Водната турбина е вид турбинна машина във флуидните машини. Още около 100 г. пр.н.е. се е родил прототипът на водната турбина - водната турбина. По това време основната ѝ функция е била да задвижва машини за обработка на зърно и напояване. Водната турбина, като механично устройство, задвижвано от воден поток, се е развила до съвременната водна турбина и обхватът ѝ на приложение също се е разширил. Тогава къде се използват основно съвременните водни турбини?
Водната турбина се използва главно за помпено-акумулиращи електроцентрали. Когато натоварването на енергийната система е по-ниско от основното натоварване, тя може да се използва като водна помпа, за да използва излишния капацитет за производство на енергия, за да изпомпва вода от резервоара надолу по течението към резервоара нагоре по течението и да съхранява енергия под формата на потенциална енергия. Когато натоварването на системата е по-високо от основното натоварване, тя може да се използва като водна турбина за генериране на електроенергия, за да регулира пиковото натоварване. Следователно, чисто помпено-акумулиращите електроцентрали не могат да увеличат мощността на енергийната система, но могат да подобрят икономията на работа на топлоелектрическите агрегати и да подобрят общата ефективност на енергийната система. От 50-те години на миналия век помпено-акумулиращите агрегати са широко ценени и се развиват бързо по целия свят.
Помпено-акумулиращите агрегати, разработени в ранен етап или с висок воден напор, най-често използват тримашинен тип, т.е. те са съставени от генераторен двигател, водна турбина и водна помпа, свързани последователно. Предимството им е, че водната турбина и водната помпа са проектирани отделно, което може да има висока ефективност, а посоката на въртене на агрегата е една и съща както при генериране, така и при изпомпване, което може бързо да превключи 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. Недостатъците им са високата цена и големите инвестиции в електроцентрала.
Лопатките на наклонената турбина могат да се въртят и да имат добри експлоатационни характеристики при промяна на водния напор и натоварването. Въпреки това, ограничен от хидравличните характеристики и здравината на материала, максималният воден напор е бил само 136,2 м в началото на 80-те години на миналия век (електроцентрала Коген № 1 в Япония). За по-високи водни напори са необходими помпени турбини тип Франсис.
Помпено-акумулиращата електроцентрала е оборудвана с горни и долни резервоари. При условие за съхранение на една и съща енергия, увеличаването на напора 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. Помпената турбина Francis с най-висок воден напор в света е инсталирана в електроцентралата Бейнабаща в Югославия. Мощността на единичния ѝ агрегат е 315 MW, а водният напор на турбината е 600,3 метра; помпата има напор от 623,1 м и скорост на въртене от 428,6 об/мин. Тя е пусната в експлоатация през 1977 г. От 20-ти век насам водноелектрическите агрегати се развиват към високи параметри и голям капацитет. С увеличаването на капацитета на горивните съоръжения в енергийната система и развитието на ядрената енергетика, за да се реши проблемът с разумното намаляване на пиковите натоварвания, страни по целия свят активно изграждат помпено-акумулиращи електроцентрали, както и енергично разработват или разширяват големи електроцентрали в големите водни системи. Поради това, помпените турбини се развиват бързо.
Като силова машина, която преобразува енергията на водния поток във въртяща се механична енергия, водната турбина е незаменима част от генераторния агрегат на водна турбина. В днешно време проблемът с опазването на околната среда става все по-сериозен. Хидроенергията, метод за производство на енергия, използващ чиста енергия, намира все по-голямо приложение и популяризиране. За да се използват пълноценно различните хидравлични ресурси, приливите и отливите, равнинните реки с нисък пад и дори вълните също са привлекли широко внимание, което е довело до бързото развитие на тръбни турбини и други малки агрегати.
Време на публикуване: 06 април 2022 г.
