كيفية تحسين موثوقية ومتانة مولدات التوربينات المائية

يتكون المولد الكهرومائي من دوار، وجزء ثابت، وهيكل، ومحمل دفع، ومحمل توجيه، ومبرد، ومكابح، ومكونات رئيسية أخرى (انظر الصورة). يتألف الجزء الثابت بشكل أساسي من قاعدة، وقلب حديدي، وملفات. يُصنع قلب الجزء الثابت من صفائح فولاذية سيليكونية مدلفنة على البارد، ويمكن تصنيعه كوحدة متكاملة أو منفصلة حسب ظروف التصنيع والنقل. تعتمد طريقة تبريد مولد التوربينات المائية عمومًا على التبريد الهوائي ذي الدوران المغلق. تميل الوحدات ذات السعة الكبيرة إلى استخدام الماء كوسيط تبريد لتبريد الجزء الثابت مباشرةً. إذا تم تبريد الجزء الثابت والدوار في الوقت نفسه، يُطلق عليه اسم مجموعة مولدات توربينات مائية مزدوجة التبريد الداخلي.

لزيادة قدرة الوحدة الواحدة للمولد الكهرومائي وتطويرها إلى وحدة عملاقة، ولتحسين موثوقيتها ومتانتها، تم اعتماد العديد من التقنيات الحديثة في تصميمها. فعلى سبيل المثال، لمعالجة مشكلة التمدد الحراري للجزء الثابت، تم استخدام هيكل عائم للجزء الثابت ودعامات مائلة، بينما اعتمد الدوار هيكلاً قرصياً. ولمنع ارتخاء ملفات الجزء الثابت، تم استخدام أسافين مرنة أسفل الشرائح لمنع تآكل عازل أسلاك القضبان. كما تم تحسين نظام التهوية لتقليل فقد الطاقة الناتج عن الرياح والحد من فقد الطاقة الناتج عن التيارات الدوامية، مما يزيد من كفاءة الوحدة.

مع تطور تكنولوجيا تصنيع توربينات مضخات المياه، تتزايد سرعة وقدرة محركات المولدات، متجهةً نحو قدرات عالية وسرعات فائقة. ومن بين محطات الطاقة التخزينية المجهزة بمحركات مولدات عالية السرعة وذات قدرة كبيرة، محطة دينوفيتش لتخزين الطاقة بالضخ (330,000 كيلو فولت أمبير، 500 دورة/دقيقة) في المملكة المتحدة، وغيرها.

باستخدام محركات مولدات كهربائية مزودة بنظام تبريد داخلي مزدوج بالماء، يتم تبريد ملفات الجزء الثابت والدوار وقلب الجزء الثابت مباشرةً بالماء المؤين، مما يزيد من إمكانية تصنيع محرك المولد. ويستخدم محرك مولد محطة لا كونغشان لتخزين الطاقة بالضخ في الولايات المتحدة الأمريكية (425000 كيلو فولت أمبير، 300 دورة/دقيقة) نظام تبريد داخلي مزدوج بالماء أيضًا.

تطبيق محامل الدفع المغناطيسية. مع زيادة قدرة محرك المولد، تزداد سرعته، وبالتالي يزداد حمل الدفع وعزم بدء التشغيل. عند استخدام محامل الدفع المغناطيسية، يُضاف إلى حمل الدفع قوة جذب مغناطيسية معاكسة لاتجاه الجاذبية، مما يقلل من حمل محمل الدفع، ويقلل من فقد المقاومة المحورية، ويخفض درجة حرارة المحمل، ويحسن كفاءة الوحدة، كما يقل عزم مقاومة بدء التشغيل. يستخدم محرك المولد (335,000 كيلو فولت أمبير، 300 دورة/دقيقة) في محطة سانجلانجينج لتخزين الطاقة بالضخ في كوريا الجنوبية محامل الدفع المغناطيسية.