Vandturbinen er en turbomaskine i fluidmaskineriet. Allerede omkring år 100 f.Kr. blev prototypen på vandturbinen, vandhjulet, født. På det tidspunkt var hovedfunktionen at drive maskiner til kornforarbejdning og kunstvanding. Vandhjulet, som en mekanisk anordning, der bruger vandstrøm som kraft, har udviklet sig til den nuværende vandturbine, og dens anvendelsesområde er også blevet udvidet. Så hvor anvendes moderne vandturbiner primært?
Turbiner bruges hovedsageligt i pumpekraftværker. Når belastningen på elsystemet er lavere end grundbelastningen, kan de bruges som en vandpumpe til at udnytte den overskydende kraftproduktionskapacitet til at pumpe vand fra det nedstrøms reservoir til det opstrøms reservoir for at lagre energi i form af potentiel energi. Når systembelastningen er højere end grundbelastningen, kan de bruges som en hydraulisk turbine, der genererer elektricitet til at regulere spidsbelastninger. Derfor kan et rent pumpekraftværk ikke øge kraftsystemets effekt, men det kan forbedre driftsøkonomien for termiske kraftgeneratorer og forbedre elsystemets samlede effektivitet. Siden 1950'erne har pumpekraftværker været bredt værdsat og udviklet sig hurtigt i lande over hele verden.
De fleste pumpelagerenheder, der er udviklet i den tidlige fase eller med en høj vandsøjle, anvender tre-maskinstypen, dvs. de er sammensat af en generatormotor, en vandturbine og en vandpumpe i serie. Fordelen er, at turbinen og vandpumpen er designet separat, hvilket hver især kan have højere effektivitet, og enheden roterer i samme retning, når den genererer elektricitet og pumper vand, og kan hurtigt konvertere fra kraftproduktion til pumpning eller fra pumpning til kraftproduktion. Samtidig kan turbinen bruges til at starte enheden. Ulempen er, at omkostningerne er høje, og investeringen i kraftværket er stor.
Vingerne på løbehjulet på skråstrømspumpeturbinen kan roteres, og den har stadig god driftsydelse, når vandsøjlen og belastningen ændres. På grund af begrænsninger i hydrauliske egenskaber og materialestyrke var dens nettohøjde dog kun 136,2 meter i begyndelsen af 1980'erne (Japans Takagen First Power Station). For højere løftehøjder kræves Francis-pumpeturbiner.
Pumpekraftværket har øvre og nedre reservoirer. Under forudsætning af at lagre den samme energi kan en forøgelse af løftehøjden reducere lagerkapaciteten, øge enhedens hastighed og reducere projektomkostningerne. Derfor har kraftværker med højt vandtryk over 300 meter udviklet sig hurtigt. Francis-pumpeturbinen med verdens højeste vandtryk er installeret på Baina Basta-kraftværket i Jugoslavien. Siden det 20. århundrede har vandkraftværker udviklet sig i retning af høje parametre og stor kapacitet. Med stigningen i termisk kraftkapacitet i elsystemet og udviklingen af atomkraft, for at løse problemet med rimelig spidsbelastningsregulering, udover kraftig udvikling eller udvidelse af store kraftværker i større vandsystemer, bygger lande rundt om i verden aktivt pumpekraftværker, hvilket resulterer i en hurtig udvikling af pumpeturbiner.
Som en kraftmaskine, der omdanner energien fra vandstrømmen til roterende mekanisk energi, er en vandkraftturbine en uundværlig del af et vandkraftgeneratorsæt. I dag bliver problemet med miljøbeskyttelse mere og mere alvorligt, og anvendelsen og promoveringen af vandkraft, der bruger ren energi, stiger. For at udnytte forskellige hydrauliske ressourcer fuldt ud har tidevand, almindelige floder med meget lavt fald og jævne bølger også tiltrukket sig udbredt opmærksomhed, hvilket har resulteret i den hurtige udvikling af rørformede turbiner og andre små enheder.
Opslagstidspunkt: 23. marts 2022
