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Technische Universität Graz
Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -261-
7.2 Francis-Turbine
Arbeitet im ns-Bereich anschließend an die Pelton-Turbine
Fallhöhen der Francis-Turbine sind i.a. kleiner als die der Pelton-Turbine
Baugruppen:
• Spiralgehäuse mit Stützschaufeln
• Oberer und unterer Turbinendeckel
• Leitapparat
• Laufzeug
• Saugrohr
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -262-
Quelle: M
CE
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -263-
Quelle: M
CE
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -264-
Laufrad Francis-Turbine:
Leistung: 129,6 MW
Fallhöhe: 106,8 m
Drehzahl: 187,5 U/min
Laufraddurchm.: 3400 mm
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Technische Universität Graz
Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -265-
Laufrad Francis-Turbine:
Leistung: 710 MW
Fallhöhe: 80,6 m
Drehzahl: 75 U/min
nq 83,6
Laufraddurchm.: 9800 mm
Francis-Laufrad für das 3-Schluchten Kraftwerk in China
Pnenn = 710 MW
Pmax = 852 MW
Quelle: Voith, Alstom
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -266-
Die leistungsfähigsten Wasserkraftwerke der Welt nutzen Francis-Turbinen
3‐Gorges Grand Coulee Itaipu Guri KrasnoyarskChina USA Brazil Venezuela Russia
Maximum Head(m) 113 108.2 126.7 146 100.5Rated Head(m) 80.6 86.9 112.9 130 93Minimum Head(m) 71 67 82.9 111 76Discharge Vol. (m³/s) 900 719 647 479 558Rated Output (MW) 710 612 715 610 508Maximum Output(MW) 852 827 808 730 508Speed(U/min) 75 85.7 90.9 112.5 93.8Specific speed (U/min) 83.63 80.76 66.75 63.97 73.98Runner Diameter(m) 9.8 9.86 8.45 7.163 7.5
Grand Coulee Quelle: Voith
3-Gorges Quelle: VoithItaipu Quelle: Voith Guri Quelle: Andritz Hydro
Krasnoyarsk Quelle: Voith
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -267-
Kraftwerk Richard B. Russel, USA
Verschweißen von Spiralenschuß und Stützschaufelring
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -268-
Zusammenschweißen von Laufradboden, Laufradkranz, Schaufeln
Laufrad Richard B. Russel:
Leistung: 77,6 MW
Fallhöhe: 43,9 m
Drehzahl: 120 U/min
nq 94,4
Laufraddurchm.: 4800 mm
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -269-
Kraftw
erk Wassen, S
chweiz
Hauptschnitt Francis-Turbine (32,9 M
W)
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Technische Universität Graz
Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -270-
Spiralgehäuse Francis-Turbine
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Technische Universität Graz
Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -271-
Kraftwerk Wassen, Schweiz – Transport des Spiralgehäuses
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Hydraulische StrömungsmaschinenInstitut für Hydraulische Strömungsmaschinen -272-
Spiralgehäuse und Stützschaufeln
• Führen (gemeinsam mir dem Leitrad) das Wasser dem Laufrad zu
• Erzeugen (gemeinsam mit dem Leitrad) den erforderlichen Drall
• Strömung zum Laufrad muss rotationssymmetrisch und verlustarm sein
• Stützschaufeln: keine hydraulische Notwendigkeit, sondern aus Festigkeitsgründen notwendiges Übel
• Hydraulische Auslegung, siehe Kapitel 2
• Größtes Bauteil der Turbine