Premikamo meje moči v ČHE Dlouhé Stráně

Črpalna hidroelektrarna (ČHE) Dlouhé Stráně, ki leži v slikovitih gorah Češke republike, je inženirski čudež. Elektrarna, prvotno opremljena z mogočnimi črpalnimi turbinami, nameščenimi leta 1996, deluje v razmerah izjemno visokega padca in je ključnega pomena za stabilnost omrežja.
Da bi zadostili spreminjajočim se energetskim potrebam in zagotovili dolgoročno zanesljivost, je lastnik in upravljavec elektrarne, ČEZ, sprožil ključni projekt povečanja zmogljivosti enot. Podjetji Litostroj Power in Litostroj Engineering sta prevzeli izvedbo celovite modernizacije.

Izziv: dinamične obremenitve in obratovalne zahteve

Po skoraj dveh desetletjih zahtevnega obratovanja se je izvirni tekač turbine v Dlouhé Stráně soočil s pomembnimi izzivi, ki so zahtevali takojšen inženirski poseg.

• Izvirni tekač se je bližal koncu svoje življenjske dobe, kar je bila neposredna posledica neverjetno visokih dinamičnih obremenitev med pogostim delovanjem črpalne turbine.
• ČEZ je zahteval veliko širši obratovalni razpon stroja, zlasti pri delovanju v generatorskem načinu.
• Naročnik je zahteval tudi splošno izboljšanje skupnega izkoristka celotnega cikla črpalne turbine.

Zasnova robustne rešitve

Za rešitev teh izzivov so hidravlični in mehanski konstruktorji Litostroja sodelovali pri razvoju povsem nove zasnove tekača, ki je nadomestil obstoječega. V inženirski fazi so bile uporabljene najsodobnejše diagnostične in preizkusne metode za zagotovitev zanesljivosti in zmogljivosti.

• Izvedena je bila obsežna hidravlična raziskava z uporabo računalniške dinamike tekočin (CFD) za optimizacijo oblike turbine in izboljšanje ravni izkoristka tako v turbinskem kot v črpalnem načinu.
• Da bi zagotovili, da bo novi tekač zdržal hude dinamične obremenitve, so inženirji uporabili simulacije z metodo končnih elementov (FEM) za oceno lastnih frekvenc, vibracijskih načinov in konstrukcijskega odziva na dinamično vzbujanje.
• Izdelava mogočnega tekača s premerom 4.540 mm je bila monumentalna naloga. Celoten postopek je trajal približno 14 mesecev, zaradi česar je to eden največjih Francisovih tekačev, ki jih je Litostroj izdelal v več kot 70 letih.
• Za zmanjšanje tveganja napak, povezanih z varjenjem, na visoko obremenjenih območjih je Litostroj razvil inovativen koncept varjenja, ki kritične zvare premakne v pretočni kanal, kjer so napetosti bistveno nižje. Litostroj je bilo prvo podjetje v hidroenergetski panogi, ki je to tehnologijo uspešno uvedlo.

Zaključek

Vgradnja novega tekača je preoblikovala obratovalne zmogljivosti enote TG2 v Dlouhé Stráně. Na novo zasnovana hidravlična konstrukcija je dramatično razširila obratovalni razpon turbine in ji omogočila varno proizvodnjo energije od izjemno nizke moči 5 MW do največ 328 MW.
Z uspešnim povečanjem izkoristka v obeh obratovalnih načinih in dobavo srca največje posamezne črpalno-turbinske enote, ki obratuje v Evropi, je Litostroj trdno potrdil svoj položaj med vodilnimi svetovnimi proizvajalci vodnih turbin.