Energetika

Istorijat

Sve hidraulične mašine krajem 19. veka su bile mašine reakcijskog tipa kod kojih se u procesu razmene energije i radnog kola menjaju sve tri komponente strujne energije: kinetička, pritisna i potencijalna. U to vreme se pojavila velika potreba za novim izvorima energije koji bi služili za pokretanje mlinova i ostalih mašina koje su radile u rudnicima zlata. Točkovi koji su pogonili mlinove su dobro radili na velikim rekama, ali ne i na manjim rekama i potocima. Tih godina zlatne groznice u Americi, Lester Pelton je izumeo hidrauličnu mašinu koja je radila na potpuno drugačijem principu od reakcijskih mašina. Uspeo je da po moću mlaznice, svu energiju vode transformiše u kinetičku, dobivši pritom mlaz velike brzine. Mlaz vode dalje udara u lopatice radnog kola i vrši predaju energije turbini. Peltonova turbina je turbina je impulsnog tipa (akcijska turbina) koja je po svom izumitelju dobila naziv Peltonova turbina i do sadašnjih dana se, uz neke male modifikacije, održala u istom obliku.

Primena

Peltonova turbina je jenda od najčešće upotrebljavanih turbina u hidroelektranama širom sveta. Korisna je za hidroelektranene koje rade pri relativno velikim padovima i relativno malim protocima vode. Spada u grupu akcijskih hidrauličnih turbina koje u procesu razmene rada izmedju vode i radnog kola, koriste samo kinetičku energiju mlaza koja se stvara u dovodnom organu turbine, mlazniku, dok pritisna energija ostaje praktično nepromenjena. Regulacija protoka se vrši promenom položaja koplja u mlaznici i položajem sekača mlaza, i pošto se regulacija vrši samo jednim elementom konstrukcije turbine, svrstava se i u grupu turbina jedinačne regulacije. Ugradjujemo ih u male hidroelektrane koje imaju nominalno veliki pad a mali protok. Mogu biti izvedene kao vertikalne ili horizontalne i mogu imati od 1 do 6 mlaznica. Jedan primer preseka moderne Peltonove turbine prikazan je slici.

Presek savremene Peltonove turbine sa jednom mlaznicom. Slika preuzeta iz knjige: Hidraulične turbine, Miroslav Benišek, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1998.

Način funkcionisanja

Osnovni delovi Peltonove turbine su: dovodni cevovod (pozicija 1 na slici), mlaznik (2) sa regulacionim kopljem (7),  skretač (sekač) mlaza (3), radno kolo (4), vratilo (5), oklop turbine (6) i poluge (8). Voda se cevovodom dovodi do mlaznika. Položajem regulacionog koplja u mlazniku se reguliše protok vode kroz turbinu. Koplje se pomera pomoću servomehanizma pri čemu položaj sekača mlaza prati kretanje koplja. Pri smanjenju snage, sekač odseca deo mlaza do potrebnog prečnika, a koplje zatim  zauzima potreban položaj. Oštrica sekača je uvek tik uz obim mlaza u stacionarnom  režimu rada. Mlaz iz mlaznika nastrujava na lopatice u kojima se vrši rezmena rada, a snaga se vratilom prenosi do generatora. U slučaju zaustavljanja turbine, skretač mlaza pokretan polugama preseca mlaz vode i skreće dejstvo mlaza van lopatica radnog kola.

Literatura:

1. Knjiga Hidraulične turbine, Miroslav Benišek, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1998.
2. Sajt Wikipedia

Istorijat

Istorijski gledano, točkovi pogonjeni vodom, preteča današnjih hidrauličnih turbina, su korišćeni u mlinovima različitih tipova gotovo 1000 godina i bili su relativno neefikasni. Veliki napredak u efikasnosti hidrauličnih mašina, tada već poznatim kao hidraulične turbine, se desio u 19. veku. Nakon izuma električnog generatora u pred kraj 19. veka, hidraulične turbine su, pored parnih mašina, postale značajan  faktor u proizvodnji električne energije. Prvu turbinu radijalnog tipa je 1826. godine razvio Benoit Fourneuyron. Imala je stepen iskorišćenja oko 80%, voda se kroz samu turbinu kretala centrifugalno (od ose rotacije ka periferiji) pokretavši tako radno kolo turbine. Paraleno sa Fourneuyron – om je Poncelet 20 – ih godina 19. veka razvio sličnu turbinu kod koje se voda kretala centripetalno kroz radno kolo (od periferije ka osi rotacije). 1848. godine, James Francis, dok je radio kao glavni inženjer za kompaniju Locks and Canals coompany u kojoj se koristio pogon vodenih turbina koje su putem kaišnog prenosa pokretale mašine u tekstilnoj industriji u gradu Lovelu u Americi, unapredio prethodna konstrukcijska rešenja i projektovao mnogo efikasniju turbinu kod koje se voda kao i kod Ponceletove kreće centripetalno, koja je nazvana po njemu Fransisova turbina. Pored unapredjenja oblika radnog kola u cilju što bolje razmene rada, Fransis je upotrebio i spiralu kao uvodnu komoru u turbinu koja je omogućila ravnomerniji dovod vode do radnog kola i tako uticala na povećanje stepena korisnosti.

Primena

Fransisova turbina je uz Peltonovu i Kaplanovu turbinu jedna od najčešće upotrebljavanih turbina u svetu. Spada u grupu reakcijskih, radijalnih hidrauličnih turbina kod kojih se u procesu razmene rada izmedju vode i radnog kola, menjaju sve tri komponente strujne energije i to pritisna, kinetička i položajna. Regulacija protoka kroz turbinu se vrši zakretanjem lopatica sprovodnog aparata i pošto se regulacija vrši samo jednim elementom konstrukcije turbine, svrstava se i u grupu turbina jedinačne regulacije . Mogu biti izvedene kao horizontalne ili vetikalne. Jedan primer moderne Fransisove turbine je prikazan na slici.

 Presek savremene Fransisove turbine. Slika preuzeta iz knjige: Hidraulične turbine, Miroslav Benišek, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1998.

Način funkcionisanja

Osnovni delovi Fransisove turbine su: spirala (pozicija 1 na slici), statorske lopatice (2), sprovodni (usmerni) aparat (3), obrtno (radno) kolo (4) i sifon (5). Zadatak statorskih lopatica je da stvore potrebnu cirkulaciju vode pred ulazom u sprovodni aparat i da turbini daju potrebnu krutost. One prihvataju opterećenja od skoro svih vitalnih delova turbine (generator, vratilo, obrtno kolo, itd.) i prenose ga na fundament turbine. Statorske lopatice su nepokretne i hidraulički oblikovane kako ne bi stvarale velike strujne gubitke. Po izlasku iz medjulopatičnog prostora statorskih lopatica, voda se dovodi ka sprovodnom aparatu. Sprovodni aparat se sastoji od venca hidraulički oblikovanih lopatica i usmerava vodu u prostor izmedju sprovodnog aparata i obrtnog kola. Lopatice sprovodnog aparata su ravnomerno rasporedjene i mogu se zakretati pomoću servo motora. Pri povećanju otvora sprovodnog aparata povećava se protok, a time i snaga turbine. Nakon sprovodnog aparata, voda ulazi u obrtno kolo u kom se vrši razmena energije toka i mehaničkog sistema. Nakon izlaska iz radnog kola, voda ulazi u sifon koji osim što odvodi vodu iz turbine ima i funkciju obezbedjivanja manjeg pritiska iza obrtnog kola i bolje iskorišćenje pada.

Literatura:

1. Knjiga Hidraulične turbine, Miroslav Benišek, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1998.
2. Sajt Wikipedia

Fransisova turbina

Fransisova turbina spada u grupu reakcijskih, radijalnih hidrauličnih turbina kod kojih se u procesu razmene rada izmedju vode i radnog kola, menjaju sve tri komponente strujne energije i to pritisna, kinetička i položajna. Regulacija protoka kroz turbinu se vrši zakretanjem lopatica sprovodnog aparata. Ugradjujemo ih u male hidroelektrane koje imaju neto pad od 10 m do 250 m.

Mogu biti izvedene kao horizontalne ili vetikalne, maksimalne snage 15 MW i maksimalnog prečnika radnog kola 1400 mm.

Kaplanova turbina

Kaplanova turbina spada u grupu reakcijskih, aksijalnih hidrauličnih turbina kod kojih se u procesu razmene rada izmedju vode i radnog kola, menjaju sve tri komponente strujne energije i to pritisna, kinetička i položajna. Regulacija protoka kroz turbinu se vrši zakretanjem lopatica sprovodnog aparata i lopatica radnog kola. Ugradjujemo ih u male hidroelektrane koje imaju neto pad od 2 m do 35 m.

Mogu biti izvedene kao vetikalne, cevne ili spiralne, maksimalne snage 8 MW i maksimalnog prečnika radnog kola 3600 mm.

Peltonova turbina

Peltonova turbina spada u grupu akcijskih hidrauličnih turbina koje u procesu razmene rada izmedju vode i radnog kola, koriste samo kinetičku energiju mlaza koja se stvara u dovodnom organu turbine, mlazniku, dok pritisna energija ostaje praktično nepromenjena. Regulacija protoka se vrši promenom položaja koplja u mlaznici i položajem sekača mlaza. Ugradjujemo ih u male hidroelektrane koje imaju neto pad od 14 m do 1000 m.

Mogu biti izvedene kao vertikalne ili horizontalne i mogu imati od 1 do 6 mlaznica. Maksimalna snaga naše Peltonove turbine je 15 MW, a maksimalni prečnik radnog kola je 1500 mm.

Kompletna kontrola iz jednog izvora

Softverski modul

Softver HEROS – Obezbeđuje potpunu automatizaciju postrojenja uz održavanje maksimalne bezbednosti rada.

• Upravljanje i praćenje parametara turbine i generatora
• Praćenje maksimalnog dozvoljenog nivoa vode
• Upravljanje i povezivanje agregata male hidroelektrane (hidrauličke čelične strukture, ventilacija, podmazivanje...)
• Potpuno automatsko arhiviranje operativnih podataka
• Daljinski nadzor i upravljanje upotrebom inovativnih tehnologija za prenos podataka
• Poseduje naprednu arhitekturu i omogućava sistem prilagodjen potrebama kupca

Hardverski modul

IC – Industrijski računar

Hardver je projektovan i prilagodjen za rad u teškim uslovima koji vladaju u hidrolektrani. Upotrebljavamo samo dokazano kvalitetne i testirane komponente.

Energetski modul

Elektrotehnička oprema

Vršimo projektovanje, izradu, instaliranje i puštanje u rad kompletnog elektrotehničkog sistema malih hidroelektrana. Prednosti za korisnika su očigledne: Centralizovano projektovanje i implementacija povezuje sve komponente male hidroelektrane u jedan sistem.

RC modul

Daljinska komunikacija sa hidroelektranom

Zahvaljujući daljinskom prenosu podataka, operator hidoelektrane će uvek primati nove informacije o performansama i operativnom stanju sistema. Omogućen je:

• Daljinski pristup informacijama putem interneta ili mobilnih uredjaja
• Nadzor putem video kamere
• Dobijanje informacije o statusu sistema putem tekstualne poruke
• Dobijanje izveštaja o grešci u radu putem tekstualne ili govorne poruke

SCADA modul

Themis – Kontrolni centar za male hidrolektrane sa više turbina

Skada modul Themis izvršava potpunu automatizaciju, upravljanje i nadzor male hidroelektrane sa više turbina:

• Centralizovano upravljanje upozorenjima
• Prikupljanje i arhiviranje podataka dug vremenski period
• Obaveštavanje putem poruka (SMS, e-mail)
• Visok stepen pouzdanosti putem redundantnog upravljanja
• Hronološki prikaz jačine struje, napona, nivoa vode, protoka i drugih merenih veličina putem tabele ili dijagrama

Pored ostalih delatnosti kojim se Lola institut uspešno bavi, posebnu pažnju posvetili smo oblasti projektovanja i opremanja mini hidroelektrana, a pomoću eksternih partnera i firmi sa kojima imamo ugovorene odnose, možemo pružiti stručnu pomoć u sledećim aktivnostima:

• Projektovanje i izgradnja malih hidroelektrana
• Pribavljanje svih potrebnih dozvola za izgradnju male hidroelektrane
• Projektovanje, proizvodnja i montaža elektro i mašinske opreme za male hidroelektrane
• Puštanje u rad malih hidroelektrana
• Održavanje i servis malih hidroelektrana

Naši eksperti će Vam ponuditi optimalna rešenja za izradu Idejnog i Glavnog projekta kojim se utvrđuju građevinsko-tehničke, tehnološke i eksploatacione karakteristike objekta sa opremom i instalacijama, tehničko-tehnološka i organizaciona rešenja za gradnju objekta, investiciona vrednost objekta i uslovi održavanja objekta sa situacionim rešenjem i podacima o:

• Mikrolokaciji objekta
• Funkcionalnim, konstruktivnim i oblikovnim karakteristikama objekta
• Tehničko-tehnološkim i eksploatacionim karakteristikama objekta
• Inženjersko-geološkim i geotehničkim karakteristikama terena i tla sa preliminarnim proračunom stabilnosti i sigurnosti objekta
• Rešenju temeljenja objekta
• Tehničko-tehnološkim i organizacionim elementima građenja objekta
• Merama za sprečavanje ili smanjenje negativnih uticaja na životnu sredinu
• Idejnom rešenju infrastrukture
• Uporednoj analizi varijantnih tehničkih rešenja sa stanovišta svojstava tla
• Funkcionalnosti
• Stabilnosti
• Proceni uticaja na životnu sredinu
• Prirodnim i nepokretnim kulturnim dobrima
• Racionalnosti izgradnje i eksploatacije, visini troškova izgradnje
• Troškovima transporta održavanja, obezbeđenja energije i drugim troškovima