HYDROPOWER PLANTS STANDARDS SOLUTIONS 1
Premesse Visto l interesse nei Paesi dell Europa orientale e del terzo mondo di realizzare centrali per la produzione di energia idroelettrica con potenze di circa 500 kw si è dapprima pensato allo studio di una serie di turbinegeneratore standard da cui ne è derivata l dea di posizionare dette macchine in container già definitivamente montate, allineate, accoppiate comprese le parti elettriche di automazione, protezione e controllo, nonché se necessario anche le apparecchiature di sezionamento e trasformazione con eventuali misure. L obbiettivo che ci si pone è quello di fornire in Paesi ad economia arretrata, di difficile accessibilità, scarsa ricettività per personale specializzato, un prodotto: 1. Basso costo; 2. Premontato e completamente collaudato; 3. Affidabile e di facile conduzione e con scarsa manutenzione; 4. Di facile installazione su minime opere civili ridotte ad una piattaforma di posa; 5. Ridottissimi tempi di installazione, l obiettivo è di 1 settimana con l impiego di 1 tecnico specializzato; 6. Ridotte operazioni da eseguire in sito che prevedranno solo gli allacciamenti idraulici alla condotta forzata e allo scarico, e l allacciamento alla rete di distribuzione locale. La soluzione bene si presta anche per un utilizzo come gruppo elettrogeno in cantieri molto disagiati, difficilmente raggiungibili dai mezzi per i frequenti ed indispensabili rifornimenti di carburante, e dove altresì vi è la presenza di un corso d acqua ed un dislivello tali da rientrare nelle casistiche riportate nelle tabelle seguenti. Definizione delle risorse sfruttabili Da una analisi dei siti si sono svolte delle considerazioni connesse con la necessità di ridurre gli ingombri dei gruppi di generazione per poterli alloggiare in container da 20 ft. facilmente trasportabili, non trascurando le necessità di energia da fornire al Cliente (comunità, ente gestore). Sono quindi stati definiti dei salti idraulici statisticamente possibili, con le conseguenti portate necessarie e si è giunti a ritenere di interesse i seguenti campi di sfruttamento: Salto idraulico netto massimo: 160 m.c.a.; Salto idraulico netto minimo: 30 m.c.a.; Portata idraulica massima: 450 l/s. Definizione della tipologia di turbina utilizzabile Turbina Pelton 2 getti Da rapidi calcoli si individua che i salti compresi tra 60 e 160 m.c.a. sono sfruttabili con turbina tipo Pelton che per ottimizzare i rendimenti e poter produrre anche in occasione di riduzione della portata anche al 15% del valore massimo di progetto, avrà due getti ad asse orizzontale. Tutto il campo da sfruttare sarà coperto da: n. 1 cassa turbina; n. 2 giranti; n. 1 biforcato ed iniettori; n. 1 Valvola a farfalla di intercettazione turbina apertura oleodinamica, chiusura a contrappeso; il diametro dei bocchelli sarà tornito al valore più corretto calcolato volta per volta; n. 1 grandezza costruttiva del generatore ma in 5 soluzioni con numero di giri variabile tra 500 600 750 1000 giri/min. Le parti elettriche saranno invece sempre le stesse per tutte le applicazioni. 2
Nell obbiettivo di contenere i costi di realizzazione della turbina i due iniettori saranno realizzati uno funzionante in condizioni ON OFF ed uno regolante con movimentazione in apertura oleodinamica e chiusura mediante molle a tazza. La valvola a farfalla di intercettazione avente funzioni di sicurezza avrà la caratteristica di poter chiudere sotto flusso in condizioni di massima portata. Turbina Francis con distributore regolabile Il campo di salti compreso tra i 30 ed i 60 m.c.a. sarà sfruttato mediante una turbina tipo Francis con distributore regolabile ed asse orizzontale. Tutto il campo da sfruttare sarà coperto con: n. 1 cassa turbina a spirale; n. 1 girante; n. 1 distributore regolabile; n. 1 valvola a farfalla di intercettazione turbina con apertura oleodinamica, chiusura a contrappeso. La valvola a farfalla di intercettazione avente funzioni di sicurezza avrà la caratteristica di poter chiudere sotto flusso in condizioni di massima portata. Modalità Realizzative dei Gruppi Standard Si riportano nel seguito gli elaborati grafici che evidenziano le modalità di alloggiamento delle apparecchiature nei container che formeranno, dopo posa in sito, l edificio centrale stesso. Saranno adottati N. 2 container da 20 ft. di tipo standard di cui uno per accogliere il gruppo di generazione turbina più generatore completo di introduttore e valvola a farfalla, ed il secondo dove troveranno posto i quadri elettrici di automazione, protezione e controllo in B.T., nonché gli armadi di sezionamento, trasformazione e misure in M.T. compreso trasformatore 400/20000 V. La sezione di media tensione (MT) potrà non esserci qualora nella zona di montaggio venga accettata la immissione dell energia nella rete nazionale o propria, in bassa tensione (BT). I container di tipo standard saranno adattati all applicazione con la sola formazione degli adeguati rinforzi per il fissaggio della turbina e generatore, nonché dell introduttore con la valvola a farfalla di sicurezza. Saranno altresì realizzate le aperture idonee per futuri accessi alla centrale, nonché per l ingresso condotta forzata e scarico acqua al canale di restituzione sottostante. Saranno ancora posizionate all interno dei container le canaline per passaggio cavi e tubazioni oleodinamiche al fine di avere un sistema in completa sicurezza nel rispetto delle vigenti normative europee o del Paese di installazione. Tutti i componenti oggetto della fornitura saranno completamente montati in stabilimento e collaudanti nei minimi particolari con simulazione delle condizioni di funzionamento reali. Sarà quindi lasciato da eseguire in sito il semplice collegamento alle interfacce idrauliche ed elettriche. Queste ultime saranno predisposte a cura del Cliente sulla base di precisi disegni predisposti dal nostro ufficio tecnico. Il container realizzato con pareti in lamiera fissata su opportuni elementi strutturali, potrà costituire il cassero interno al quale, accostando una casseratura esterna, potrà successivamente essere eseguito un getto in c.l.s. opportunamente armato e realizzato in più fasi per contenere pericolose spinte idrostatiche, per ottenere un vero e proprio edificio in cemento con la finitura esterna eseguita secondo eventuali prescrizioni locali e copertura con tetto piano o a falda unica o più falde inclinate. I due container una volta in sito saranno posati affiancati e con eliminazione delle pareti in lamiera che verranno a creare un setto centrale, si otterrà un unico locale sala macchine. Classificazione e tipologie di impianto proposte. Le varie tipologie di impianto proposte eseguite secondo le modalità ed i parametri caratteristici definiti riportati nel seguito. 3
NUOVA SERMAN Standardizzazione turbine fino a 560 kw NS P G2 500 LB12 A BT FRANCIS P F Pelton getti n.: G 1/2 Velocità r.p.m.: 500 600 750 1000 Riferimento generatore: LB12 LD10 LC8 LD6 asincrono sincrono LD12 LB8 LA8 LA6 Tipologia generatore: Consegna energia: Bassa tensione Media tensione A S BT MT 4
NS P G2 500 LB12 A BT 60-80 m.c.a. Portata utilizzabile: 50-400 l/s 200-280 kw Velocità di rotazione: 500 r.p.m. NS P G2 500 LD12 A BT 80-100 m.c.a. 280-280 kw Velocità di rotazione: 500 r.p.m. NS P G2 600 LD10 A BT 100-120 m.c.a. Portata utilizzabile: 50-400 l/s 315-350 kw Velocità di rotazione: 600 r.p.m. NS P G2 750 LC8 A BT 100-120 m.c.a. 350-450 kw Velocità di rotazione: 750 r.p.m. NS P G2 750 LD8 A BT 120-140 m.c.a. Portata utilizzabile: 50-400 l/s 500 kw Velocità di rotazione: 750 r.p.m. NS P G2 1000 LD6 A BT 140-160 m.c.a. 560 kw Velocità di rotazione: 1000 r.p.m. NS F 1000 LA6 A LV FRANCIS 40-60 m.c.a. 225 kw Velocità di rotazione: 1000 r.p.m. NS F 1000 MC6 A LV FRANCIS 30-40 m.c.a. 160 kw Velocità di rotazione: 1000 r.p.m. 5
Pelton soluzione standard Francis soluzione standard 6
Esempio di una soluzione standard 7