Turbina CROSSFLOW sistem Ossberger

Turbinele de debit sint intodeauna adaptate individual la conditiile de exploatare concrete ale localitatii (cadere/debit).

„Simplu din principiu“ acesta a fost motto-ul in activitatea de dezvoltare a turbinei de debit care este dimensionata in vederea unei exploatari fiabile pe o durata de viata de citeva decenii si care poate fi exploatata fara a se folosi mijloace si dispozitive speciale pentru intretinere. Si nespecialistii pot sa monteze si puna in functiune aceste turbine.

Domeniul de utilizare al turbinei

Inaltimea de cadere: H = 3… 200 m
Debit: Q = 0,03… 13 m³/s
Putere: N = 5… 3 000 kW

Principiul turbinei CROSSFLOW sistem Ossberger

Turbina de debit este de tip radial cu o mica suprapresiune, cu atacare tangemtiala a paletelor rotorului, cu ax orizontal al rotorului. Dupa numarul de rotatii al rotorului apartine turbinelor cu numar mic de rotatii. Curentul de apa este dirijat de catre aparatul director astfel ca acesta intra prin coroana paletei in spatiul din interiorul rotorului, continua mai departe trecind a doua oara prin coroana paletilor inspre afara in carcasa turbinei. Din carcasa turbinei apa curge fie liber fie prin conducta de aspiratie in bazinul cu apa de sub turbina.

Des.nr.1 Intrare orizontala

Des.nr.2 Intrare verticala

In practica acasta curgere a apei asigura realizarea efectului de curatire a rotorului turbinei. Impuritatile care la intrarea apei in turbina se preseaza intre paleti sint, dupa jumatate de rotatie, extrase de catre forta centrifuga si se deplaseaza mai departe in bazinul cu apa de dupa turbina.

Daca debitul de apa care intra in turbina este variabil, turbina se construieste cu doua camere. de admisie a apei. Impartirea standard a volumului celor doua camere este in raportul 1:2. Camera mai ingusta se foloseste pentru debite mai mici iar cea mai larga pentru debite mijlocii de apa. La debit nominal (mare) se folosesc ambele camere concomitent. Prin aceasta impartire se poate utiliza debitul de apa cu randament optim in domeniul de la debitul nominal pina la 1/6 Qn. In acest fel turbinele de debit folosesc cu eficienta maxima debitele variabile ale riurilor cu randamente ale turbinei peste 80%.

Gradul de randament al turbinei

Randamentul turbinelor de debit in plaja de caderi si debite mici atinge pe toata plaja de reglaj a debitului nivelul de 84%. La turbinele de caderi si debite mijlocii si mari se atinge randamentul de 87%.

Desenul nr. 3 evidentiaza avantajul turbinelor de debit in domeniul debitelor variabile si respectiv al incarcarii variabile a turbinelor fata de turbinele Francis. Riurile au debite variabile in cursul lunilor anului si citeva luni au debit foarte mic. Posibilitatea de a produce energie electrica la aceste debite mici depinde de nivelul de randament al turbinei la aceste debite. De exemplu turbinele Francis care la debitul nominal ating un nivel de randament ceva mai ridicat au dezavantajul ca la debite sub 70% din debitul nominal nivelul de randament este substantial mai mic astfel ca energia produsa anual la turbinele de debit alimentate din riuri cu debite variabile este cu mult mai mare decit la turbinele al carei randament este mult mai scazut in cazul variatiei debitului apei in afara zonei de 70–100% Qn.

Des. Nr.3 Variatia randamentului turbinei de debit compusa din trei curbe corespunzatoare celor trei situatii de incarcare a camerelor de admisie si reglaj debit de apa la intrarea in turbina, in comparatie cu turbina Francis.

Aparatul director

In turbinele de debit cu doua camere de admisie apa este dirijata de catre doua clapete de reglaj bine echilibrate si cu profil de picatura de apa . Aceste clapete impart curentul de apa, il echilibreaza si il fac sa intre in camere indiferent de latimea acestora. Ambele clapete actioneaza independent una de alta, sint introduse fest in carcasa, iar pentru debite si caderi mici pot indeplini si functia de organ de inchidere a curentului de apa la intrarea in turbina. In acest caz nu mai este nevoie sa se monteze o armatura de inchidere inainte de turbina. Clapetele de reglaj sint independente una fata de alta si sint montate pe brate prelungite la care este cuplata actionarea automata sau manuala. Clapetele de reglaj au axul introdus in lagare cu autoungere care nu necesita nici un fel de intretinere. Prin adaugarea de contragreutati la capatul axului se obtine capacitatea de autoinchidere in cazul de avarie respectiv de intrare a turbinei in supraturatie cind este necesar sa se inchida turbina.

Carcasa turbinei

Carcasa turbinei de debit este fabricata din otel de constructii, este forte robusta si rezistenta la lovituri si inghet.

Des. Nr.4 Constructia turbinei de debit cu doua camere de admisie si reglaj

Rotorul turbinei

Partea cea mai importanta a turbinei este rotorul. Pe acesta sint montate paletele care sint fabricate, dupa o metoda confirmata in timp, din profile de otel trase, netede. Paletele sint montate in cele doua discuri de capat si sudate dupa o tehnologie speciala de acestea si de discurile intermediare de sustinere. In functie de marime rotorul poate avea pina la 37 de palete. Paletele lineare si usor inclinate creeaza o forta axiala neglijabila astfel ca nu sint necesare lagare axiale intarite care necesita un montaj si o ungere mai pretentioase. La rotorul cu latime mai mare paletii sint introdusi intr-un numar mai mare de discuri de sustinere intermediare. Rotorul este echilibrat cu grija si de asemenea este supus controlulului defectoscopic nedistructiv inainte de a se efectua montajul final in turbina.

Lagarele

Turbinele de debit sint echipate cu lagare normale cu capac cu role cilindrice care au avantajul indiscutabil al unui efort de alunecare redus si a unei intretineri foarte simple. Constructia in consola a lagarelor nu permite contactul mediului de ungere cu apa care trece prin turbina. Acesta este elementul de baza al patentului nostru privind constructia carcasei turbinelor de debit.Tot cu ajutorul lagarelor se realizeaza centrajul rotorului in carcasa turbinei. Aceasta rezolvare tehnica bine gindita este complectata de elementele de etansare care nu necesita intretinere. In afara de schimbarea anuala a vaselinei de ungere aceste lagare nu au nevoie de alta intretinere. Solutia tehnica constructiva permite de asemenea o demontare foarte usoara a rotorului turbinei fara sa fie necesara si demontarea intregii turbine de pe pozitie.

Conducta de aspiratie si evacuare a apei

Conform principiului de functinare, turbina de debit este cu nivel liber de apa dupa turbina. In domeniul caderilor medii si mari de nivel este necesara totusi si conducta de aspiratie care are rolul de a impiedeca inundarea salii turbinei si de asemenea de a folosi potentialul intregii coloane de apa pina la nivelul apei din bazinul de dupa turbina. Din motive de curgere si randament coloana de apa in conducta de aspiratie de dupa turbina trebuie sa fie controlabila. Acest lucru il asigura un ventil de aerisire si reglare automata a depresiunii de dupa turbina. Astfel pot fi utilizate turbine cu inaltime de aspiratie intre 1 – 3 m, fara sa apara pericolul de cavitatie. De semena utilizarea conductei de aspiratie ca o conducta de colectare a apei scade in mod substantial cheltuielile de realizare a constructiei partii inferioare a centralei.

Caracteristici de exploatare

La turbinele de debit construite de noi nu se ajunge la aparitia fenomenului de cavitatie si ca urmare dispare necesitatea de a monta rotorul turbinei sub nivelul apei de dupa turbina si legat de aceasta dispar cheltuielile suplimentare si inconvenientele de exploatare necesitate de aceasta asezare.

In cazul caderii de nivel de pina la 90 m, pentru constructia rotorului turbinei se foloseste otel normal de contructii. Pentru caderi intre 90 – 120 m rotorul estefabricat din otel inox cu rezistenta ridicata. La caderi peste 120 m este confectionata din otel inox rezistent, de calitate, intrega turbina (rotor, carcasa si conducte).

Turatia maxima de ambalare a turbinei este 2,3 X turatia nominala. Acest lucru permite utilizarea unui generator fabricatie de serie care nu necesita constructie speciala si deci nu are un pret de fabricatie sporit.

Avantaje economice

Creerea unui climat pozitiv intre oamnei si mediul inconjurator conduce la o folosire ideala a fortelor naturii, fara afectarea negativa a mediului inconjurator, in scopul producerii de energie electrica din surse regenerabile cum ar fi de exemplu in centralele hidroelectrice. Folosirea centralelor hidroelectrice este totusi limitata de niste factori esentiali: cheltuielile de investitii importante legate de studii, planificare, proiectare, fabricatie ehipamente, constructie centrala, instalatii, montaj si punere in functiune echipamente.

ICa urmare inginerii proiectanti constructori ai echipamentelor se straduiesc sa reduca macar cheltuielile legate de fabricatia turbinelor prin standardizarea fabricatiei turbinelor. Aceasta cale este posibila la turbinele mari dar la cele mici este mult mai dificil de realizat acest lucru deoarece in acest caz este necesara dimensionarea turbinei la parametrii exacti pe care ii ofera amenajarea respectiva privind caderea de nivel si variatia de debit in cursul anului.

Des.nr. 5 Domeniul de utilizare

La fabricarea turbinei noastre de debit am reusit totusi sa realizam faptul ca ele sa fie realizate din elemente standardizate care permit dimensionarea turbinelor noastre de debit in conformitate cu configuratia localitatii respective in ce priveste debitul si caderea de nivel si in conformitate cu solicitarile clientului. Acest sistem LEGO permite o rezolvare avantajoasa din puncte de vedere economic al constructiei exacte a turbinei asigurind in acelasi timp toate functiile date prin project.

Turbinele de debit se evidentiaza si prin aceea ca au o mare durata de viata si cu pretentii foarte mici in ce priveste lucrarile de intretinere si reparatii. In decursul exploatarii turbinele nu necesita nici un fel de piese de schimb scumpe si complicate iar eventuala lor reparare se poate realiza in majoritatea cazurilor direct in instalatie. Un avantaj specific numai acestor turbine de debit fabricate de catre noi este posibilitatea pe care o ofera de a fi folosite in sistemele de alimentare cu apa potabila care au conducte de aductiune cu lungime foarte mare deoarece constructia lor nu permite aparitia de socuri hidraulice care pot sa intrerupa alimentarea cu apa(nu necesita castel de chilibru). In acelasi timp, constructia turbinelor nu permite afectarea calitatii apei potabile. Acest lucru s-a verificat de foarte multe ori in instalatiile montate de catre noi in multe tari ale lumii.