Водната турбина е турбомашина във флуидните машини. Още около 100 г. пр.н.е. се ражда прототипът на водната турбина - водното колело. По това време основната ѝ функция е била да задвижва машини за обработка на зърно и напояване. Водното колело, като механично устройство, което използва водния поток като енергия, се е развило в съвременната водна турбина и обхватът му на приложение също се е разширил. И така, къде се използват предимно съвременните водни турбини?
Турбините се използват главно в помпено-акумулиращи електроцентрали. Когато натоварването на енергийната система е по-ниско от основното натоварване, тя може да се използва като водна помпа, за да се използва излишният капацитет за производство на електроенергия, за да се изпомпва вода от резервоара надолу по течението към резервоара нагоре по течението, за да се съхранява енергия под формата на потенциална енергия; когато натоварването на системата е по-високо от основното натоварване, тя може да се използва като хидравлична турбина, генерираща електроенергия за регулиране на пиковите натоварвания. Следователно, чисто помпено-акумулиращата електроцентрала не може да увеличи мощността на енергийната система, но може да подобри оперативната икономия на топлоелектрическите агрегати и да подобри общата ефективност на енергийната система. От 50-те години на миналия век помпено-акумулиращите агрегати са широко ценени и се развиват бързо в страни по целия свят.
Повечето от помпено-акумулиращите агрегати, разработени в ранен етап или с висок воден напор, са от тримашинен тип, т.е. съставени са от генераторен двигател, водна турбина и водна помпа, свързани последователно. Предимството е, че турбината и водната помпа са проектирани отделно, което позволява по-висока ефективност. Агрегатът се върти в една и съща посока при генериране на електричество и изпомпване на вода и може бързо да превключва от производство на енергия към изпомпване или от изпомпване към производство на електроенергия. В същото време турбината може да се използва за стартиране на агрегата. Недостатъкът е високата цена и голямата инвестиция в електроцентралата.
Лопатките на работното колело на турбината с наклонен поток могат да се въртят и тя все още има добри експлоатационни характеристики при промяна на водния напор и натоварването. Въпреки това, поради ограниченията на хидравличните характеристики и здравината на материала, до началото на 80-те години на миналия век нетният ѝ напор е бил само 136,2 метра (първа електроцентрала Такаген, Япония). За по-високи напори са необходими турбини на Франсис.
Помпено-акумулиращата електроцентрала има горни и долни резервоари. При условие за съхранение на една и съща енергия, увеличаването на подема може да намали капацитета за съхранение, да увеличи скоростта на агрегата и да намали разходите за проекта. Следователно, електроцентралите за съхранение на енергия с висок напор над 300 метра се развиват бързо. Помпено-акумулиращата турбина Francis с най-високия воден напор в света е инсталирана в електроцентралата Байна Баща в Югославия. година е пусната в експлоатация. От 20-ти век насам водноелектрическите централи се развиват в посока на високи параметри и голям капацитет. С увеличаването на капацитета на топлинната енергия в електроенергийната система и развитието на ядрената енергетика, за да се реши проблемът с разумното регулиране на пиковите натоварвания, в допълнение към енергичното развитие или разширяване на големи електроцентрали в големите водни системи, страните по света активно изграждат помпено-акумулиращи електроцентрали, което води до бързо развитие на помпено-акумулиращите електроцентрали.
Като енергийна машина, която преобразува енергията на водния поток във въртяща се механична енергия, хидротурбината е неразделна част от хидрогенераторния агрегат. В днешно време проблемът с опазването на околната среда става все по-сериозен и прилагането и популяризирането на водноелектрическа енергия, която използва чиста енергия, се увеличава. За да се използват пълноценно различните хидравлични ресурси, приливите и отливите, равнинните реки с много нисък пад и дори вълните също привличат широко внимание, което води до бързото развитие на тръбни турбини и други малки агрегати.
Време на публикуване: 23 март 2022 г.
