كيفية تحسين موثوقية ومتانة مولد 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 التوربين المائي عادةً بواسطة هواء متداول مغلق. تميل الوحدات ذات السعة الكبيرة جدًا إلى استخدام الماء كوسيط تبريد لتبريد الجزء الثابت مباشرةً. عندما يُبرد الجزء الثابت والدوار في الوقت نفسه، يُسمى ذلك مولدًا بعجلة 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.

يستخدم محرك المولد نظام تبريد داخلي مزدوج بالماء، حيث يتم تبريد ملفات الجزء الثابت والدوار وقلب الجزء الثابت مباشرةً بالماء الأيوني، مما يُحسّن من إمكانيات تصنيع محرك المولد. كما يعتمد محرك المولد (425000 كيلو فولت أمبير، 300 دورة/دقيقة) في محطة لاكونغشان لتخزين الطاقة بالضخ في الولايات المتحدة الأمريكية 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، يُضاف إلى حمل الدفع قوة جذب مغناطيسية معاكسة للجاذبية، مما يقلل من حمل محمل الدفع، ويقلل من فقد مقاومة سطح العمود، ويقلل من درجة حرارة المحمل، ويحسن كفاءة الوحدة، كما يقلل من عزم مقاومة بدء التشغيل. تم اعتماد محمل الدفع المغناطيسي لمحرك المولد (335000 كيلو فولت أمبير، 300 دورة/دقيقة) لمحطة سانجلانجينج لتخزين الطاقة بالضخ في كوريا الجنوبية.