Hidrológiai Közlöny 1958 (38. évfolyam)

2. szám - Dorin Pavel: Új módszerek réstúlnyomásos (reakciós) turbinák jellemző adatainak meghatározására

102 Hidrológiai Közlöny 1958. 2. sz. Létesítendő vízerőművek előtanulmányaihoz, vázlatterveihez és' esetleg tervfeladatához szükség van a beépítendő turbinák főméreteire, jellemző adataira és súlyára. Ezen a tervezési fokon azonban még nem állanak rendelkezésre a gyárak részletes ajánlatai. A szerző az efajta előzetes vizsgálatok végrahajtásához vezet le olyan képleteket, amelyekből a réstúlnyomásos turbinák főméretei, súlya stb. jó közelítéssel előre kiszámíthatók. Űj módszerek réstúlnyomásos (reakciós) turbinák jellemző adatainak meghatározására BORIN PAVEL, államdíjas, a Műszaki Tudományok doktora, a bukaresti Műegyetem tanára Ismerteti: ZIEGLER KÁROLY, gépészmérnök, Vízügyi Tervező Jroda A vízgépek működési elvük alapján három csoportba sorolhatók : hidraulikus ,,motorok", hidraulikus ,,generátorok" és hidraulikus „transzformátorok". A hidraulikus motorok a vízenergiát mechanikus energiává alakítják át. Ebbe a csoportba tartoznak a vízikerekek, a hidrosztatikai motorok, a vízturbinák és általánosítva a gőz- és gázturbinák is. A hidraulikus generátorok a mechanikai energiát alakítják át folyadékenergiává. Ezekhez tartoznak a szivattyúk, kompresszorok, szellőzők, hajócsavarok és légcsavarok. A hidraulikus transzformátorok a folyadékenergiát másfajta folyadék energiává változtatják át, a Qi Hi r]i = QiH

t\r\z egyenlőség alapján. Ide tartoznak azok a gépek is, amelyek mozgást, erőt és nyomást hidraulikus közvetítő útján alakítanak át. A vízzel működő hidraulikus motorok között a legfontosabbak a vízturbinák. Ezek három csoportba sorolhatók : Egyenlő nyomású (helytelenül: akciós

1) turbinák : Pelton és Bánki turbina. Réstúlnyomásos (helytelenül: reakciós

1) turbinák : Francis, Kaplan, propeller és axiál-koncentrikus

2 turbina. A tervezés első szakaszában (előtanulmány, vázlatterv, beruházási programjavaslat) a gépészeti berendezésből csak a jellemző adatokat, főméreteket és súlyokat szükséges megállapítani. A turbinák részletes tervezése csak a tervezés következő szakaszaiban következik. A szerző a továbbiakban a vízerőmű tervezés első szakaszában szükséges turbina méretezés, pontosabban főméret- és súlymegállapítás módszereivel foglalkozik. I. A vízturbina-fajták alkalmazásának fejlődése Három évtizeddel ezelőtt kis esésű, nagy hozamú folyók energiájának hasznosítására gyorsanfutó Francis turbinákat alkalmaztak, kb. N = = 5000 LE felső teljesítményhatárral. Később elérték az JV = 20 000 LE közepes teljesítményt is, és az n

g = n-N'

2 -H"

0!* = 500 jellemző for1 A szerző véleménye. 2 Arno Fiseher-féle turbina. dulatszámot (pl. Dubs tanár Escher Wyss gyártmányú turbinái). A villamosenergiafogyasztás növekedése az épülő vízerőművek teljesítményét egyre jobban növelte. A nagyesésű vízerőművek egy lépcsőben hasznosított esése túlhaladta a H = 2000 métert, és a beépített lassanfutó, kis n

s-ű Pelton turbinák egységteljesítménye a 80 000 LE-t. A közepes, H = 25^300 m esésű egyszeres, iker és hármas Francis turbinák egységteljesítménye elérte a 100 000 LE-t. Végül 1925 után kiépültek a H = 1H-15 m esés hasznosítására alkalmas Kaplan turbinák és elfoglalták a gyorsanfutó és többszörös Francis turbinák helyét. Kezdeti egységteljesítményük N = 5000 LE alatt volt, de rövidesen elérték az N = 60 000 LE-t és. a H = 25 m esést is. II. A jelenlegi helyzet Az utóbbi években a hasznosított esés és egységteljesítmény nagysága terén a hegyes vidékű országokban (Svájc, Svédország, Norvégia, Olaszország, Franciaország, Ausztria stb.) értek el jelentős eredményeket, míg a Szovjetunió és az USA a kis és közepes esések nagy egységteljesítménnyel való hasznosításában tűnt ki. így Pelton turbinával elérték a H = 2000 m-en felüli esést és a közel N = 100 000 LE-s teljesítményt; Francis turbinánál a H — 450 m esést, N = 150 000 LE teljesítménnyel, Kaplan turbinánál pedig H = = 25—40 m esésnél az ÍV = 100 000 LE-n felüli teljesítményt. III. A turbinák fejlődésének űj irányzatai Az erőmű összteljesítmény és az egyes gépegységek teljesítményének növekedése mellett az új erőmű létesítéseket vízenergetikai és vízgépészeti szempontból két érdekes irányzat jellemzi: 1. Lassanfutó, nagy egységteljesítményű Francis turbinák foglalják el a gyorsaníütó Pelton turbinák helyét, a H = 400-^550 (rövidesen -H600) m esések tartományában. Az ilyen eséseknél és nagy teljesítményeknél ugyanis a megfelelő értékű n

8 elérése érdekében már a sugárcsövek és a járókerekek számát növelni kell, ami a beruházási költséget a hasonló jellemző fordulatszámú Francis-gép ára fölé emeli. A Francis turbina maximális hatásfoka 2-^-4%-kal nagyobb a Pelton turbináénál. Ezzel szemben a Pelton turbina