Гидротурбины

Производство гидравлических турбин в «Силовых машинах» сосредоточено на Ленинградском Металлическом заводе (ЛМЗ), который имеет более чем вековой опыт производства гидротурбин. Первая российская гидравлическая турбина была изготовлена на ЛМЗ в 1924 году.

Проектирование гидротурбин, систем автоматического управления и затворов осуществляется в Специальном конструкторском бюро АО «Силовые машины» – СКБ «Гидротурбомаш», которое было создано более 100 лет назад. Проектирование гидротурбинного оборудование проводится на основе собственных разработок СКБ «Гидротурбомаш».

Типы турбин и области их применения:

• радиально-осевые гидротурбины (Francis) мощностью до 650 МВт на напор до 400 м, с диаметром рабочего колеса от 1 до 8,3 м;
• поворотно-лопастные гидротурбины (Kaplan) мощностью до 220 МВт на напор до 70 м, с диаметром рабочего колеса от 1 до 10,3 м;
• горизонтально-капсульные гидротурбины (Bulb) мощностью до 60 МВт на напор до 25 м, с диаметром рабочего колеса от 3 до 7,5 м;
• насос-турбины (Pump-turbine) мощностью до 250 МВт на напор до 150 м, с диаметром рабочего колеса от 3 до 6,5 м, в том числе с изменяемой частотой вращения в насосном и турбинном режимах.

Компания «Силовые машины» обладает значительным опытом решения сложных конструкторских задач, разработки и создания различных типов гидротурбинного оборудования, создает индивидуальные решения для каждого конкретного проекта.

Каждый этап работы проходит при неукоснительном соблюдении технологии производства. Все эти мероприятия и индивидуальный подход к каждому проекту обеспечивают:

• надежную работу оборудования на проектный срок службы не менее 40 лет;
• широкий диапазон работы гидротурбины;
• безопасность оборудования для окружающей среды;
• надежность оборудования в эксплуатации;
• снижение эксплуатационных затрат.

Для более точной оценки энергетических и кавитационных качеств и прочностных характеристик гидротурбинного оборудования специалисты «Силовых машин» проводят все необходимые исследования и конструкторские работы с применением методов физического и математического моделирования рабочего процесса в гидротурбине. С использованием современного программного обеспечения выполняется трехмерный анализ течения жидкости (CFD анализ) проточной части гидротурбины.

Эти исследования позволяют рассчитать оптимальные параметры оборудования и в конечном итоге достичь результатов, непосредственно влияющих на рост экономических показателей ГЭС:

• уменьшить гидравлические потери в рабочем колесе;
• уменьшить гидравлические потери в отсасывающей трубе путём формирования оптимального для работы отсасывающей трубы потока;
• улучшить кавитационные характеристики гидротурбины для увеличения максимального значения мощности при том же заглублении гидротурбины;
• уменьшить нестационарное воздействие потока путем оптимизации геометрии элементов проточной части, установки клапанов впуска воздуха и стабилизирующих устройств.

Для подтверждения правильности принятых конструкторских решений наиболее ответственные узлы моделируются и проходят испытания на специально созданных испытательных стендах. Эти исследования позволяют оценить факторы, влияющие на энергоэффективность (КПД), прочность, кавитационные характеристики и вибрацию.

Проводятся приемочные испытания в лаборатории водяных турбин в присутствии заказчика с соблюдением международных стандартов МЭК (IEC).

Надежность и эффективность конструкторских решений проверяется в натурных условиях на действующем гидротурбинном оборудовании опытными специалистами лаборатории водяных турбин.

• в пределах шахты турбины - водяные и воздушные трубопроводы с запорной и регулирующей арматурой;
• масляные трубопроводы системы регулирования (поставляются по всей их трассе);
• площадки, лестницы и ограждения в шахте турбины;
• щиты (шкафы) измерительных приборов;
• дренажное оборудование (насосы);
• монорельс и грузоподъемное (ые) устройство (а) в шахте турбины;
• электропроводка в шахте турбины;
• клапаны срыва вакуума;
• клапан с приводом для опорожнения отсасывающей трубы;
• задвижка с приводом для опорожнения спиральной камеры;
• клапан впуска воздуха под рабочее колесо.