477 2

12.2. TURBINY WODNE

generatora 6 i ewentualną przekładnię 8 w maszynowni, gdzie są one łatwo dostępne, w przeciwieństwie do rozwiązania gruszkowego hydrozespołu.

Turbiny rurowe mogą być budowane ze stałymi lub regulowanymi łopatkami kierowniczymi i nastawialnymi łopatkami wirnika. Turbina może napędzać prądnicę bezpośrednio lub poprzez przekładnię czołową lub planetarną (ewentualnie pasową). Przekładnia zwiększa prędkość obrotową i umożliwia zastosowanie typowego generatora normalnoobrotowego, który ma również większą sprawność. Generator może być ustawiony wzdłuż osi turbiny, równolegle, ukośnie lub prostopadle. Średnica wirnika generatora umieszczonego w gruszce (rys. 12.6a) jest ograniczona wymiarami gruszki. Powoduje to zdecydowane zmniejszenie momentu bezwładności oraz stałej czasowej rozbiegu (wzór (4.23)) hydrozespołu rurowego w porównaniu z turbozespołem z pionową turbiną Kapłana, a w konsekwencji pogorszenie warunków stabilności pracy turbozespołu w systemie elektroenergetycznym (w innych urządzeniach w celu poprawienia warunków pracy instaluje się dodatkowo koła zamachowe). Jednym ze sposobów zapewnienia stabilnej pracy hydrozespołu rurowego jest zastosowanie tzw. hydrozespołu Straflo [12.8, 12.12] - rysunek 12.6d. Na łopatki 3 jest nałożony ruchomy pierścień, stanowiący obudowę turbiny; jest on uszczelniony w stosunku do stałych fragmentów obudowy rurowej. Na pierścień jest nałożony wirnik generatora 6. Wymiary wirnika generatora nie są w tym przypadku ograniczone, zatem i moment bezwładności hydrozespołu może być duży.

Rys. 12.7. Porównanie sprawności rj pionowej turbiny Kapłana 1 i turbiny rurowej 2 w funkcji obciążenia P

Dzięki prostoliniowemu przepływowi przez turbinę rurową osiąga się większy przełyk i większą sprawność niż w turbinie Kapłana (rys. 12.7), a część budowlana elektrowni ma mniejsze wymiary, jest łatwiejsza do wykonania i o 10 — 30% tańsza. Dlatego turbiny rurowe stanowią podstawowe wyposażenie w niskospadowych (spad do 20 m) elektrowniach wodnych i w elektrowniach morskich pływowych.

Na rysunku 12.8 przedstawiono schemat turbiny Francisa {1849 r.) z wałem pionowym. Woda, przepływając poprzez spiralę metalową 6 i następnie promieniowo przez nastawialne łopatki kierownicze 1, umieszczone na obwodzie zewnętrz-

477