هناك أنواع عديدة من المولدات الكهرومائية. اليوم، دعونا نستعرض المولد الكهرومائي محوري التدفق بالتفصيل. تركز استخدام المولد الكهرومائي محوري التدفق في السنوات الأخيرة بشكل رئيسي على تطوير منسوب المياه العالي والحجم الكبير. كما يشهد تطوير التوربينات المحورية المحلية تطورًا سريعًا. يوجد نوعان من التوربينات المجدافية محورية التدفق مُركّبان في محطة جيتشوبا للطاقة الكهرومائية المُنشأة، أحدهما يبلغ قطر روافعه 11.3 مترًا، وهو قطر روافع التوربينات المماثلة عالميًا. فيما يلي مزايا وعيوب التوربينات المحورية متوسطة التدفق.
مزايا التوربينات ذات التدفق المحوري
بالمقارنة مع توربين فرانسيس، فإن التوربين المحوري التدفق لديه المزايا الرئيسية التالية:
١. سرعة نوعية عالية وخصائص طاقة ممتازة. لذلك، فإن سرعتها وتدفقها الوحدوي أعلى من توربينات فرانسيس. في ظل نفس ظروف الضغط والإنتاج، يمكنها تقليل حجم وحدة مولد التوربينات الهيدروليكية بشكل كبير، وتقليل وزنها، وتوفير استهلاك المواد، مما يحقق فوائد اقتصادية عالية.
٢. يُسهّل شكل وخشونة سطح شفرات التوربينات المحورية التدفق تلبية متطلبات التصنيع. ولأن شفرات توربينات المروحة المحورية التدفق قابلة للدوران، فإن متوسط كفاءتها أعلى من توربينات فرانسيس. مع تغير الحمل والضغط، لا تتغير الكفاءة إلا قليلاً.
3. يمكن تفكيك شفرات المجرى الخاصة بالتوربينات المجدافية ذات التدفق المحوري لتسهيل التصنيع والنقل.
لذلك، تحافظ التوربينات المحورية التدفق على استقرارها في نطاق تشغيل واسع، وتتميز باهتزازات أقل وكفاءة وإنتاجية عالية. وفي نطاق ارتفاع ضغط المياه المنخفض، تكاد تحل محل توربينات فرانسيس. وفي العقود الأخيرة، شهدت تطورًا كبيرًا وتطبيقات واسعة النطاق من حيث سعة الوحدة الواحدة وارتفاع ضغط المياه.
3. عيوب التوربينات ذات التدفق المحوري
ومع ذلك، فإن التوربينات المحورية التدفق لها عيوبها وتحد من نطاق تطبيقها. ومن أهم عيوبها:
1. عدد الشفرات صغير وعارض، وبالتالي فإن القوة ضعيفة ولا يمكن تطبيقها على محطات الطاقة الكهرومائية المتوسطة والعالية الضغط.
2. بسبب تدفق الوحدة الكبير وسرعة الوحدة العالية، فإن ارتفاع الشفط لها أصغر من توربينات فرانسيس تحت نفس رأس الماء، مما يؤدي إلى عمق حفر كبير واستثمار مرتفع نسبيًا في أساس محطة الطاقة.
وفقًا للعيوب المذكورة أعلاه لتوربين التدفق المحوري، يتم تحسين رأس تطبيق توربين التدفق المحوري باستمرار من خلال اعتماد مواد جديدة ذات قوة عالية ومقاومة للتجويف في تصنيع التوربينات وتحسين حالة الإجهاد للشفرات في التصميم. في الوقت الحاضر، يتراوح نطاق رأس تطبيق توربين المروحة المحوري التدفق بين 3 و90 مترًا، والذي دخل مجال توربين فرانسيس. على سبيل المثال، يبلغ ناتج * * * آلة واحدة من توربين المروحة المحوري التدفق الأجنبي 181700 كيلو واط، ويبلغ طول الرأس * * * 88 مترًا، ويبلغ قطر العداء 10.3 مترًا. يبلغ الناتج الفردي لتوربين المروحة المحوري التدفق المنتج في الصين 175000 كيلو واط، ويبلغ طول الرأس * * * 78 مترًا، ويبلغ قطر العداء * * * 11.3 مترًا. يتميز توربين المروحة المحوري التدفق بشفرات ثابتة وبنية بسيطة، ولكنه لا يتكيف مع محطات الطاقة الكهرومائية ذات التغيرات الكبيرة في منسوب المياه والحمل. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة ذات منسوب المياه المستقر والتي تعمل كحمل أساسي أو وحدات متعددة، يمكن أيضًا اعتبارها بعد المقارنة الاقتصادية عند وفرة الطاقة الكهربائية الموسمية. يتراوح نطاق منسوب المياه الملائم لها بين 3 و50 مترًا. يعتمد توربين المروحة المحوري التدفق بشكل عام على جهاز رأسي، وطريقة عمله مشابهة بشكل أساسي لتوربين فرانسيس، والفرق هو أنه عند تغير الحمل، لا ينظم دوران ريشة التوجيه فحسب، بل ينظم أيضًا دوران شفرة المجرى للحفاظ على كفاءة عالية.
سبق لنا أن عرّفنا على توربين فرانسيس. من بين المولدات الكهرومائية، يختلف توربين فرانسيس اختلافًا كبيرًا عن التوربين المحوري التدفق. على سبيل المثال، تختلف الأشكال الهيكلية لمحركه. شفرات توربين فرانسيس شبه موازية للعمود الرئيسي، بينما شفرات توربينات التدفق المحوري شبه عمودية عليه.
وقت النشر: ١٩ أبريل ٢٠٢٢
