Вадзяныя турбінныя рабочыя колы: тыпы і тэхнічныя характарыстыкі

Вадзяныя турбіны з'яўляюцца ключавымі кампанентамі гідраэнергетычных сістэм, якія пераўтвараюць энергію патоку або падзення вады ў механічную энергію. У аснове гэтага працэсу ляжыцьбегун, круцільная частка турбіны, якая непасрэдна ўзаемадзейнічае з патокам вады. Канструкцыя, тып і тэхнічныя характарыстыкі рабочага колы маюць вырашальнае значэнне для вызначэння эфектыўнасці турбіны, дыяпазону працоўнага напору і сцэнарыяў прымянення.

1. Класіфікацыя рабочых колаў водных турбін

Рабочыя калоны гідратурбін звычайна класіфікуюцца на тры асноўныя катэгорыі ў залежнасці ад тыпу патоку вады, які яны апрацоўваюць:

A. Імпульсныя бегуны

Імпульсныя турбіны працуюць з дапамогай хуткасных струменяў вады, якія ўдараюць па лапатках рабочых колаў пад атмасферным ціскам. Гэтыя рабочыя колы прызначаны длявысокі напор, нізкі расходпрыкладанняў.

• Пелтан Ранер:

  • СтруктураВёдры ў форме лыжкі, усталяваныя па перыферыі кола.

  • Дыяпазон галавы: 100–1800 метраў.

  • ХуткасцьНізкая хуткасць кручэння; часта патрабуецца ўстаноўка павялічвальнікаў хуткасці.

  • ПрыкладанніГорныя раёны, мікрагідраэнергетыка, не падключаная да сеткі.

B. Рэактыўныя бегуны

Рэактыўныя турбіны працуюць з паступовым змяненнем ціску вады па меры яе праходжання праз калонку. Гэтыя калонкі пагружаныя ў ваду і працуюць пад ціскам вады.

• Фрэнсіс Ранер:

  • СтруктураЗмяшаны паток з унутраным радыяльным і восевым рухам.

  • Дыяпазон галавы: 20–300 метраў.

  • ЭфектыўнасцьВысокі, звычайна вышэй за 90%.

  • ПрыкладанніШырока выкарыстоўваецца на гідрастанцыях сярэдняга напору.

• Каплан Бягун:

  • СтруктураВосевы рабочы калон з рэгуляванымі лопасцямі.

  • Дыяпазон галавы: 2–30 метраў.

  • АсаблівасціРэгуляваныя ляза забяспечваюць высокую эфектыўнасць пры розных нагрузках.

  • ПрыкладанніРэкі з нізкім напорамі і высокім патокам, а таксама прылівы і адлівы.

• Прапелерны рабочы:

  • СтруктураПадобны да Kaplan, але з фіксаванымі лязамі.

  • ЭфектыўнасцьАптымальна толькі пры пастаянным патоку.

  • ПрыкладанніМалыя гідраэлектрастанцыі са стабільным патокам і напорам.

C. Іншыя тыпы бегуноў

• Турга Бягун:

  • Структура: Бруі вады ўдараюць па бегунку пад вуглом.

  • Дыяпазон галавы: 50–250 метраў.

  • ПеравагаВышэйшая хуткасць кручэння, чым у Пельтана, прасцейшая канструкцыя.

  • ПрыкладанніМалыя і сярэднія гідраэлектрастанцыі.

• Папярочнапаточная турбіна (турбіна Банкі-Мічэля):

  • СтруктураВада працякае праз лейку папярочна, двойчы.

  • Дыяпазон галавы: 2–100 метраў.

  • АсаблівасціДобра падыходзіць для малых гідраэлектрастанцый і зменнага патоку.

  • ПрыкладанніАўтаномныя сістэмы, міні-гідраэлектрастанцыі.

2. Асноўныя тэхнічныя характарыстыкі бегуноў

Розныя тыпы бегуноў патрабуюць пільнай увагі да сваіх тэхнічных параметраў, каб забяспечыць аптымальную прадукцыйнасць:

3. Крытэрыі адбору

Выбіраючы тып бегуна, інжынеры павінны ўлічваць:

• Галава і паток: Вызначае, што выбраць: імпульс ці рэакцыю.

• Умовы на месцыЗменлівасць ракі, наносы, сезонныя змены.

• Аперацыйная гнуткасцьПатрэбна рэгуляванне лапатак або адаптацыя патоку.

• Кошт і абслугоўваннеБольш простыя наканечнікі, такія як Pelton або Propeller, лягчэй абслугоўваць.

4. Будучыя тэндэнцыі

З развіццём вылічальнай гідрадынамікі (CFD) і трохмернага металічнага друку, канструкцыя рабочых колаў турбін развіваецца ў напрамку:

• Больш высокая эфектыўнасць пры зменных патоках

• Індывідуальныя направляючыя для канкрэтных умоў на будаўнічай пляцоўцы

• Выкарыстанне кампазітных матэрыялаў для больш лёгкіх і каразійна-ўстойлівых лязоў

Выснова

Рабочыя калоны гідратурбін з'яўляюцца краевугольным каменем пераўтварэння гідраэнергіі. Выбіраючы адпаведны тып рабочых калонак і аптымізуючы іх тэхнічныя параметры, гідраэлектрастанцыі могуць дасягнуць высокай эфектыўнасці, працяглага тэрміну службы і зніжэння ўздзеяння на навакольнае асяроддзе. Незалежна ад таго, ці гэта дробная электрыфікацыя сельскіх раёнаў, ці буйныя электрастанцыі, падлучаныя да электрасеткі, рабочыя калоны застаюцца ключом да раскрыцця ўсяго патэнцыялу гідраэнергетыкі.