TESTES DE OTIMIZAÇÃO DAS TURBINAS KAPLAN CLÁSSICAS
TESTES DE OTIMIZAÇÃO DAS TURBINAS KAPLAN CLÁSSICAS
Palavras-chave: otimização das turbinas de água duplo ajustáveis, otimização da turbina
Kaplan, a curva de dependência ótima, medição relativa da vazão, o método de
Winter-Kennedy, o método spiral de diferença de pressão.
Otimização das turbinas Kaplan consiste em determinar tal dependência ótima entre os
ângulos de abertura de ambas as palhetas e as pás do rotor (curva ótima), que a turbina for
operada com a máxima eficiência a uma dada pressão e vazão.
Para a execução dos testes de otimização de turbinas Kaplan clássicas, recomenda-se
fortemente o método de Winter-Kennedy de medições relativas de vazão as quais se baseiam
na medição da diferença de pressão no sistema de fluxo da turbina. A característica básica
desse método utilizado é que não requer quaisquer medições demoradas e caras da descarga
absoluta através da turbina.
Implementação da curva ótima pode ser diretamente interpretada como benefício
mensurável, não só relacionado com a maximização da produção de energia de um potencial
hidráulico disponível, mas também com a extensão de duração da vida dos componentes
estruturais de unidade hidrélectrica por causa de redução das cargas dinâmicas dos
componentes da estrutura da turbina.
As vantagens de se otimizar a operação de unidade hidrélectrica, em comparação com os
custos relativamente baixos dos testes e programação da dependência ótima no reguladores
digitales da turbina, é a virtude mais importante da oferta abordado.
Sensores internos (pressão p2)
Sensores externos (pressão p1)
 = 20° - 120°
Descarga:
Q = K (p1-p2)n
Fig.1 Localização de sensores para o método de Winter-Kennedy de medição de descarga
através de uma turbina equipada com caixa semi-espiral de concreto - Recomendada pela
norma IEC 60041
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Fig.2 Medição da pressão diferencial para o método de Winter-Kennedy:
a) a saída dos tubos manométricos da turbina espiral
b) transdutor de pressão diferencial
Determinação da dependência ótima
uma das curvas de eficiência da hélice
para uma abertura dada de pás de rotor yr
Abertura das palhetas guias Yg [%]
eficiência relativa
ŋ relativa [%]
curva envelope
de eficiência
Raiz quadrada da diferença de pressão ∆p
0,5
0,5
[kPa ]
Fig.3 Exemplo das curvas da hélice com seus curva envelope definida de acordo com a medição
relativo de vazão pelo uso do método de Winter-Kennedy (determinado como raiz quadrada da
diferença de pressão na caixa espiral da turbina ∆p0,5 ),
utilizadas para determinar a dependência ótima yr = f(Yg)
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Comparação entre as configurações existentes
e a dependência ótima
Abertura de pás de rotor yr
curva ótima
curva existente
Abertura das palhetas guias Yg [%]
Fig. 4 Exemplo de dependência ótima e de fábrica yr = f(Yg)
Determinação da dependência ótima
eficiência relativa
ŋ relativa [%]
ŋ relativa (P) para curva ótima
Abertura das palhetas guias Yg [%]
ŋ relativa (P) para curva
existente
Potência ativa P
Fig. 5 Exemplo de curvas de eficiência para a unidade hidrelétrica operada na configuração de
fábrica e configuração ótimo do regulador da turbina
Para mais informações entre em contato com:
Adam Adamkowski, DSc., Ph.D.
The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery, PASci (IMP PAN)
[O Instituto Szewalski de Máquinas de Fluxo]
Centre for Mechanics of Liquids, Department of Hydraulic Machinery
[Centro de Mecânica dos Líquidos, Departamento de Máquinas Hidráulicas]
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