Turbiny Wodne 

Turbiny wodne

Referencje

Turbiny wodne - referencje

Turbiny firmy Voith pracują w wielu elektrowniach wodnych na terenie Polski, często od ponad 90 lat. Są to m.in.:

Zespół Elektrowni Wodnych DYCHÓW S.A. 
Jeleniogórskie Elektrownie Wodne Sp. z o.o. 
Zespół Elektrowni Wodnych Rożnów Sp. z o.o.
Zakład Elektrowni Wodnych Jastrowie Sp. z o.o.
Elektrownie Wodne Słupsk Sp z o.o.
Elektrownie Wodne Sp. z o.o. z siedzibą w Samociążku 
Zakład Elektrowni Wodnych Sp. z o.o. w Straszynie - Grupa ENERGA
Koszalińskie Elektrownie Wodne Sp. z o.o.

 

• nowe kompletne wirniki turbin,
• nowe komory turbin,
• nowe olejowe agregaty hydrauliczne wraz z serwomotorami aparatów kierowniczych,
• cyfrowe regulatory turbin, które zastąpiły stare regulatory mechaniczne.

Po modernizacji, każda z dwóch turbin Kaplana w EW Myczkowce posiada następujące parametry:

• moc N = 4,15 MW
• obroty n = 300 obr/min
• przełyk Q = 22,5 m3/s
• spad max. H = 22,7 m
• średnica wirnika D = 1870 mm

Montaż wirnika Kaplana dla EW Myczkowce
w fabryce Voith w St. Poelten - Austria

Turbozespół nr 1 po modernizacji

Szafy regulatorów cyfrowych Voith
w pomieszczeniu nowej sterowni
EW Myczkowce

Modernizacja EW Solina

Gospodarze obiektu praktycznie od roku 1994 zaczęli rozważać możliwość przeprowadzenia kompleksowej modernizacji elektrowni. Zakresem zlecenia otrzymanego przez firmę Voith była modernizacja dwóch turbozespołów klasycznych Francisa. Voith wystąpił w konsorcjum z czeską Skodą, która odpowiadała za całą część elektryczną modernizacji.
Jako główny cel modernizacji postawiono sobie poprawę sprawności oraz podwyższenie mocy turbozespołów, a także zoptymalizowanie charakterystyki maszyn, pozwalającej spełnić wymagania Krajowej Dyspozycji Mocy polegające na głębszej regulacji, a więc możliwości pracy w zakresie niższych obciążeń, leżących daleko od optymalnych. Poważnym czynnikiem, który wpłynął na decyzję o rozpoczęciu modernizacji elektrowni były także problemy eksploatacyjne wynikające z występowania powtarzających się ciągle przypadków pęknięć łopat w miejscach ich połączeń z górnym i dolnym wieńcem wirnika, wymuszające konieczność długotrwałych i kosztownych napraw.

W ramach modernizacji turbozespołów klasycznych Francisa Voith dostarczył:

• Nowe wirniki turbin o zmienionej hydraulice przepływu (nowy kształt wirnika został opracowany w oparciu o metodę komputerowej symulacji przepływu tzw. metodę CFD - Computational Fluid Dynamics) wraz z nowymi pierścieniami uszczelnień labiryntowych i kompletami śrub łączących wirniki z wałami turbin.
• Stożkowe pierścienie wspawane w górne części rur ssących, dopasowujące wielkość rury ssącej do nowej średnicy dolnego wieńca wirnika.
• Układy napowietrzające (stacje sprężarek, zbiornik sprężonego powietrza, rurociągi i armatura) służące do wtłaczania sprężonego powietrza pod pokrywy turbin umożliwiając tym samym bezpieczną pracę w zakresie minimalnych obciążeń. Sterowanie układem jest realizowane przez regulator turbiny.
• Istniejące, smarowane smarem stałym łożyska sworzni łopatek kierowniczych zostały zastąpione łożyskami bezobsługowymi, wykonanymi z materiałów samosmarnych, podobnie wszystkie pozostałe łożyska ślizgowe układu sterowania aparatem kierowniczym zostały zastąpione tulejami z materiałów samosmarnych. Projekt łożyskowania został wykonany przez Voith, natomiast doboru materiałów samosmarnych dokonał zespół specjalistów z Katedry Inżynierii Mechanicznej Politechniki Gdańskiej.
• Regulatory cyfrowe zastąpiły stare regulatory mechaniczne
• Modernizacji/ regeneracji poddano główne zawory sterujące, dostarczono nowe układy pomiaru prędkości obrotowej, zamontowano przetworniki sprzężenia zwrotnego położenia aparatu kierowniczego, które zastąpiły układy dźwigni i cięgien mechanicznych oraz dostarczono nowe układy pomiaru poziomu wody górnej i dolnej.
• Gruntownej modernizacji poddano hydrogeneratory - wymieniono blachy stojana, dostarczono nowe uzwojenia stojana, przeprowadzono remont wirników, zintensyfikowano powietrzne układy chłodzenia przez zastosowanie nowych chłodnic, zamontowano czujniki służące do monitorowania temperatur uzwojeń i blach stojana, wody i powietrza chłodzącego, poziomu oleju w łożysku itp.
• Dostarczono układy statycznego wzbudzenia spełniające współczesne wymagania stawiane wielkim generatorom synchronicznym.
• Wszystkie elementy turbozespołów, które użyto powtórnie, zostały przebadane metodami nieniszczącymi, naprawione, zregenerowane jeśli było to konieczne i zabezpieczone antykorozyjnie. Powierzchnie współpracy poddano legalizacji.
• Voith zapewnił kompleksowy nadzór nad montażem obu turbozespołów i udzielił całościowej gwarancji.
  
  
  
  Porównanie istniejącej oraz nowej konstrukcji
  wirnika Francisa dla TZ-1 i TZ-2
  w EW Solina (wzrost mocy z 48 do 73 MW)

Jeden z wirników Francisa dla EW Solina
przygotowany do końcowego spawania
w fabryce Voith w Heidenheim - Niemcy


Montaż wirnika turbozespołu TZ-1


Montaż wirnika generatora
turbozespołu TZ-2 w EW Solina

Każdy z dwóch turbozespołów Francisa uzyskał po modernizacji następujące parametry:
- spad netto - przełyk - znamionowa   prędkość obrotowa - moc znamionowa - średnica wirnika - wysokość łopatki   kierowniczej - ilość łopatek   kierowniczych	H max    [m]    Q  [m3/s]      n  [min-1]     P [MW] D [mm]   b [mm]   z [szt.]	60 139 (127) 136,4 73,00 (48,00) 4100 1312 24
(w nawiasach podano parametry przed modernizacją)

Modernizacja turbozespołów oraz pomp akumulacyjnych w EW Dychów

W roku 1997, po ponad 50 latach eksploatacji, gospodarze EW Dychów podjęli decyzję o przeprowadzeniu jej gruntownej modernizacji. Jako główny cel postawiono sobie odbudowę wyeksploatowanych maszyn, poprawę ich sprawności, podwyższenie mocy oraz zoptymalizowanie charakterystyki.Kontrakt pomiędzy Inwestorem - spółką Elektrownie Szczytowo-Pompowe S.A. oraz Dostawcą - spółką Voith Siemens Siemens Hydro Power Generation GmbH & Co. KG z Austrii na modernizację 3-ch turbozespołów Kaplana został podpisany w sierpniu’2000, natomiast we wrześniu’2001 podpisano umowę na modernizację 4-ch zespołów pompowych. 

>Formalne rozpoczęcie modernizacji EW Dychów nastąpiło 6 września 2002, w trakcie uroczystości obchodów 50-lecia działalności Zespołu Elektrowni Wodnych Dychów.Inwestorem Zastępczym całego przedsięwzięcia modernizacyjnego został Zespół Elektrowni Wodnych Dychów S.A., funkcję Generalnego Realizatora Inwestycji powierzono Energoprojektowi-Warszawa S.A., a montaż urządzeń i instalacji technologicznych ZRE Gdańsk. Voith Turbo sp. z o.o. jako partner Voith Siemens Hydro odpowiadał za dostawy z rynku polskiego. 

Dostawy f-my Voith w ramach modernizacji turbozespołów objęły:

• Nowe wirniki, aparaty kierownicze i pozostałe elementy dla 3-ch turbin Kaplana, poza osadzonymi w betonie spiralą i rurą ssącą.
• Dostawę wyposażenia dla pracy kompensacyjnej turbozespołów.
• Wymianę istniejących regulatorów turbin na regulatory cyfrowe, dostawę nowych agregatów hydraulicznych oraz stacji sprężonego powietrza.
• Kompleksową modernizację generatorów polegającą na wymianie uzwojeń stojana, przepakietowaniu rdzenia stojana z wymianą 50 % blach rdzeniowych na nowe, przeizolowaniu uzwojeń i rdzeni biegunów wirnika. Prace te zostały wykonane w ramach dostaw z rynku polskiego przez ZPREP „Energetyka-Czerwonak” S.A. pod nadzorem Voith Siemens Hydro. Generatory zostały wyposażone w układ pomiaru szczeliny powietrznej oraz strumienia magnetycznego dostarczony przez VibroSystM z Kanady. W komorach generatorów zamontowano układy detekcji pożaru oraz układy gaszenia gazem neutralnym Argonite - dostawa f-my Intel z Krakowa.
• Wymianę istniejących układów wzbudzenia generatorów na układy statyczne

Porównanie podstawowych parametrów turbin przed i po modernizacji przedstawiają poniższe tabele: 

przed modernizacją

po modernizacji

Optymalizację konstrukcji hydraulicznej turbiny dokonano przy użyciu najnowocześniejszych technologii numerycznych, poczynając od metody komputerowej symulacji przepływu tzw. metody CFD (Computational Fluid  Dynamics), poprzez mechaniczną optymalizację elementów turbiny i przeprowadzenie obliczeń z wykorzystaniem  metody elementów skończonych (FEM), po automatyczne wygenerowanie rysunków poszczególnych elementów turbiny na podstawie ich modeli trójwymiarowych.

Model 3-D nowego wirnika

Montaż wirnika turbiny TZ-1

W ramach modernizacji 4-ch zespołów pompowych dostarczyliśmy:

• Nowe wirniki pomp wraz z kompletem pierścieni uszczelnień labiryntowych.
• Nowe wały pomp (w wyniku badań nieniszczących wykryto pęknięcia w wałach istniejących, dyskwalifikujące je do ponownego użycia)
• Nowe zawory odcinające DN 2100 na wylotach ze spirali pomp wraz z agregatami hydraulicznymi dostarczającymi olej pod ciśnieniem do sterowania ich pracą.
  Komplety nowych przyrządów pomiarowych, osprzęt do modernizacji układów depresyjnych, układy detekcji i pomiaru prędkości obrotowej.
• Wykonana została modernizacja łożysk pomp i uszczelnień wałów.
• W ramach dostaw z rynku polskiego dostarczyliśmy nowy układ rozruchu synchronicznego oraz statyczne układy wzbudzenia silników pomp nr 3 i 4, natomiast istniejące układy dla pomp nr 1 i 2 zostały zmodernizowane i przystosowane do współpracy z nowym cyfrowym układem sterowania elektrowni. Układy te dostarczył na nasze zlecenie Instytut Energetyki O/Gdańsk.
• W ramach prac modernizacyjnych przezwojono silnik pompy nr 4 wraz ze zmianą wartości napięcia zasilającego z 11,5 na 10,5 KV oraz podwyższeniem mocy z 5,2 do 5,9 MW - prace te zostały wykonane przez ZPREP „Energetyka-Czerwonak” S.A.

Inspekcja wirnika pompy nr 1 w zakładzie Voith w Heidenheim
(na zdjeciu wyznaczanie kształtu łopaty wirnika za pomocą elektronicznego
ramienia pomiarowego - porównanie z dokumentacją)

Modernizacja układów regulacji turbin w EW Czchów

Elektrownia Wodna Czchów została przekazana do eksploatacji w roku 1954. Jest wyposażona  w dwa hydrozespoły z pionowymi turbinami Kaplana. Podstawowe parametry turbin przedstawia poniższa tabela: 

W skład zakresu dostawy weszły ponadto nowe agregaty hydrauliczne, urządzenia sterujące i serwomotory aparatów kierowniczych. Wymienione zostały tuleje oraz uszczelnienia układu olejowego serwomotorów wirnika. Dostarczone zostały nowe przetworniki elektrycznego sygnału sprzężenia zwrotnego do pomiaru położenia łopat aparatu kierowniczego i łopat wirnika. Dostarczono nowy układ pomiaru prędkości obrotowej oparty o czujniki zbliżeniowe i tarczę zębatą na wale turbiny. Nowy układ regulacji został okablowany do centralnej listwy zaciskowej w szafie sterowniczej regulatora.

Agregat hydrauliczny regulatora turbiny HZ-2