Regulace obecně


Regulací rozumíme řízení výkonu vodního motoru. ( Proč vlastně musíme vodní motory regulovat?) Výkon vodního motoru je dán spádem, průtokem a účinností. Spád i účinnost je více méně konstantní veličinou, proto regulace vodního motoru spočívá v řízení průtoku. V praxi se jedná o některý z následujícíh způsobů regulace: Všechny tyto způsoby mění průřez otvoru, kterým vytéká voda na pohybující se lopatky. Přitom je zachována stále stejná výtoková rychlost vody (daná spádem). Snahou toho všeho je zachovat (i při různém plnění vodního motoru) poměr mezi vstupní rychlostí vody a obvodovou rychlostí oběžného kola. Tak aby voda bez nárazu vklouzla do lopatek a ztráty byly nejmenší.

Regulace částečným přiškrcením jiného uzavíracího orgánu před vodním motorem je nejčastější chyba, které se lze dopustit. Takovým zásahem se změní průtok, ale současně i rychlost vody vtékající do oběžného kola. Rychlostní poměry ve stroji se změní. To skutečně sníží výkon vodního motoru, ale zejména výrazným zhoršením účinnosti. Pokud je vody nadbytek, nevadí. Regulujete-li průtok vodním motorem právě proto, že máte vody nedostatek, uvědomte si, že jí v tomto případě ušetříte mnohem méně, než kdyby jste ji vedli bez škrcení až k vodnímu motoru a teprve na jeho regulačním orgánu požadovaný průtok nastavili.


Regulovatelné vodní motory

Tyto vodní stroje jsou opatřeny některým z výše uvedených regulačních orgánů. Jeho táhlo či hřídel je vyvedena ven ze stroje. Vlastní pohyb regulačním orgánem je možný ručně (pomocí ovládacího kola, kliky, táhla či pákou) nebo strojně (pomocí šroubu a elektromotoru či pístem hydraulického válce).

Většina vodních kol a turbín pracovala v minulosti pouze s ruční regulací. Pracovník nastavil vhodné otáčky turbíny podle zkušenosti a podle sluchu. Zejména na malých mlýnech, kde bylo stálé zatížení, nebyly žádné automatické regulátory nutné.

dvoutónový zvonek pro signalizaci nesprávných otáček Někdy se užívala různá signalizační zařízení, která zvoněním vysokého nebo nízkého tónu oznamovala, že stroje pracují při nesprávných otáčkách. Na mlýnech byly na špatné otáčky citlivé zejména rovinné vysévače. Kde je nebylo možné dodržet, užívaly se raději hranolové. U pil a jiných provozoven s proměnným zatížením se obešli bez automatického regulátoru jen tehdy, když ovládací sloup s regulačním kolečkem stál hned u katru. Pilař pak přidával vodu na turbínu přesně podle toho, jak těžce pila řezala. Elektrárny zásobující nezávislé sítě a větší provozy se značným počtem hnaných strojů se bez automatické regulace neobešly.

Nejvíce byly rozšířené otáčkové regulátory, které udržovaly konstantní otáčky vodního motoru při různém zatížení. Hladinová regulace se v té době používala málo. V současné době s nástupem asynchronních generátorů ustupuje regulace otáček do pozadí a první místo zaujímá automatická regulace hladiny.


Neregulovatelné vodní motory

Jsou to vodní motory, jejichž konstrukce regulaci průtoku neumožňuje. Je to běžný vodní motor, jen samotný regulační orgán je vynechán nebo je nastaven trvale na maximální otevření. Důvodem takového uspořádání bývá to, že vodní motor pohání pouze jediný hnací stroj, který klade stále stejný odpor (například asynchronní generátor, dynamo nabíjející akumulátor aj.).

Problém všech neregulovatelných vodních motorů spočívá v tom, že dokáží pracovat jen a pouze při jmenovitém průtoku. Větší průtok nemohou pojmout a tak nevyužitá voda přetéká bez užitku přes přepad. (To je běžné i u jiných vodních motorů, zvláště u turbín.) Nedokáží však pracovat ani při menším průtoku. Vlivem nadměrné spotřeby vody dojde k poklesu spádu, v horším případě k úplnému zavzdušnění stroje. V takové situaci nemůže vodní motor pracovat ani se sníženým výkonem a zastaví se úplně. Aby i za takových okolností mohl být stroj provozován, je potřeba využít akumulace vody v nějaké nádrži (nadjezí, rybníku nebo rozšířeném náhonu). Po nashromáždění potřebného množství vody se stroj (otevřením hlavního uzávěru) na časově omezený úsek spustí a po jejím vyčerpání zastaví. Pak je nutno vyčkat dalšího naplnění nádrže.

Pokud je akumulační prostor malý, opakuje se spouštění stroje v krátkých cyklech za sebou (např. i několikrát za hodinu). Není v lidských silách spouštět a zastavovat stroj ručně tak často. Pak musí být vodní motor doplněn o samočinný regulátor, který cyklování zajišťuje -
ať již konstrukcí samotného vodního díla (násoskou), pomocí závaží (vahadlový regulátor), hydraulicky nebo elektricky. Tyto regulátory zajišťují pouze cyklický provoz vodního motoru a tím tedy využití menších průtoků než na které je vodní motor konstruován. Nelze s nimi však regulovat otáčky vodního motoru, ani vyrovnávat jeho proměnné zatížení.

To je důvod proč nelze neregulovatelným vodním motorem pohánět libovolný spotřebič hnací síly (čerpadlo, osvětlovací dynamo nebo synchronní generátor). Stroj, který má být poháněn musí mít zvláštní vlastnost - musí být tvrdou zátěží. Tzn. nechat se vodním motorem lehce roztočit na určitý počet otáček, ale po jejich dosažení musí začít klást vodnímu motoru intenzivní odpor a nedovolit další otáčkový nárůst nad jmenovitou hodnotu na kterou je vodní motor navržen. To proto, aby se nezničil a také, aby byla zachována vysoká účinnost vodního motoru.

Samé problémy! Asi Vás napadne otázka, proč se tedy neregulovatelné vodní motory staví. Odpovědí je jejich jednoduchost, spolehlivost a také fakt, že pracují s vysokou účinností.

Akumulační nádrž by měla mít zpevněné břehy, aby při cyklickém provozu docházelo k jejich rozrušování. I při dodržení této podmínky by nemělo být kolísání hladiny větší než asi 30 až 40cm.


zpět na "vodní motory - obecně"