Modernizacja wirnika w Mstowie
Zaprojektowaliśmy i wydrukowaliśmy nowy zestaw łopatek kierowniczych dla małej elektrowni wodnej. Zmiana geometrii poprawiła przepływ.
Mała elektrownia wodna w Mstowie borykała się ze spadkiem wydajności starej turbiny Kaplana. Przygotowaliśmy nowe łopatki kierownicze z polimeru technicznego, które lepiej radzą sobie z niskim stanem wody w rzece.
Wyzwanie
Turbina pracowała bez serwisu łopatek przez 7 lat. Właściciel elektrowni zauważył, że przy niskim stanie wody w Warcie urządzenie traciło moc znacznie szybciej niż dawniej. Oryginalne stalowe elementy były mocno wytarte przez piasek i drobny żwir niesiony przez nurt rzeki. Przepływ jałowy był o 14,2% za wysoki, co oznaczało, że woda przelatywała przez turbinę, nie napędzając jej efektywnie. To generowało realne straty finansowe w każdym miesiącu eksploatacji, szczególnie w okresach letnich.
Podejście
Nasz 3-osobowy zespół pojechał do Mstowa w połowie maja 2024 roku. Wykonaliśmy dokładny skan 3D zużytych części bezpośrednio w komorze turbiny, żeby precyzyjnie namierzyć miejsca ucieczki wody. Zamiast drogich i ciężkich odlewów stalowych, postawiliśmy na przemysłowy polimer PET-G z dodatkiem włókna węglowego. Sprawdzamy każdą ścieżkę druku, dlatego zanim powstały finalne elementy, wydrukowaliśmy dwa prototypy testowe w skali 1:1 z tańszego materiału, aby zweryfikować pasowanie mechaniczne na sworzniach.
Rozwiązanie
Dostarczyliśmy 7 nowych łopatek kierowniczych o skorygowanej geometrii krawędzi natarcia. Konkretne materiały na konkretne problemy – PET-G Carbon jest odporny na ścieranie i nie koroduje w stałym kontakcie z rzeczną wodą. Części gotowe do pracy w trudnych warunkach zostały zamontowane w ciągu 6-godzinnej sesji serwisowej. Dzięki technologii druku 3D mogliśmy dodać wewnętrzne wzmocnienia o strukturze plastra miodu, co usztywniło konstrukcję przy zachowaniu niskiej wagi.
Rezultaty
Turbina odzyskała sprawność operacyjną i teraz generuje prąd nawet przy mniejszym nurcie rzeki, co wcześniej było niemożliwe. Inwestycja w drukowane zamienniki zwróci się po niespełna 9 miesiącach pracy generatora.
Harmonogram
-
14 maja 2024Pomiary techniczne i skanowanie 3D turbiny w Mstowie
-
21 maja 2024Opracowanie modelu CAD i symulacje przepływu wody
-
3 czerwca 2024Wydruk prototypu pasowania z materiału bazowego
-
18 czerwca 2024Zakończenie druku finalnych 7 elementów z PET-G Carbon
-
20 czerwca 2024Montaż w elektrowni i testowe uruchomienie
"Zamiast czekać 4 miesiące na odlew, dostałem gotowe części w kilka tygodni. Turbina kręci się stabilnie przy niskiej wodzie, co od razu widać na liczniku."