Kapu az Energia birodalmába - online információs portál és tudástár
  
                     



 


          

            

                      

  

 


Vízturbinák Nyomtatás E-mail

A víz energiájának hasznosítása a kezdeti időben azért volt korlátozott, mivel azt csak helyben tudták felhasználni. A fejlődésnek óriási lendületet adott a villamos energia termelésének lehetősége - amely az energia nagyobb távolságra való szállítását is biztosította - ill. amikor egy francia mérnök feltalált egy új és sokkal hatékonyabb vízikereket, amely az első sikeres vízturbina volt. Fourneyron turbinájaA feltaláló Benoit Fourneyron volt. Fourneyron turbinája magában foglalt több, addig nem alkalmazott újítást is. Az egyik legfontosabb, hogy a vízbe merülő turbina vezetőlapátokkal rendelkezett, amely a vizet pontosan a lapátokra irányította. Ez biztosította a víz egyenletes eloszlását ezáltal megnövelte a hatékonyságot (a víz energiájának 80 %-át alakítja hasznos mechanikai energiává). Az első ilyen turbinát a Badeni Nagyhercegség egyik kisvárosában St. Blasien-ben használták.

A fejlődés azonban nem állt meg. Újabb turbina típusok jelentek meg. Ilyen volt a magyar Bánki Donát által kifejlesztett és róla elnevezett Bánki-turbina. További típusok a Francis-, Pelton-, Kaplan-tirbinák. Az eltérő típusú turbinák kifejlesztésével megpróbálták a különböző vízhozamú és esésmagasságú vizek energiáját a lehető legnagyobb hatásfokkal hasznosítani.

De mit is nevezünk turbinának?


Vízturbina minden olyan erőgép, amely a folyadék munkavégzőképességét járókerék forgatásával mechanikai munkává alakítja. Mielőtt az egyes turbina típusok paramétereit megvizsgálnánk nézzük meg egy nagyon egyszerű vízerőmű felépítését amely az ábrán látható. A víz a felvízből egy nyomócsövön keresztül lép be a turbinába annak nyomócsonkján keresztül. A turbina járókerekén, energiáját átadva mechanikai energiát közöl a járókerékkel, majd a szívócsövön keresztül az alvízbe ömlik. A különböző típusú turbinákat azért kísérletezték ki, hogy az eltérő esésmagasság és vízhozam mellett is gazdaságosan üzemeltethető legyen egy vízerőmű. A turbinák járókerekén átáramló folyadék iránya szerint lehetnek:

  • radiális,
  • axiális,
  • félaxiális.

Attól függően, hogy a járókeréken való átáramláskor a víz nyomása megváltozik, vagy sem lehet beszélni reakciós ill. akciós turbinákról. Reakciós turbina például a Francis-turbina és a Kaplan-turbina, akciós a Pelton- és a Bánki-turbina.

 

Napjainkban az erőműveknél leggyakrabban a Francis turbinát alkalmazzák (1849). Itt a víz nyomócsonkon keresztül a támlapátokkal merevített csigaházban körbehalad a turbina kerületén, majd a szabályozás céljából állítható vezető-lapátkoszorún keresztül áramlik a járókerékre. A járókerék hajtja a vele közös tengelyre szerelt villamos generátort. A víz a szívósövön  keresztül áramlik a szabadba.

  A Francis turbina járókereke Francis turbina

A víz a járókerékre  radiális  irányban  lép  be és  axiális irányba lép ki. A Francis-turbina a közepes esésű és közepes vízhozamú vízerőművek turbinája. Fordulatszáma 60-450 (1/min) lehet. A turbina járókerekének az alakja függ a fordulatszámtól.  Megkülönböztetünk lassú  járású (n = 60-125), normál járású (n = 125-225) és gyors járású (n = 225-450) járókereket.

 

A Bánki-turbina egy kétszeres átömlésű szabadsugár turbina. Dob alakú  járókerekében két Bánki-turbinatárcsa között köríves (hengerfelületű) lapátok vannak. A vízsugár a szabályozó nyelvel ellátott vezetőcsatornából, vagy vízszintesen, vagy függőlegesen a járókerék külső palástján lép be a lapátok közé, majd a lapátokon túljutva belülről újból átömlik a lapátkoszorún. Elsősorban törpe vízerőművekben alkalmazzák.

 

A Pelton turbinát 1880-ban szabadalmaztatta Lester Pelton. A turbinát a californiai Pelton turbinagyorsfolyású hegyi folyókra tervezte, így a nagyesésű, kis vízhozamú vízerőművekben alkalmazzák. A nyomócsövön érkező víz a szabályozótűvel ellátott sugárcsőből nagynyomáson lép ki a járókerék kettős kanalaiba. Fordulatszáma egy sugárcsővel 4-30 [1/min], több sugárcsővel 30-70 [1/min] is lehet. A vízhozamot a szabályozótű ellőre vagy hátra mozgatásával ill. a sugárlevágóval lehet szabályozni. E kettős szabályozással elkerülhetők a hosszú nyomóvezetékben kialakult nyomáslengések.

 

Az ún. szárnylapátos vízturbinákra jellemző a nagy fordulatszám és az axiális átömlés. Elnevezésük onnan ered, hogy a járókerék lapátok a szárnyelmélet alapján méretezett profilokból vannak kialakítva.

 

A Kaplan-turbinának mind a járókerék, mind a vezetőkerék-lapátjai állíthatóak. Összehangolt   állításukkal elérhető, hogy a turbina nagy eséstartományokban jó hatásfokkal tudjon dolgozni. A víz a beton csigaházon a támlapátokon és a vezetőkerék állítható lapátjain keresztül - 90° -os irány elérést követően Kaplan-turbina- tengelyirányban érkezik a szintén állítható lapátú járókerékre, majd egy könyökszerű szívócsövön át jut az alvízbe.

A propeller-turbinánakcsak a vezetőkereke állítható, a járókerekei fixen vannak az agyba erősítve. Jó hatásfokkal csak állandó esés és vízhozam esetén üzemeltethető.

A Thomann-turbinának csak a járókerék lapátjai állíthatóak. Hatásfokgörbéje laposabb, mint a propeller turbináé, de a Kaplan-turbináénál kedvezőtlenebb.

 A csőturbinát kis vízierőművekben  alkalmazzák.  A víz itt szinte  irányváloztatás  nélkül halad át a turbinán, ezért a hidraulikai hatásfoka jobb, mint a Kaplan turbináé. Előnyei a Kaplan-turbinával szemben: azonos járókerékátmérő mellett nagyobb vízhozam és fordulatszám. Azonos vízhozamnál kisebb főméretek kisebb hidraolikus veszteségek. Hátrányai: nehézkes ellenőrzés, korlátozott egységteljesítmény. Tehát a Pelton kereket nagy esésnél, a Bánki- és a Francis-turbinát közepes esésnél, alacsony esésnél pedig a Kaplan-, Propeller-, Thomman-turbinákat ill. a csőturbinát alkalmazzák.


Forrás: Dr.Göőz Lajos és Kovács Tamás, "Vízenergia" c. munkája, eredeti változata itt.
Közzétéve szerzői engedéllyel

 
Hungarian (formal)English (United Kingdom)

Könyv ajánló


Miről olvasna szívesen?
 

Statisztika

Tagok : 17
Tartalom : 305
Tartalom találatai : 1305803