كيفية تحسين موثوقية ومتانة مولدات الطاقة الكهرومائية

يتكون المولد الكهرومائي من دوار، وجزء ثابت، وهيكل، ومحمل دفع، ومحمل توجيه، ومبرد، ومكابح، ومكونات رئيسية أخرى (انظر الشكل). يتألف الجزء الثابت بشكل أساسي من هيكل، وقلب حديدي، وملفات، ومكونات أخرى. يُصنع قلب الجزء الثابت من صفائح فولاذية سيليكونية مدلفنة على البارد، ويمكن تصنيعه كوحدة متكاملة أو منفصلة حسب ظروف التصنيع والنقل. يُبرد مولد التوربينات المائية عادةً بواسطة هواء متداول مغلق. تميل الوحدات ذات السعة الكبيرة جدًا إلى استخدام الماء كوسيط تبريد لتبريد الجزء الثابت مباشرةً. إذا تم تبريد الجزء الثابت والدوار في الوقت نفسه، يُطلق عليه اسم مجموعة مولدات ذات عجلة تبريد داخلية مزدوجة بالماء.

بهدف تحسين قدرة الوحدة الواحدة للمولد الكهرومائي وتطويرها إلى وحدات عملاقة، تم اعتماد العديد من التقنيات الحديثة في تصميمها لتعزيز موثوقيتها ومتانتها. فعلى سبيل المثال، لمعالجة مشكلة التمدد الحراري للجزء الثابت، تم استخدام هيكل عائم ودعامة مائلة، بينما اعتمد الدوار هيكلاً قرصياً. ولمعالجة مشكلة ارتخاء ملفات الجزء الثابت، تم استخدام شريط عازل أسفل إسفين مرن لمنع تآكل سلك العزل. كما تم تحسين نظام التهوية لتقليل فقد الطاقة الناتج عن الرياح والتيارات الدوامية، مما ساهم في رفع كفاءة الوحدة بشكل أكبر.

مع تطور تكنولوجيا تصنيع التوربينات الضخية، تتزايد سرعة وقدرة محركات المولدات، لتصل إلى قدرات عالية وسرعات فائقة. ومن بين محطات تخزين الطاقة المجهزة بمحركات توليد طاقة عالية السرعة وذات قدرة كبيرة في العالم، محطة دينويك لتخزين الطاقة بالضخ (330000 كيلو فولت أمبير، 500 دورة/دقيقة) في المملكة المتحدة.

يمكن تحسين حدود تصنيع محركات المولدات باستخدام نظام تبريد داخلي مزدوج بالماء، حيث يتم تبريد ملفات الجزء الثابت والدوار وقلب الجزء الثابت مباشرةً بالماء الأيوني. ويعتمد محرك مولد محطة لاكونغشان لتخزين الطاقة بالضخ في الولايات المتحدة الأمريكية (425000 كيلو فولت أمبير، 300 دورة/دقيقة) أيضاً على نظام التبريد الداخلي المزدوج بالماء.

تطبيق محمل الدفع المغناطيسي. مع زيادة سعة وسرعة محرك المولد، يزداد حمل الدفع وعزم بدء التشغيل للوحدة. بعد استخدام محمل الدفع المغناطيسي، وبسبب التجاذب المغناطيسي المعاكس للجاذبية، ينخفض ​​حمل الدفع على المحمل، مما يقلل من فقدان مقاومة سطح العمود، ويخفض درجة حرارة المحمل، ويحسن كفاءة الوحدة، ويقلل من عزم مقاومة بدء التشغيل.