Микрогидроэлектростанции с пропеллерными турбинами (полу-Каплан)

Пропеллерная турбина имеет самую высокую быстроходность среди всех типов турбин. Что позволяет при малых скоростях потока получать более высокую скорость вращения. Высокие обороты турбины в свою очередь позволяют применять более быстроходные, а значит, более легкие и дешевые электрогенераторы или уменьшать расходы на мультипликаторы. Поэтому пропеллерные турбины применяют при самых низких напорах, когда скорости потока невелики.

ИНСЭТ разработал типовой ряд гидроагрегатов с пропеллерными турбинами на напоры от 2 до 22 метров.

Параметры	Тип гидроагрегата
Параметры	ГА1	ГА8	ГА14	Пр15	Пр30
Мощность,кВт	100-330	150-1800	20-300	до 130,0	до 200,0
Напор,м	3,5-9,0	6,0-22,0	2,0-7,2	2,0-12,0	4,0-18,0
Расход,м3/с	2,3-6,2	2,5-11,0	2,5-5,75	0,44-1,5	0,38-1,10
Частота вращения ротора турбины, мин-1	200-360	300-600	250-375	600; 750; 1000	750; 1000
Номинальное напряжение,В	400	400; 6000; 10000	400	230/400	230/400
Номинальная частота тока, Гц	50	50	50	50	50

ИНСЭТ разработал и выпускает также ряд микро-гидроэлектростанций с пропеллерными турбинами на напоры от 2 до 18 метров.

Параметры	Тип МикроГЭС
Параметры	МикроГЭС 10Пр		МикроГЭС 15Пр	МикроГЭС 50Пр		МикроГЭС 100Пр
Мощность,кВт	0,6-4,0	2,2-10,0	3,5-15,0	10,0-30,0	10,0-50,0	40,0-100,0
Напор,м	2,0-4,5	4,0-10,0	4,5-12,0	2,5-6,0	4,0-10,0	6,0-18,0
Расход,м3/с	0,07-0,14	0,10-0,21	0,10-0,30	0,3-0,8	0,4-0,9	0,5-1,2
Частота вращения, мин-1	1000	1500	1500	600	750	1000
Номинальное напряжение, В	230		400	230, 400		230, 400
Номинальная частота тока, Гц	50		50	50		50

По внешнему виду ротор пропеллерной турбины похож на гребной винт судна

Ротор пропеллерной турбины

Ротор пропеллерной турбины в сборе

Направляющий аппарат турбины

Лопасти ротора турбины, работающей в воде, изготавливают значительно шире, чем лопасти пропеллера самолета, что вызвано необходимостью избежать на рабочих режимах кавитации — образования пузырьков разряжения, которые нарушают правильную работу турбины и вызывают быстрое разрушение лопастей. Профили лопастей турбин также сильно отличаются от профилей, применяемых в воздухе. Профиль лопасти имеет гораздо меньшую относительную толщину и меньшую стрелку прогиба. Сделано это для уменьшения коэффициента подъемной силы, а, следовательно, для уменьшения риска возникновения кавитации.

Лопасти в турбине могут изготавливаться как фиксированными, так и поворотными. В первом случае лопасти неподвижно закреплены под выбранным углом, соответствующим рабочему напору и оптимальной нагрузке генератора. Поворотные лопасти оправдано применять при значительных колебаниях напора и работе генератора в энергосистеме с переменной нагрузкой. С помощью поворотных лопастей можно поддерживать неизменную частоту вращения ротора и частоту вырабатываемого напряжения в генераторах.

В пропеллерной турбине имеется направляющий аппарат, который служит для подачи потока воды под нужным углом на лопасти турбины для достижения максимального коэффициента полезного действия. Направляющий аппарат позволяет регулировать мощность турбины, а также, в некоторых случаях, полностью прекращать доступ воды к рабочему колесу турбины.

Пропеллерные турбины снабжаются отсасывающими трубами. Отсасывающая труба представляет собой расширяющийся по сечению канал для отвода воды из турбины. При увеличении сечения трубопровода скорость воды и ее кинетическая энергия уменьшаются, что позволяет уменьшить потери энергии в отходящем потоке. Кроме того, отсасывающая труба позволяет расположить турбину выше уровня воды в нижнем бьефе. Отсасывающие трубы бывают как прямые, так и изогнутые (см. фото)