SPEE
 
SPEE
   
Bulb турбини
Това увеличаване на търсенето на електроенергия рефлектира в увеличение на тарифната ставка и сегашната енергийна криза. Преди това не се обръщаше достатъчно внимание на водноелектрическите проекти с нисък напор поради по-високата им цена. Сега за да се запълни празнината между търсенето и предлагането на електроенергия, се поставя акцент върху разработката на местоположения с нисък напор на водата. В наши дни са на разположение няколко турбини за нисък пад, от които е установено, че bulb турбините са най-подходящи за такива условия на обекта.

Bulb турбината е с компактна форма и добри хидравлични характеристики, което води до по-малки строителни разходи и хидравлични загуби в сравнение с другите видове турбини, използвани при сходни условия на местоположението. Извършена е голяма част от изследователската работа за подобряване на характеристиките при кавитация, разработване на покритие за защита на краищата на лопатките поради ерозия от пясък, изследване на характеристиките на bulb турбината по време на нейната работа в реверсивни режими и предвиждане на динамичното поведение на bulb турбината. В настоящата статия е направен опит да се представи преглед на техническите и оперативните аспекти на bulb турбината и нейните приложения.

Bulb каплан турбините имат цялостна задвижваща система и генератор, намиращ се в аеродинамичен "балон", който стои в основния поток. Те са практични само при големи хидроенергийни проекти, когато е възможно физически един човек да се спусне в балона за извършване на поддръжка и обикновено се използват само при големи системи.

Bulb турбините за малки водноелектрически централи често се изпълняват със система от зъбни предавки в корпуса на турбината. Тази конструкция дава възможност генераторът да се позиционира вертикално извън корпуса на турбината в сградата. В резултат на това корпусът на турбината (който се обтича от водата) може да бъде много компактен. Тъй като тези трансмисионни системи трябва да се поберат вътре в корпуса на турбината, те трябва да са не само много ефективни, абсолютно надеждни и лесни за поддръжка, но и изключително компактни.

Bulb турбината е разработен в средата на 1900 и се използва за много ниски падове. Тя има работно колело тип пропелер и компоненти, затворени в един балон. Валът е хоризонтален или наклонен. Достъпността до турбината и генератора се влияе от размера на балона и се намалява, когато тя е потопена и затворена. Лесно достъпно е само работното колело на турбината. Генераторът се намира във водонепроницаем корпус или балон в течението на водата. Сградата на ВЕЦ е интегрирана с язовирната стена с директна смукателна тръба. Механичната инерция на въртящите се звена на генератора е много по-ниска от инерцията на вертикална Kaplan турбина. Ниската инерцията на bulb турбината може да се компенсира до известна степен чрез съвременните хидравлични турбинни регулатори и стабилизатори на системата. Те могат да бъдат използвани при ниски падове и при големи изменения на пада и дебита и в този смисъл, тези турбини заменят турбините Kaplan за падове под 25 метра. При много ниски падове скоростта на генератора трябва да бъде увеличена с помощта на мултипликатор. Bulb турбините могат да работят като помпи.

Основни предимства
Най-ефективното решение за нисък пад до 30 метра. Пренебрежимо малка нужда от наводняване на бреговете на реката поради естеството на работа на течащата вода. Намален размер, цена и изисквания към строителните работи до 25% благодарение на директната смукателна тръба, която подобрява характеристиките на хидрогрупата и също води до по-малка необходимост от изкопни работи. Посреща нуждите на всяко специфично приложение - Bulb турбините също действат като помпи и в двете посоки на потока с приложения на места с приливи и отливи.

Основни характеристики
Наименованието "Bulb - балон" идва от формата на горната водонепроницаема обвивка, която съдържа генератор разположен върху хоризонтална ос. Диаметърът на работното колело може да бъде до 8м. Дизайнът на работното колело е една от най-важните задачи, която трябва да се извърши при оптимизирането на една хидрогрупа за всеки проект. Ъгълът на лопатките може да бъде променян чрез движещ се от сервомотор цилиндър, разположен във вътрешността на главината на работното колело. Главините се пълнят с масло.

Два радиални лагера гарантират динамичната устойчивост на хоризонталния вал по време на работа. Шлюзът на смукателната тръба осигурява надеждна защитна система за хидрогрупата. Функциите на изходния шлюз са защита срещу задвижване на турбината, изолация по време на обезводняване на хидрогрупата, операция по изпускане на водата от басейна и други. Времето за изграждане може да се оптимизира, като се извършват следните операции едновременно. Монтаж на ротор, статор и предната част на балона в горната шахта. Изграждане на главината на работното колело, лопатките, конуса на турбината и монтаж на работното колело в долната шахта. Монтаж на аксесоари. Дизайнерските концепции на Alstom гарантират надеждност при всички работни условия, като се вземе предвид чувствителността на Bulb турбините към нестабилността и вибрациите поради хоризонталното разположение на генератора. Те са разработени да се справят в ситуации като закръгленост и концентричност на въздушната междина и успешно намират приложение в bulb турбини до 60MVA.

Поставянето на генератора в затворения балон налага определени условия и ограничения, изискващи подходящ дизайн. Речната вода, течаща около балона, е идеалният охлаждащ агент за топлината, разпределяна предимно чрез въздух под налягане. Компанията VA TECH HYDRO допълнително е въвела система за охлаждане със затворен воден кръг за междинно охлаждане и повърхностни охладители, които са монтирани в течението на водата или са неразделна част от балона.

Основните предимства на тази система за охлаждане включват отличната възможност за пренос на топлина, възможността за интегриране на охлаждането на лагерите и трансформатора, топлообменник вода/вода без поддръжка, подобрена ефективност чрез разпределена експлоатация на циркулиращите водни помпи и премахване на системата за охлаждане на вода в сградата на ВЕЦ (помпи и други)

Статорът на генератора, който е част от балона, е захванат към фланеца на вътрешния се конус на корпуса на балона, който също така поддържа комбинирания натиск на генератора и направляващия лагер.Това осигурява допълнително значителни предимства, като например ясно разделение на пространството за генератора и турбината, съосие на генератора и турбината, достатъчно пространство за достъп и лесна инсталация.

Във ВЕЦ с Bulb турбина/генератор, поддръжка е много по-лесна, отколкото при вертикална Каплан хидрогрупа. Задачите по поддръжката на турбината могат да се извършват независимо от генератора и така не се изисква демонтаж на генератора. Основните части на генератора могат лесно да бъдат достъпни за инспекции, като премахването на статорните решетки и полюсите е възможно, без демонтаж на основните компоненти.

Противно на предишните тенденции на балоните с малки диаметри, в днешно време се използват по-големи диаметри от до 1,3 пъти диаметъра на работното колело на турбината, предлагащи следните предимства като голяма инерционна константа, висока ефективност на генератора, проста и ефективна система за охлаждане, намален механичен стрес и увеличено пространство в предната част на балона.

Компанията VA TECH HYDRO е разработила една нова и силно конкурентна концепция за директно задвижване на генератора, особено за малки падове и мощност до 15MVA. Концепцията BULB 2000 включва само един вал с общ достъп и е много икономична.

Kaplan bulb турбина, конструкция тип A
Предлага се с три, четири или пет лопатки на работното колело. Подходяща е за наклонен или хоризонтален монтаж на вала. За мощности до 1000kW се използва предавка с плосък ремък и голяма издръжливост, а при по-големи мощности - зъбни предавки с паралелни валове. Тази машина също е на разположение като конструкция тип R за свързване към напорен тръбопровод и с изнесена настрани ремъчна предавка.

Kaplan bulb турбина, конструкция тип B
Това по-нататъшно развитие на конструкция тип A е идеална за използването на синхронен генератор с възбуждане с постоянни магнити. Ротора на генератора е монтиран на вала на турбината, следователно се премахва един набор от лагери. Тъй като на статора е разположен вътре в балона на турбината и е заобиколен от вода, се осигурява оптимално охлаждане.

Една разновидност на Bulb турбините са хидрогенераторите Hydromatrix и съчетават предимствата на доказана технология на ANDRITZ HYDRO при агрегатите с икономична и спестяваща време инсталация.

Концепцията Hydromatrix се състои от фабрично сглобена "мрежа" от модули, съдържаща малки пропелерни агрегати с турбина-генератор, които могат да бъдат групирани гъвкаво в различни конфигурации. Агрегатите Hydromatrix могат да бъдат инсталирани на съществуващи язовири и шлюзови структури, както и да се използват при нови проекти. Модулите Hydromatrix се доставят в предварително сглобено състояние на площадката на ВЕЦ, където те се монтират. Агрегатите турбина-генератор се включват и изключват с помощта на хидравлично задвижвани плъзгащи се саваци, които прекратяват притока на вода през тях.

Дизайнът на модулите позволява премахването или отстраняването им от работно положение като плъзгащата се врата. Това позволява преминаването на течащата вода и опростява работата по проверка и поддръжка на агрегатите. Проекти, които не са икономически целесъобразни с конвенционалните конструкции на агрегатите турбина-генератор, вече могат да бъдат разработени изгодно с помощта на подхода на Hydromatrix.

ВЕЦ на базата на Hydromatrix предлагат няколко предимства, където конвенционалните водноелектрически проекти не могат да осигурят приемливи решения. Технологията Hydromatrix дава възможност на клиентите да се включат в неизползваният водноелектрически потенциал на водовземните кули, неизползваеми корабни шлюзове, канални бентове, корабоплавателни язовири и язовири за напояване, разполагайки с печеливши и възобновяеми енергийни ресурси. Гъвкавостта при организиране на малките хидроагрегати и свързаното с тях електромеханично оборудване позволява интеграция на Hydromatrix в съществуващите структури, които отговарят на основните критерии на приложение.

Турбините Hydromatrix могат да работят на плитко и с минимално потапяне. Могат да бъдат избегнати дълбоки изкопни и други скъпи строителни работи, което води до значително намаляване на разходите.

Най-съвременният дизайн на работното колело и технологията на генератора са гаранция за възможно най-голямо производство на енергия чрез високи нива на хидравлична и електрическа ефективност. Заедно с високата надеждност на инсталацията, в резултат от големия брой генериращи мощности тези фактори допринасят за висока рентабилност на решението Hydromatrix. Чрез използването на съществуващите структури се избягва допълнителното ползване на земя. Вече създадените крайбрежни заливаеми ивици остават непроменени, като по този начин се свежда до минимум въздействието върху ценните земеделски земи или жилищните райони.

Проектите с Hydromatrix могат също лесно да се интегрират в градските райони, които имат строги естетически изисквания. Тъй като е необходимо да се адаптират само малко съществуващите структури, строителните графици са значително по-кратки в сравнение с конвенционалните големи водноелектрически централи. Допълнителни икономии на време при инсталиране и пускане в експлоатация се постигат чрез използване на предварително сглобени и фабрично тествани основни елементи за инсталацията с Hydromatrix. Стандартизираният и устойчив дизайн на Hydromatrix, включващ нерегулируеми турбини и синхронни генератори, ги прави лесни за интегриране и работа в рамките на съществуващата електрическа мрежа. Инсталациите с модулите Hydromatrix не изискват сложна работа по поддръжката за продължителни периоди от време, освен смяна на масла и филтри в зависимост от работните часове. Тъй като всеки хидрогенератор лесно може да бъде отстранен от своето работно положение, проверките са бързи, сигурни и ясни и нямат влияние върху функционирането на другите модули. Малкият размер на агрегатите позволява техните ремонти да се извършват в работилница.

За да се постигнат технически и икономически осъществими приложения с Hydromatrix, трябва да бъдат изпълнени следните критерии. Разполагаем дебит приблизително 100m3/s. В зависимост от напора на водата, която преминава през един хидрогенератор, варира между 5m3/s и 12m3/s. Тъй като агрегатите са нерегулируеми, следва да бъдат инсталирани колкото е възможно по-вече за да се позволи отработване на различните потоци и да се сведе до минимум въздействието на разходите по баланс на производствено оборудване. Местоположенията с отток по-малък от 50m3/s трябва да разполагат с по-голям напор, за да се гарантира икономическа експлоатация. Инсталациите с Hydromatrix се използват предимно на места с нисък пад между 2m - 20m. В изключителни случаи с по-високи падове до 30м, дори и по-малък брой агрегати може да доведе до икономически атрактивна ВЕЦ. Минималното потапяне под вода 1.5m. Ако е на разположение по-голямо потапяне, е възможна инсталация на два реда. Това позволява по-голям капацитет на инсталацията с малки изисквания за пространството.

Съществуващите строителни структури следва да отговарят на критериите за минимални отток и потапяне. Инсталациите Hydromatrix с нови строителни структури предлагат икономична алтернатива спрямо специфичните изисквания и по-скъпите строителни работи при конвенционална водноелектрическа централа.

Синхронните генератори на Hydromatrix могат лесно да се интегрират в мрежите на ЕРП и не изискват компенсация на фактора на мощността. Мощността на централата може да се регулира чрез включване или изключване на единични хидрогенератори. При по-големи инсталации се използват трансформатори за контрол на напрежението под товар.

Видове приложения
Големи шлюзови и язовирни съоръжения, изградени покрай големи реки за целите на корабоплаването, са идеална възможност за Hydromatrix. Добавяне на водноелектрическите централи за производството на електроенергия на тези места може да бъде много икономично, ако съществуващите структури позволяват изпълнението на Hydromatrix. Постоянните дебити и обикновено малките колебания на напора правят напоителните структури идеални кандидати за Hydromatrix приложения. Благодарение на модулната концепция, енергетичното оборудване може да бъде монтирано на различни язовирни структури с подходящо потапяне.

Водни резервоари или байпас тунели на съществуващи водноелектрически централи обикновено разполагат със структури за водовземане, които могат да бъдат идеални възможности за ползване на Hydromatrix технологията. В такива приложения са осъществими напори до 30м, ако може да се реализира достатъчно потапяне. Каналните или корабоплавателните структури често имат преливник или неизползвани шлюзове, които имат достатъчно напор за монтаж на Hydromatrix модули за производство на електроенергия. В случай на наводнение, модулите могат да бъдат извадени от водата или Hydromatrix електроцентралата може да бъде проектирана да позволи преливане по време на наводнения. Комбинация с Hydromatrix модули за производство на електроенергия следва да се оценява в процеса на планиране на нови язовири, бентове и други хидравлична инфраструктура за напояване или контрол на наводненията. В повечето случаи разглеждането на такъв многофункционален подход на ранен етап може да предложи значителни допълнителни ползи и подобрена икономическа рамка.

Hydro-eKIDS
Разработката на Toshiba Group Hydro-eKIDS представлява друга модификация на Bulb турбините, въз основа на концепция за дизайн, високо качество и висока надеждност, създадени чрез ангажимент за големи и средни по мащаб водноелектрически централи.

Концепцията Hydro-eKIDS има пет различни модела, в зависимост от комбинацията от дебит на потока и нетния пад. Всяка група има три вида работни колела, които да отговарят на специфичния воден поток. Hydro-eKIDS се доставя с регулирани лопатки на работното колело и направляващия апарат, за да отговарят точно на условията на местоположението. Ъгълът на лопатките на работното колело също може да се регулира след монтажа, като се извади работното колело. Когато оттокът се колебае в дъждовния или сухия сезон, Hydro-eKIDS може да работи при най-добрите условия чрез регулиране на ъгъла на лопатките на работното колело.

Оптималният подбор на генератор е избор между индукционни и синхронни генератори, в зависимост от това дали Hydro-eKIDS ще се свързва към мрежата или ще е независим от нея. Лагерите са стандартни ролкови и се смазват с грес. Валът на турбината е проектиран чрез анализ на вибрации чрез МКЕ, а също и статичен анализ на усилията, така че да издържи на граничната скорост като тази в турбините с голяма мощност. Валът на турбина е изработен от неръждаема стомана. Уплътнението на вала е механичен тип и се смазва самостоятелно с вода. Системата от лагери съчетава конусно-ролков тип, който издържа на аксиален натиск и радиално натоварване, и цилиндрично-ролков тип за радиално натоварване.
http://energia.elmedia.net/, 2014-07-04
 
not defined typeenergysql mysql_error(select * from article where article.language=2 AND article.typearticle=2 AND article.typeenergy= AND article.typeop=0 order by article.date DESC)