Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

10. szám - Dr. Kertai Ede–dr. Kozák Miklós: Új lehetőség kisesésű vízerőművek gazdaságosabb kialakítására. A STRAFLO-turbina

HIDROLOGIAI KÖZLÖNY G2. ÉVFOLYAM 10. SZÁM 433—480. oldal. Budapest, 1982. október Űj lehetőség kis esésű vízerőművek gazdaságosabb kialakítására A STRAFLO-turbina I) I!. K IRTAI E D E* c. egyetemi tanár, a műszaki tudományok kandidátusa — DK. KOZÁK MIKLÓS* egyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora Közismert, hogy a kis esésű folyókon nagyobb fajlagos költséggel lehet vízerőműveket építeni, mint a folyók hegyvidéki nagyesésű szakaszain. Minthogy azonban ezek a vízerőművek rendszerint közel vannak a fogyasztói központokhoz és így nem igényelnek hosszú, költséges távvezetékeket, még olyan, hegyekben gazdag országok is, mint Svájc vagy Svédország hasznosították kis esésű folyóik vízerőkészletét. Gazdaságosságuk biztosítására a tervezők mind az építés, mind a technológiai berendezések terén nagy erőfeszítéseket tettek új, kisebb beruházást igénylő, műszakilag fejlettebb megoldások kialakítására. így született meg a Kaplan-turbina is, ami a 20-as években forradalmasította a kis esések hasznosítását. Alkalmazásával óriási vízerőkészletek kiaknázása vált gazdaságossá. Később, amikor már általában a kevésbé gazdaságos lehetőségekre került sor és a verseny is élesedett, a csőturbina adott új lendületet a kis esésű vízerőművek építésének. A csőturbina megjelenése a kisesésű vízerőhasznosításban igen nagy jelentőségű. Szerepe vetekszik azzal, amit a Kaplan turbina játszott első alkalmazásának idején. A csőturbina azóta, hogy L. F. Harm 1919-ben a prototípusát kialakította, nagy karriert futott be, de sok változáson ment át. Most úgy tűnik, hogy egy tovább korszerűsített változata új lehetőséget kínál kis esésű folyók vízerőkészletének gazdaságos hasznosítására. Ez a változat a STRAFLO-turbina, amelyre a figyelmet elsősorban a közelmúltban Belgiumban, a Meuse folyón üzembehelyezett vízerőművek hívják fel. Ezeknek a kedvező beruházási és üzemi mutatói nagy reményre jogosítanak a STRAFLO-turbina jövőbeni alkalmazását illetően. Mielőtt ennek a lényegét ismertetnénk, érdemes röviden áttekinteni a csőturbina kifejlesztését az első konstrukcióktól a napjainkban legkorszerűbb változatáig, elsősorban a vízépítő mérnökök szemszögéből. A csőturbina Csőturbinának nevezzük általánosságban azokat a vízszintes, vagy közelítőleg vízszintes tengelyű, axiális átömlésű turbinákat, amelyeket csigaház nélküli, a turbina tengelyeivel egybeeső csőbe, ill. csatornába építenek. * Budapesti Műszaki Egyetem, Budapest. A csőturbinák fő jellemzői: — vízszintes, vagy enyhén ferde tengelyelrendezés, — csigaház nélküli egyenes, vagy enyhén íves turbinacsatoínák, — lehetőleg egyenes szívócsatornák, — propeller-, vagy Kaplan-turbinák, különleges, az elrendezésnek megfelelően szerkesztett generátorok. A csőturbinás gépcsoportok kialakítása elsősorban a generátorral van összefüggésben. E szerint megkülönböztethető: 1. Csőturbina koszorúgenerátorral (póluskerék-turbina), 2. Csőturbina aknába épített generátorral, 3. Csőturbina körüláramlott (köpenyes) generátorral a) a szívócsőben, b) az előcsatornában. A csőturbina kifejlesztésének alapvető kérdése az volt, hogy a vízszintes tengelyelrendezés mellett a generátort a csatorna kerületén, a csatornán kívül, vagy azon belül helyezzék-e el. A generátor elhelyezési lehetőségeit az 1. ábra mutatja: a) a csatorna kerületén (koszorú-generátor típus), b) a csatornán kívül (aknába épített generátor), c) és d) a csatornán belül (körüláramlott generátor a szívócsőben, ill. az előcsatornában). A csőturbina fejlődésének első állomása a koszorú-generátoros (póluskerék) csőturbina volt. Hat évvel a Kaplan-turbina feltalálása után, 1919-ben L. F. Harm alakította ki és az ő szabadalma alapján A. Fischer fejlesztette tovább (l.a ábra). Ez lényegében egy vízszintes vagy csak enyhén ferde tengelyű, rögzített, vagy állítható járólapátú szárnylapátos turbina, amelynek a járókerekére külső koszorút helyeztek. Erre a koszorúra ékelték fel a szinktongenerátor rotorjának pólusait. A rotor ilyenformán körbeveszi a turbinát. Ennek az elrendezésnek számos előnye van: — kizárólag tengelyirányú áramlás, — tömör szerkezet, — elegendő hely a kerületen, még nagyteljesítményű generátor számára is, — igen nagy tehetetlenségi nyomaték, ami egyenletes üzemet és jó szabályozási jellemzőket biztosít. Az első koszorúgenerátoros csőturbinával felszerelt vízerőművet 1938-ban helyezték üzembe