Departamentul de Cercetare Maşini Hidraulice

---

Activitate

Departamentul de Cercetare al U.C.M. Reşiţa - S.A., singurul din ţară în acest domeniu, asigură în totalitate cercetarea pe modele a maşinilor hidraulice, proiectarea hidrodinamică a acestora, precum şi cercetarea şi realizarea de echipamente de comandă şi reglare pentru hidroagregate, hidroagregate tipizate şi microhidroagregate racordate la sistemul energetic naţional (S.E.N.) sau pe reţea izolată.

Activităţii de cercetare-dezvoltare îi sunt subordonate un laborator de proiectări hidrodinamice şi modele, un laborator propriu-zis de încercări pe modele a maşinilor hidraulice, un laborator de măsurători industriale şi de P.I.F.

Cercetarea în domeniul maşinilor hidraulice, axată în principal pe dezvoltarea de noi modele hidraulice s-a extins încă de la început şi asupra perfecţionării unor soluţii constructive, reducerii consumului de metal prin studierea câmpului de tensiuni cu metoda elementului finit, respectiv asimilării în fabricaţie la atelierul de modele şi prototipuri a unor piese şi procedee rezultate din cercetare.

Modul de lucru este cel al asimilării metodelor moderne de calcul, metode care fără calculatorul numeric nu pot fi abordate. În rândul acestora trebuie amintite: hidrodinamica reţelelor de profile şi metoda elementului finit în studiul modelărilor hidrodinamice a turbinelor hidraulice folosind programe moderne. Activitatea în domeniul realizării de hidroagregate urmăreşte în prezent, pe lângă acoperirea în continuare cu modele cu performanţe energo-cavitaţionale ridicate, continuarea diversificării tipodimensiunilor şi acoperirii cât mai bune a domeniilor de puteri - căderi solicitate de necesităţi de amenajare, modernizare şi retehnologizare şi de dezvoltarea metodelor de calcul funcţionale şi de rezistenţă.

Activitatea de bază a Departamentului Cercetare se compune din:

• Cercetare şi proiectare modele de turbine hidraulice de tip: Kaplan, Kaplan bulb, Francis, Pelton respectiv modele de turbine - pompe tip: Kaplan bulb, Francis. De asemenea un loc aparte în preocuparea Departamentului de Cercetare îl au dezvoltarea de prototipuri miniturbine, microturbine şi nanoturbine hidraulice, pompe cu şoc (berbecul hidraulic), destinate pentru irigaţii în agricultură, de ejectoare hidraulice respectiv lagăre de alunecare axiale şi radiale pentru turbine hidraulice şi maşini electrice.
• Modelare CAD şi hidrodinamică a ansamblelor şi reperelor ce intră în componenţa maşinilor hidraulice respectiv dezvoltarea în concepţie proprie de programe pentru calculul hidrodinamic al elementelor maşinilor hidraulice. Aceasta presupune analiza prin metoda elementului finit, a stărilor statice de tensiuni şi deformaţii ce apar în piese la diferite solicitări, modelarea şi optimizarea formei părţilor paletate din componenţa maşinilor hidraulice folosind programe specializate (BladeGen) precum şi analiza cu element finit a curgerii hidrodinamice şi optimizarea traseului hidraulic folosind programe specializate de curgere (AEA Tascflow).
• Măsurători energetice şi cavitaţionale pe standuri de încercări modele de maşini hidraulice (proprii) pentru determinarea diagramelor universale ale modelelor, a caracteristicilor de forţe si momente, pentru validarea metodelor de proiectare. Activitatea are caracter permanent, pentru formarea patrimoniului propriu de modele si ameliorarea modelelor existente sau în cadrul studiilor/contractelor pentru ridicarea performanţelor maşinilor hidraulice din exploatare.
• Măsurători de garanţie pentru certificarea performanţelor modelelor proprii de turbine hidraulice.
• Testarea de soluţii constructive noi pentru vane de secţiune circulară.

Realizări

Pompa hidraulică cu şoc. Numeroase terenuri agricole sunt amplasate la distanţe foarte mari de surse de energie electrică, caz în care nu pot fi folosite sistemele clasice de irigat. Neavând nevoie de energie electrică, pompa cu şoc este cel mai ieftin mod de a creea posibilitatea de irigare în zonele unde există surse reduse de apă: pârâuri, râuri, canale, etc. Pompa hidraulică cu şoc este o maşină de ridicat a apei a cărei funcţionare este cauzată de şocul hidraulic. Ea foloseşte energia hidraulică a apei în scopul pompării ei, fiind mai economică ca pompele clasice. La un debit de intrare Q=20 l/sec se poate obţine un debit de ieşire q=3 l/sec iar înălţimea de pompare poate ajunge până la 4,5 m la o diferenţa de nivel de 1 m. Modul de instalare este simplu, cu investiţii minime în amenajare.

Microhidroagregatul de tip Banki. Microhidroagregatul este destinat echipării microhidrocentralelor pentru debitarea de energie electrică atât în sistem naţional cât şi pe reţea izolată. În cazul funcţionării în reţea izolată, el poate alimenta motoare electrice pentru acţionări, poate asigura iluminat sau încălzire electrică. Acest tip de hidroagregat se livrează împreună cu generatorul electric asincron şi cu dulapul de automatizare, adaptate în funcţie de parametrii amenajării şi cazul de funcţionare.

Caracteristici tehnice principale:

• diametrul nominal al rotorului Dn = 250 mm
• domeniul de căderi H = 4...40 m
• domeniul de debite Q = 0,075...0,240 mc/s
• domeniul de puteri electrice P = 1,9...50 kW

Microturbina hidraulică cu dublu reglaj tip KOT-600. Microturbina hidraulică KOT 600 având traseul în formă tubulară, este destinată echipării microhidrocentralelor şi debitează energie electrică în reţea izolată sau în sistem naţional şi are capacitatea de a valorifica potenţialul hidroenergetic de joasă cădere în zone izolate. Microturbina poate funcţiona într-un domeniu larg de căderi şi debite şi poate asigura energie electrică cu tensiune şi frecvenţă care se încadrează în normele şi standardele naţionale. Reglajul rotoric are la bază o soluţie modernă, aplicată în premieră care permite reducerea preţului şi creşterea fiabilităţii.

Caracteristici tehnice:

• diametrul caracteristic al rotorului: D₁ = 600 mm
• cădere maximă: H_max = 12,00 m
• căderea de calcul: H_c = 7,00 m
• cădere minimă: H_min = 3,7 m
• debite maxime absorbite:
• la căderea minimă: Q_max.abs = 2 m³/s
• la căderea de calcul şi maximă: Q_max.abs = 2,5 m³/s
• puterea maximă la cupla microturbinei: P_max = 265 kW
• sarcina maximă de aspiraţie: H_smax = - 4,5 m

Microhidroagregatul axial tubular a fost proiectat şi executat în ideea echipării unei microhidrocentrale izolate. El este destinat unor amenajări la care debitul Q_c este de 112...130 l/s, iar căderea Hc se află cuprinsă între 3...5,5 m. Puterea care se poate obţine este de 4 kW. El este conceput într-o soluţie constructivă compactă fără posibilităţi de poluare, carcasa fiind realizată dintr-o ţeavă cu D_n = 350 [mm], rotorul monobloc de tip axial iar aparatul director conic este fix. Transmiterea momentului de la arborele turbinei la generator se realizează printr-un angrenaj conic la 90⁰. Împreună cu automatizarea care adaptează microhidroagregatul la necesităţile consumatorilor este ideal pentru alimentarea unor cabane departe de reţeaua electrică.

Microhidroagregate de largă utilizare (MLU). Aceste tipuri de microhidroagregate sunt destinate a se utiliza în domeniul de căderi de la 16...35 m iar debitele sunt între 145...370 l/s putând funcţiona izolat sau racordate la sistemul energetic naţional. Se realizează într-o gamă de puteri cuprinse între 4 şi 80 kW, puterea debitată depinzând de căderea disponibilă şi de debit. Agregatul este dotat cu dulap de automatizare şi de reglare beneficiind de un dispozitiv de protecţie la ambalare atât pentru funcţionarea în sistem izolat cât şi în cazul funcţionării racordat în sistemul energetic naţional. La funcţionarea în sistem izolat pot fi folosite pentru asigurarea iluminatului, alimentarea de motoare electrice, etc.

Microturbina Pelton. Acest tip de hidroagregat beneficiază de o soluţie constructivă compactă, putând funcţiona atât în sistem izolat cât şi în sistemul energetic naţional. Fiind destinat unui domeniu de căderi cuprinse între 40...125 m şi debite Q = 13...126 l/s, poate asigura o putere cuprinsă între 5 şi 140 kW. Microturbina Pelton se caracterizează printr-un randament ridicat care rămâne relariv constant la variaţii semnificative ale debitului. Amplasarea capacului carcasei permite accesul uşor pentru montare-demontare rotor, respectiv injectoare, soluţia fiind ecologică fără posibilităţi de poluare.

Dotarea laboratorului departamentului cercetare - dezvoltare

U.C.M. Reşiţa, Departamentul Cercetare dispune de un laborator modern de cercetări pentru Maşini Hidraulice, care asigură cercetări pentru:

• Modele de turbine hidraulice de tip BULB, KAPLAN, DERIAZ, FRANCIS, PELTON
• Modele de turbine - pompe şi pompe - turbine tip BULB, FRANCIS
• Microturbine cu puteri cuprinse între 5 şi 1200 kW
• Pompe pentru staţii de pompare
• Vane
• Regulatoare de turaţie pentru turbine hidraulice
• Sisteme de excitaţie statică pentru hidrogeneratoare
• Echipament electric pentru microturbine
• Încercări de rezistenţă pentru subansamblele maşinilor hidraulice
• Încercări în regimuri tranzitorii ale hidroagregatelor
• Urmărirea în exploatare a turbinelor şi microturbinelor

Baza materială a laboratorului conţine: standurile de încercări pe modele de turbine şi turbine-pompe, instalaţii şi aparatură de măsura - control de înaltă precizie. Pentru detalii suplimentare privind aceste standuri puteţi descarca acest document în format .pdf

---------------------