La turbina hidràulica és un tipus de maquinària de turbina dins de la maquinària de fluids. Ja cap al 100 aC, va néixer el prototip de turbina hidràulica: la turbina hidràulica. En aquell moment, la funció principal era impulsar maquinària per al processament de gra i el reg. La turbina hidràulica, com a dispositiu mecànic impulsat pel flux d'aigua, ha evolucionat fins a la turbina hidràulica actual, i el seu àmbit d'aplicació també s'ha ampliat. Aleshores, on s'utilitzen principalment les turbines hidràuliques modernes?
La turbina d'aigua s'utilitza principalment per a centrals elèctriques de bombament. Quan la càrrega del sistema elèctric és inferior a la càrrega bàsica, es pot utilitzar com a bomba d'aigua per aprofitar l'excés de capacitat de generació d'energia per bombar aigua des del dipòsit aigües avall fins al dipòsit aigües amunt i emmagatzemar energia en forma d'energia potencial; quan la càrrega del sistema és superior a la càrrega base, es pot utilitzar com a turbina d'aigua per generar electricitat per ajustar la càrrega màxima. Per tant, una central elèctrica de bombament pura no pot augmentar la potència del sistema elèctric, però pot millorar l'economia de funcionament de les unitats de generació d'energia tèrmica i millorar l'eficiència general del sistema elèctric. Des de la dècada de 1950, les unitats de bombament han estat àmpliament valorades i desenvolupades ràpidament a tot el món.
Les unitats d'emmagatzematge per bombament desenvolupades en la fase inicial o amb un alt nivell d'aigua adopten majoritàriament el tipus de màquina de tres, és a dir, estan compostes per motor generador, turbina d'aigua i bomba d'aigua en sèrie. El seu avantatge és que la turbina d'aigua i la bomba d'aigua estan dissenyades per separat, cosa que pot tenir una alta eficiència, i la direcció de rotació de la unitat és la mateixa durant la generació i el bombament, cosa que es pot convertir ràpidament de generació d'energia a bombament, o de bombament a generació d'energia. Al mateix temps, la turbina es pot utilitzar per arrencar la unitat. Els seus desavantatges són l'alt cost i la gran inversió en la central elèctrica.
Les pales de la turbina de la bomba de flux inclinat poden girar i encara tenir un bon rendiment de funcionament quan canvien la alçada màxima i la càrrega. Tanmateix, limitada per les característiques hidràuliques i la resistència del material, la seva alçada màxima era de només 136,2 m a principis dels anys vuitanta (central elèctrica Kogen núm. 1 al Japó). Per a alçadas més elevades, es requereixen turbines de bomba Francis.
La central elèctrica d'emmagatzematge per bombament està equipada amb dipòsits superior i inferior. Amb la condició d'emmagatzemar la mateixa energia, augmentar l'altura pot reduir la capacitat d'emmagatzematge, augmentar la velocitat de la unitat i reduir el cost del projecte. Per tant, les centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia d'alta alçada per sobre dels 300 metres s'estan desenvolupant ràpidament. La turbina de bomba Francis amb l'altura d'aigua més alta del món està instal·lada a la central elèctrica de Beinabashta, a Iugoslàvia. La seva potència unitària és de 315 MW i l'altura d'aigua de la turbina és de 600,3 metres; La bomba té una alçada de 623,1 m i una velocitat de rotació de 428,6 R/min. Es va posar en funcionament el 1977. Des del segle XX, les unitats hidroelèctriques s'han anat desenvolupant cap a paràmetres elevats i gran capacitat. Amb l'augment de la capacitat d'incendi del sistema elèctric i el desenvolupament de l'energia nuclear, per tal de resoldre el problema d'una reducció raonable dels pics, els països de tot el món estan construint activament centrals elèctriques d'emmagatzematge per bombament, a més de desenvolupar o ampliar vigorosament centrals elèctriques a gran escala en els principals sistemes d'aigua. Per tant, les turbines de bombament s'han desenvolupat ràpidament.
Com a màquina elèctrica que converteix l'energia del flux d'aigua en energia mecànica rotativa, la turbina hidràulica és una peça indispensable en el grup generador de turbines hidràuliques. Avui dia, el problema de la protecció del medi ambient és cada cop més greu. L'energia hidroelèctrica, un mètode de generació d'energia que utilitza energia neta, està augmentant la seva aplicació i promoció. Per tal d'aprofitar al màxim diversos recursos hidràulics, les marees, els rius plans amb poca caiguda i fins i tot les onades també han atret una àmplia atenció, cosa que ha portat al ràpid desenvolupament de turbines tubulars i altres unitats petites.
Data de publicació: 06 d'abril de 2022
