Вадзяная турбіна — гэта турбамашына ў гідраўлічнай машынабудаванні. Прыкладна ў 100 г. да н.э. з'явіўся прататып вадзяной турбіны — вадзяное кола. У той час яе асноўнай функцыяй было прывад машын для апрацоўкі збожжа і арашэння. Вадзяное кола, як механічная прылада, якая выкарыстоўвае паток вады ў якасці энергіі, развілося ў сучасную вадзяную турбіну, і сфера яго прымянення таксама пашырылася. Дык дзе ў асноўным выкарыстоўваюцца сучасныя вадзяныя турбіны?
Турбіны ў асноўным выкарыстоўваюцца ў гідраакумулюючых электрастанцыях. Калі нагрузка энергасістэмы ніжэйшая за базавую нагрузку, іх можна выкарыстоўваць як вадзяны помпа для выкарыстання лішку магутнасці выпрацоўкі энергіі для перапампоўвання вады з вадасховішча ніжэй па цячэнні ў вадасховішча вышэй па цячэнні для назапашвання энергіі ў выглядзе патэнцыяльнай энергіі; калі нагрузка сістэмы вышэйшая за базавую нагрузку, іх можна выкарыстоўваць як гідраўлічную турбіну для выпрацоўкі электраэнергіі для рэгулявання пікавых нагрузак. Такім чынам, чыста гідраакумулюючая электрастанцыя не можа павялічыць магутнасць энергасістэмы, але яна можа палепшыць эксплуатацыйную эканамічнасць цеплавых электрагенеруючых установак і павысіць агульную эфектыўнасць энергасістэмы. З 1950-х гадоў гідраакумулюючыя ўстаноўкі шырока цэняцца і хутка развіваюцца ў краінах свету.
Большасць гідраакумулюючых установак, распрацаваных на ранняй стадыі або з высокім напорам, маюць трохмашынны тып, гэта значыць, яны складаюцца з генератара, вадзяной турбіны і вадзянога помпы, злучаных паслядоўна. Перавагай з'яўляецца тое, што турбіна і вадзяны помпа распрацаваны асобна, што дазваляе ім мець больш высокую эфектыўнасць, і ўстаноўка круціцца ў адным кірунку пры выпрацоўцы электрычнасці і перапампоўванні вады, што дазваляе хутка пераключацца з выпрацоўкі энергіі на перапампоўку або з перапампоўкі на выпрацоўку электраэнергіі. У той жа час турбіна можа выкарыстоўвацца для запуску ўстаноўкі. Недахопам з'яўляецца высокі кошт і вялікія інвестыцыі ў электрастанцыю.
Лопаткі рабочага кола нахільнай помпы турбіны могуць круціцца, і яна захоўвае добрыя эксплуатацыйныя характарыстыкі пры змене напору вады і нагрузкі. Аднак з-за абмежаванняў гідраўлічных характарыстык і трываласці матэрыялу да пачатку 1980-х гадоў яе чысты напор склаў усяго 136,2 метра (Першая электрастанцыя Такаген, Японія). Для больш высокіх напораў патрабуюцца помпавыя турбіны Фрэнсіса.
Гідраакумулюючая электрастанцыя мае верхнія і ніжнія рэзервуары. Пры ўмове захоўвання аднолькавай энергіі павелічэнне пад'ёмнай сілы можа знізіць ёмістасць захоўвання, павялічыць хуткасць блока і знізіць кошт праекта. Такім чынам, электрастанцыі з высокім напорам больш за 300 метраў хутка развіваліся. На электрастанцыі Баіна-Башта ў Югаславіі ўсталявана помпавая турбіна Фрэнсіса з самым высокім напорам вады ў свеце. З 20-га стагоддзя гідраагрэгаты развіваліся ў напрамку высокіх параметраў і вялікай магутнасці. З павелічэннем магутнасці цеплавых электрастанцый у энергасістэме і развіццём атамнай энергетыкі, каб вырашыць праблему разумнага рэгулявання пікавай магутнасці, акрамя актыўнага развіцця або пашырэння буйных электрастанцый у буйных водных сістэмах, краіны па ўсім свеце актыўна будуюць гідраакумулюючыя электрастанцыі, што прыводзіць да хуткага развіцця помпавых турбін.
Як энергетычная машына, якая пераўтварае энергію патоку вады ў механічную энергію кручэння, гідратурбіна з'яўляецца неад'емнай часткай гідрагенератарнай устаноўкі. У наш час праблема аховы навакольнага асяроддзя становіцца ўсё больш сур'ёзнай, і прымяненне і прасоўванне гідраэнергіі, якая выкарыстоўвае чыстую энергію, усё больш расце. Для таго, каб у поўнай меры выкарыстоўваць розныя гідраўлічныя рэсурсы, прылівы, раўнінныя рэкі з вельмі нізкім падзеннем вады і нават хвалі таксама прыцягнулі шырокую ўвагу, што прывяло да хуткага развіцця трубчастых турбін і іншых невялікіх агрэгатаў.
Час публікацыі: 23 сакавіка 2022 г.
