Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

Transkript

1 Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje Modul 03 - TP ing. Jan Šritr ing. Jan Šritr 2 1

2 Vodní kola pracují při větším i menším plnění takřka při stejném výkonu. U turbín při menším plnění klesá výkon a účinnost. Proto jsou vodní kola vhodná do lokalit s proměnlivým průtokem. Vodní kola jsou méně náchylná na vyšší hladinu spodní vody při větším průtoku, protože dochází k většímu plnění vodního kola, čímž se ztráta vyrovná. Navíc se poměry na vtoku vodního kola nezmění. U turbíny při vyšší hladině spodní vody klesá hodnota spádu, změní se rychlosti proudění, turbínou prochází menší průtočné množství a tím dochází ke snížení výkonu. Lze tedy konstatovat, že vodní kola jsou vhodná pro lokality s nízkým spádem (do 1,5 m) a možným proměnlivým průtokem. Výhodou vodních kol je také to, že při provozu nevadí drobné nečistoty jako listí, ledová tříšť, tráva apod. Výhodou vodního kola je také velká setrvačnost a díky převodům i stálost otáček při kolísání zatížení. A právě převody jsou velkým nedostatkem těchto strojů, protože při pohonu generátoru je třeba volit převod s vysokým převodovým stupněm. ing. Jan Šritr 3 ing. Jan Šritr 4 2

3 Nejlepší představu o rozsahu použití vodních kol vám udělá následující graf. Legenda k barvám: Kola na horní vodu, Bachovo kolo, Zuppinger s přepadem, Zuppinger s voletm, Poncelet. Tmavě vybarvená oblast je použitelná pro turbíny. ing. Jan Šritr 5 ing. Jan Šritr 6 3

4 ing. Jan Šritr 7 ing. Jan Šritr 8 4

5 - podle typu Druh Kaplanova Dériazova Francisova Peltonova skupina Přetlaková Přetlaková Přetlaková Rovnotlaká spád 1 až 75 m 40 až 120 m 1 až 500 m 100 až 2000 m průtok Velký Střední Střední Malý 1 oběžné lopatky, 2 rozváděcí lopatky, 3 tryska, 4 spirální skříň, 5 - savka ing. Jan Šritr 9 Přetlaková turbína - před OK a za ním je stejný tlak. Veškerá tlaková energie se mění v rozváděcím kole v energii kinetickou, v oběžném kole je stejný tlak a kinetické energie se mění v kroutící moment Mk. - před OK je větší tlak než za ním, část tlakové energie se mění v kinetickou energii v rozváděcím kole, zbývající část v oběžním kole. Rovnotlaká turbína ing. Jan Šritr 10 5

6 P G = g. Q T. H u. η T. η Př. η G kde: P G = výkon generátoru v kw při daném průtoku g = gravitační zrychleni, tj. 9,81 m/s 2 Q T = průtok turbínou v m 3 /s = (Q md MZP), přičemž je omezen maximálním průtokem turbínou (hltností) a minimálním průtokem turbínou H u = čistý spád MVE v m (při daném průtoku) η T = účinnost konkrétní turbíny η Př = účinnost převodu η G = účinnost generátoru ing. Jan Šritr 11 Vodním dílem "silotvorným" máme na mysli veškeré stavební i strojní zařízení, které je nutné pro využití energie vody v určitém úseku vodního toku a její přeměnu na mechanickou práci. Vodní dílo má energii přírodního toku v maximální možné míře zužitkovat. Tato přeměna se však děje pouze ve vodním motoru (vodní kolo, turbína). Úkolem ostatních částí vodního díla je dopravit k tomuto motoru bez odporu potřebné množství neznečištěné vody a při tom neztratit nic ze získaného spádu. ing. Jan Šritr 12 6

7 ing. Jan Šritr 13 ing. Jan Šritr 14 7

8 ing. Jan Šritr 15 Šikmý betonový jez s prohloubeným vývařištěm: Jez (nazývaný v místním názvosloví i stav, splav, či hatě) slouží k vzedmutí a stabilizaci vodní hladiny v říčním korytě. Díky tomu je možné určitou část vody odebírat mimo hlavní řečiště. Jez přehrazuje vodní tok v určité vzdálenosti pod bodem počátku vodního práva. Vzdálenost je zvolená tak, aby nadržená voda v tomto bodě nestoupla. U derivačního vodního díla má jez jen takovou výšku, jaká je nezbytná pro vedení vody náhonem. ing. Jan Šritr 16 8

9 Vodní dílo využívá rozdíl hladin mezi body A a B. Celý spád se získá vzdutím vody na jezu. Strojovna u tohoto typu díla stojí přímo na břehu hlavního toku. Voda je odebírána hned na jezu a zpět se vrací za jeho vývařiště. Jez musí být vysoký. Všechny stavby stojí přímo v hlavním toku. Odpadá dlouhý náhon i odpadní kanál. Toto dílo je vhodné pro malé spády a velké průtoky. ing. Jan Šritr 17 ing. Jan Šritr 18 9

10 1-Strojovna 2-Turbína 3-Sací roura 4-Deskový uzávěr 5-Kulový uzávěr 6-Hradící deska 7-Přivaděč 8-Hráz (přehradní zeď) ing. Jan Šritr Přiváděcí potrubí 2. Vyrovnávací nádrž 3. Strojovna 4. Pojišťovací ventily ing. Jan Šritr 20 10

11 ing. Jan Šritr 21 ing. Jan Šritr 22 11

12 ing. Jan Šritr 23 Horní nádrž ing. Jan Šritr 24 12

13 Dolní nádrž ing. Jan Šritr 25 Část reverzního soustrojí elektrárny ing. Jan Šritr 26 13

14 ing. Jan Šritr 27 Oběžné kolo při montáži ing. Jan Šritr 28 14

15 Originál kresby z patentu (rok 1880) ing. Jan Šritr 29 ing. Jan Šritr 30 15

16 ing. Jan Šritr 31 ing. Jan Šritr 32 16

17 ing. Jan Šritr 33 Francisova turbína HYDROHROM Je určena pro spády od 20m do 100m. Vyrábí se v horizontálním a vertikálním provedení a to výhradně s přímým spojením na generátor. Turbina má vlastní uložení, nebo je oběžné kolo přímo na hřídeli generátoru. Oběžné kolo je vyrobeno pomocí technologie přesného lití a digitálně zpracovaný model vytvořen pomocí CNC technologie. ing. Jan Šritr 34 17

18 ing. Jan Šritr 35 Má vyšší účinnost než Francisova turbína, ale je výrazně složitější a dražší. Používá se pro spády od 1 do 70 m (což je spád na vodní elektrárně na Orlíku) a průtoky 0,15 až několik desítek m 3 /s. Největší hltnost na světě mají Kaplanovy turbíny na vodní elektrárně Gabčíkovo na Dunaji a to až 636 m 3 /s, při spádu 12,88 24,20 m. Obecně se dá říct, že se používá především na malých spádech při velkých průtocích, které nejsou konstantní. V závislosti na rozdílu hladin může být instalována buď se svislou nebo s vodorovnou osou otáčení. ing. Jan Šritr 36 18

19 ing. Jan Šritr 37 ing. Jan Šritr 38 19

20 ing. Jan Šritr 39 ing. Jan Šritr 40 20

21 Odolnost proti kavitaci: - vhodné materiály lopatek popř. navařování nebo plátování exponovaných míst jakostním materiálem. ing. Jan Šritr 41 21