خصائص مولد التوربينات المائية مقارنة بمولد التوربينات البخارية

بالمقارنة مع مولدات التوربينات البخارية، تتميز المولدات الكهرومائية بالخصائص التالية:
(1) السرعة منخفضة. وبسبب محدودية ضغط الماء، فإن سرعة الدوران عادة ما تكون أقل من 750 دورة في الدقيقة، وبعضها لا يتجاوز بضع عشرات من الدورات في الدقيقة.
(2) عدد الأقطاب المغناطيسية كبير. ولأن السرعة منخفضة، فمن الضروري زيادة عدد الأقطاب المغناطيسية لتوليد طاقة كهربائية بتردد 50 هرتز، بحيث يظل المجال المغناطيسي لملفات الجزء الثابت قابلاً للتغيير 50 ​​مرة في الثانية.
(3) يتميز الهيكل بحجمه ووزنه الكبيرين. من جهة، تكون سرعته منخفضة؛ ومن جهة أخرى، في حالة فقدان الوحدة للحمل، ولتجنب تمزق الأنابيب الفولاذية الناتج عن قوة الطرق المائية الشديدة، يلزم أن يكون زمن إغلاق ريشة التوجيه في حالات الطوارئ طويلاً، ولكن هذا سيؤدي إلى ارتفاع سرعة الوحدة بشكل مفرط. لذلك، يتطلب الأمر أن يتمتع الدوار بوزن كبير وعزم قصور ذاتي كبير.
(4) يُعتمد المحور الرأسي بشكل عام. ولتقليل مساحة الأرض المستخدمة وتكلفة المحطة، تعتمد مولدات الطاقة الكهرومائية الكبيرة والمتوسطة الحجم عادةً على المحور الرأسي.

يمكن تقسيم مولدات الطاقة الكهرومائية إلى أنواع رأسية وأفقية وفقًا للترتيب المختلف لمحاورها الدوارة: يمكن تقسيم مولدات الطاقة الكهرومائية الرأسية إلى أنواع معلقة وأنواع مظلة وفقًا للمواقع المختلفة لمحامل الدفع الخاصة بها.
(1) مولد الهيدروجين المعلق. يتم تركيب محمل الدفع في الجزء المركزي أو العلوي من الإطار العلوي للدوار، مما يوفر تشغيلًا مستقرًا وصيانة مريحة، ولكن ارتفاعه كبير واستثمار المحطة كبير.
(2) مولدات الطاقة الكهرومائية المظلية. يُركّب محمل الدفع في الجزء المركزي أو الجزء العلوي من الإطار السفلي للدوار. عمومًا، تُفضّل مولدات الطاقة الكهرومائية الكبيرة ذات السرعات المتوسطة والمنخفضة استخدام المولدات المظلية نظرًا لحجمها الكبير، وذلك لتقليل ارتفاع الوحدة، وتوفير الفولاذ، وخفض تكلفة المحطة. في السنوات الأخيرة، تم تطوير هيكل تركيب محمل الدفع على الغطاء العلوي لتوربين الماء، مما يسمح بتقليل ارتفاع الوحدة.

2. المكونات الرئيسية
يتكون المولد الكهرومائي بشكل أساسي من الجزء الثابت، والجزء الدوار، ومحمل الدفع، ومحامل التوجيه العلوية والسفلية، والإطارات العلوية والسفلية، وجهاز التهوية والتبريد، وجهاز الكبح، وجهاز الإثارة.
(1) الجزء الثابت (الستاتور). وهو أحد مكونات توليد الطاقة الكهربائية، ويتكون من ملفات وقلب حديدي وغلاف. ونظرًا لكبر قطر الجزء الثابت في مولدات الطاقة الكهرومائية الكبيرة والمتوسطة الحجم، فإنه يُصنع عادةً من أجزاء منفصلة لتسهيل النقل.
(2) الدوّار. هو جزء دوّار يُولّد مجالًا مغناطيسيًا، ويتكوّن من دعامة وحلقة دوّارة وقطب مغناطيسي. الحلقة الدوّارة عبارة عن مكوّن حلقي الشكل مصنوع من صفيحة حديدية على شكل مروحة. تتوزّع الأقطاب المغناطيسية خارج الحلقة الدوّارة، وتُستخدم الحلقة الدوّارة كمسار للمجال المغناطيسي. يتم تجميع خيط واحد من الدوّارات الكبيرة والمتوسطة الحجم في الموقع، ثم يُسخّن ويُغلّف على العمود الرئيسي للمولد. في السنوات الأخيرة، تم تطوير هيكل الدوّار بدون عمود، أي أن دعامة الدوّار تُثبّت مباشرةً على الطرف العلوي للعمود الرئيسي للتوربين. تتمثل أكبر ميزة لهذا الهيكل في قدرته على حل مشاكل الجودة الناتجة عن عمليات الصب والتشكيل الكبيرة التي تُسببها الوحدة الكبيرة؛ بالإضافة إلى ذلك، يُمكنه أيضًا تقليل وزن رفع الدوّار وارتفاع الرفع، وبالتالي تقليل ارتفاع المحطة وتحقيق وفورات معينة في بناء محطة الطاقة.
(3) محمل الدفع. وهو مكون يتحمل الوزن الإجمالي للجزء الدوار من الوحدة والدفع الهيدروليكي المحوري للتوربين.
(4) نظام التبريد. عادةً ما يستخدم مولد الطاقة الكهرومائية الهواء كوسيط تبريد لتبريد الجزء الثابت، وملفات الجزء الدوار، وقلب الجزء الثابت. غالبًا ما تعتمد مولدات الطاقة الكهرومائية صغيرة الحجم على التهوية المفتوحة أو عبر الأنابيب، بينما تعتمد مولدات الطاقة الكهرومائية كبيرة ومتوسطة الحجم على التهوية المغلقة ذاتية الدوران. ولتحسين كفاءة التبريد، تعتمد بعض ملفات مولدات الطاقة الكهرومائية عالية السعة على التبريد الداخلي باستخدام موصل مجوف يمر مباشرةً عبر وسيط التبريد، ويكون وسيط التبريد المستخدم هو الماء أو أي وسيط تبريد آخر. يتم تبريد ملفات الجزء الثابت والجزء الدوار داخليًا بالماء، ويكون وسيط التبريد هو الماء أو أي وسيط تبريد آخر. يُطلق على ملفات الجزء الثابت والجزء الدوار التي تعتمد على التبريد الداخلي بالماء اسم التبريد الداخلي المزدوج بالماء. أما ملفات الجزء الثابت والجزء الدوار وقلب الجزء الثابت التي تعتمد على التبريد بالماء فتُسمى التبريد الداخلي الكامل بالماء، بينما تُسمى ملفات الجزء الثابت والجزء الدوار التي تعتمد على التبريد الداخلي بالماء فقط بالتبريد الداخلي الجزئي بالماء.
تُعدّ التبريد التبخيري إحدى طرق تبريد المولدات الكهرومائية، حيث يتم توصيل سائل التبريد بموصل المولد. يتميز التبريد التبخيري بأن الموصلية الحرارية لسائل التبريد أعلى بكثير من موصلية الهواء والماء، مما يُسهم في تقليل وزن وحجم الوحدة.
(5) جهاز الإثارة وتطويره هما في الأساس نفس أجهزة الإثارة وتطوير وحدات الطاقة الحرارية.