Sisteme de reglare a turației pentru turbine hidraulice Francis

Apa intra prin camera spirala , care are rolul de a distribui lichidul pe intreaga periferie a turbinei in mod uniform. La iesirea din camera spirala se afla coloanele statorice , cu rol de element de rezistenta al camerei spirale si de ghidare al curentului spre paletele aparatului director . Aparatul director are paletele cu pozitie reglabila, iar rolul lui este de a mari viteza curentului, dirijandu-l pentru a intra sub un unghi optim pe paletele rotorului. Modificarea pozitiei paletelor se face cu ajutorul unui inel de reglaj, prin intermediul unor parghii si tije de legatura. Actionarea inelului de reglaj se face se face cu ajutorul unui servomotor. Prin modificarea pozitiei paletelor, se modifica si valoarea debitului ce trece prin turbine. Apa care iese din aparatul director intra in rotor si-l pune in miscare de rotatie. Rotorul este fixat pe arbore si ghidat in lagarul radial montat in capacul turbinei. Forta care solicita axial intregul rotor este preluata de lagarul axial din rotor, apa iese prin tubul de aspiratie, de regula curbat, in canalul de fuga. Tubul de aspiratie are rolul de a recupera o parte din energia cinetica a curentului, la iesirea din rotor.

Performantele realizate in prezent de asemenea turbine ating valori foarte ridicate. Astfel, turbine de la CHE Krasnoiarsk(Rusia) dezvolta o putere de 508 MW,iar la turbine din CHE Stornorrfors(Suedia) randamentul maxim realizat este de 96% . Realizarea acestor agregate cu performante foarte bune este posibila ca urmare a studiilor si cercetarilor efectuate in laboratoare pe modele, ca si a progresului tehnologic.

La noi in tara , cu turbine Francis este echipata CHE Stejaru. In centrala exista patru agregate de 27,5 MW si doua de 50 MW., ceea ce corespunde cu o putere instalata totala de de 210 MW. Amenajarea este de tip mixt, caderea bruta maxima de 149 m fiind realizata astfel : 94 m de catre barajul de greutate dispus la Izvorul Muntelui – Bicaz si 55 m de derivatia sub presiune. Lacul de acumulare, creat cu un volum util de 930 mil m3, a permis amenajarea raului Bistrita in aval, pe o lungime de 84 km pana la Bacau.

2.NOTIUNI GENERALE DESPRE REGLAREA AUTOMATA A TURBINELOR HIDRAULICE

Regimul de exploatare a unei turbine hidraulice depinde de parametrii hidraulici ai amenajarii energetice respective, precum si de conditiile de functionare ale masinii pe care o antreneaza. De obicei, turbinele hidraulice antreneaza generatoare electrice de curent alternative, caz in care frecventa curentului trebuie sa ramana constanta , indiferent de variatia sarcinii. In consecinta, debitul Q si caderea H trebuie sa aiba valori incat sa realizeze puterea necesara pentru generatorul electric, iar turatia sa ramana constanta. Din punctual de vedere al exploatarii, turbina hidraulica si generatorul electric formeaza o unitate, un agregat denumit si hidroagregat.

Pentru asigurarea unei exploatari normale a hidroagregatelor, acestea trebuie prevazute cu dispozitive de comanda, control si reglare. Daca turbina antreneaza o alta masina, de exemplu o pompa, conditia principala o va reprezenta pomparea unui debit Qp la o inaltime Hp data, deci turatia turbinei va fi variabila. Pentru a se realiza conditiile impuse turbinei de catre masina pe care o antreneaza, se utilizeaza un complex de dispozitive care poarta denumirea de regulator automat.

Hidroagregatele moderne se echipeaza cu regulatoare automate de viteza, avand ca scop principal realizarea egalitatii dintre puterea turbinei si a generatorului, evitandu-se cresterea turatiei pana la valori periculoase (turatia de ambalare ), in caz de scadere brusca a sarcinii, precum si introducerea in legea de reglare a diferiti parametrii ca, de exemplu, caderea.