывался в течение 50 лет, и получил специальную стипендию от Государственного совета Китая.
Видео работы генератора с турбиной Фрэнсиса мощностью 500 кВт.
