Posouváme hranice výkonu v PVE Dlouhé Stráně

Přečerpávací vodní elektrárna (PVE) Dlouhé Stráně, ležící v malebných horách České republiky, je inženýrským zázrakem. Elektrárna, původně vybavená mohutnými čerpadlovými turbínami instalovanými v roce 1996, pracuje v podmínkách extrémně vysokého spádu a slouží jako klíčové aktivum pro stabilitu sítě.
Aby však elektrárna dostála vyvíjejícím se energetickým požadavkům a zajistila dlouhodobou spolehlivost, zahájil její vlastník a provozovatel, společnost ČEZ, klíčový projekt zvýšení výkonu jednotek. Společnosti Litostroj Power a Litostroj Engineering se ujaly role a zajistily komplexní modernizaci.

Výzva: dynamická zatížení a provozní požadavky

Po téměř dvou desetiletích náročného provozu čelilo původní oběžné kolo turbíny v Dlouhých Stráních zásadním problémům, které vyžadovaly okamžitý inženýrský zásah.

• Původní oběžné kolo se blížilo konci své životnosti, což bylo přímým důsledkem neuvěřitelně vysokých dynamických zatížení vznikajících při častém provozu čerpadlové turbíny.
• ČEZ požadovala pro stroj mnohem širší provozní rozsah, zejména při provozu v generátorovém režimu.
• Klient rovněž požadoval celkové zlepšení celkové účinnosti celého cyklu čerpadlové turbíny.

Návrh mohutného řešení

K vyřešení těchto výzev spolupracovali hydraulický a mechanický konstruktéři Litostroje na vývoji zcela nové konstrukce oběžného kola, které nahradilo to stávající. Inženýrská fáze využívala nejmodernější diagnostické a testovací metody, aby zaručila spolehlivost a výkonnost.

• Byl proveden rozsáhlý hydraulický výzkum pomocí výpočetní dynamiky tekutin (CFD) za účelem optimalizace tvaru turbíny a zlepšení úrovně účinnosti jak v turbínovém, tak v čerpadlovém režimu.
• Aby bylo zajištěno, že nové oběžné kolo odolá závažným dynamickým zatížením, využili inženýři simulace metodou konečných prvků (FEM) k vyhodnocení vlastních frekvencí, vibračních módů a konstrukční odezvy na dynamické buzení.
• Výroba mohutného oběžného kola o průměru 4 540 mm byla monumentálním úkolem. Dokončení celého procesu trvalo přibližně 14 měsíců, čímž se řadí mezi největší Francisova oběžná kola, která Litostroj za více než 70 let vyrobil.
• Aby minimalizoval riziko vad souvisejících se svařováním ve vysoce namáhaných oblastech, vyvinul Litostroj inovativní koncept svařování, který přesouvá kritické svary do průtočného kanálu, kde je namáhání výrazně nižší. Litostroj byl první společností v odvětví vodní energetiky, která tuto technologii úspěšně zavedla.

Závěr

Instalace nového oběžného kola zásadně proměnila provozní schopnosti jednotky TG2 v Dlouhých Stráních. Nově navržená hydraulická konstrukce dramaticky rozšířila provozní rozsah turbíny a umožnila jí bezpečně vyrábět energii od extrémně nízkého výkonu 5 MW až po maximum 328 MW.
Díky úspěšnému zvýšení účinnosti v obou provozních režimech a dodání srdce největší jednotlivé čerpadlové turbínové jednotky provozované v Evropě Litostroj pevně potvrdil svou pozici mezi předními světovými výrobci vodních turbín.