Posouváme hranice výkonu v PVE Dlouhé Stráně

Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně, která se nachází v srdci Jeseníků, patří mezi nejvýznamnější hydroenergetické stavby v České republice i v Evropě. Od svého uvedení do provozu v roce 1996 je vybavena velkokapacitními čerpadlovými turbínami pracujícími při mimořádně vysokém spádu a představuje klíčový prvek pro stabilitu české elektrizační soustavy.

Aby elektrárna dokázala i nadále plnit rostoucí požadavky na flexibilitu provozu, výkon a dlouhodobou spolehlivost, zahájila společnost ČEZ projekt modernizace výrobních jednotek. Společnosti Litostroj Power a Litostroj Engineering spojily své odborné znalosti a dodaly komplexní řešení modernizace.

Výzva: vyšší zatížení, vyšší nároky

Po téměř dvaceti letech provozu se původní oběžné kolo turbíny dostalo na hranici své projektované životnosti. Dlouhodobé vystavení vysokému dynamickému namáhání během častého střídání režimu čerpání a výroby elektřiny kladlo stále vyšší nároky na jeho spolehlivost.

Zákazník zároveň požadoval:

• rozšíření provozního rozsahu turbíny, zejména v režimu výroby elektřiny,
• zvýšení celkové účinnosti čerpadlové turbíny,
• zachování dlouhodobé provozní spolehlivosti i při extrémním hydraulickém zatížení.

Nová generace oběžného kola

K vyřešení těchto výzev spolupracovali hydraulický a mechanický tým konstruktérů Litostroje na vývoji zcela nové konstrukce oběžného kola, které nahradilo to stávající. Inženýrská fáze využívala nejmodernější diagnostické a testovací metody, aby zaručila spolehlivost a výkonnost.

• Byl proveden rozsáhlý hydraulický výzkum pomocí výpočetní dynamiky tekutin (CFD) za účelem optimalizace tvaru turbíny a zlepšení úrovně účinnosti jak v turbínovém, tak v čerpadlovém režimu.
• Aby bylo zajištěno, že nové oběžné kolo odolá závažným dynamickým zatížením, využili inženýři simulace metodou konečných prvků (FEM) k vyhodnocení vlastních frekvencí, vibračních módů a konstrukční odezvy na dynamické buzení.
• Výroba mohutného oběžného kola o průměru 4 540 mm byla monumentálním úkolem. Dokončení celého procesu trvalo přibližně 14 měsíců, čímž se řadí mezi největší Francisova oběžná kola, která Litostroj za více než 70 let vyrobil.
• Aby minimalizoval riziko vad souvisejících se svařováním ve vysoce namáhaných oblastech, vyvinul Litostroj inovativní koncept svařování, který přesouvá kritické svary do průtočného kanálu, kde je namáhání výrazně nižší. Litostroj byl první společností v odvětví vodní energetiky, která tuto technologii úspěšně zavedla.

Závěr

Instalace nového oběžného kola zásadně proměnila provozní schopnosti jednotky TG2 v Dlouhých Stráních. Nově navržená hydraulická konstrukce dramaticky rozšířila provozní rozsah turbíny a umožnila jí bezpečně vyrábět energii od extrémně nízkého výkonu 5 MW až po maximum 328 MW.
Díky úspěšnému zvýšení účinnosti v obou provozních režimech a dodání srdce největší jednotlivé čerpadlové turbínové jednotky provozované v Evropě, Litostroj pevně potvrdil svou pozici mezi předními světovými výrobci vodních turbín.