Es gibt viele Arten von Wasserkraftgeneratoren. Heute stelle ich Axialturbinengeneratoren im Detail vor. Axialturbinengeneratoren werden seit einigen Jahren vor allem für große und große Anlagen eingesetzt. Auch die Entwicklung von Axialturbinen für den Hausgebrauch ist rasant. Im Wasserkraftwerk Gezhouba wurden bereits zwei Axialschaufelradturbinen installiert. Eine davon hat einen Durchmesser von 11,3 Metern und ist damit die weltweit größte ihrer Art. Hier sind die Vor- und Nachteile von Axialturbinen.
Vorteile der Axialturbine
Axialturbinen haben gegenüber Francis-Turbinen folgende wesentliche Vorteile:
1. Hohe spezifische Drehzahl und gute Energieeigenschaften. Daher sind Drehzahl und Durchfluss höher als bei einer Francis-Turbine. Bei gleicher Wassersäule und Förderleistung kann die Größe der Turbinengeneratoreinheit erheblich reduziert, das Gewicht der Einheit verringert und Material eingespart werden, was die Wirtschaftlichkeit erhöht.
2. Die Oberflächenform und Oberflächenrauheit der Laufschaufeln der Axialturbine können die Fertigungsanforderungen problemlos erfüllen. Da sich die Schaufeln der Axial-Drehschaufelturbine drehen können, ist der durchschnittliche Wirkungsgrad höher als der der Mischströmungsturbine. Bei Änderungen von Last und Wasserdruck ändert sich der Wirkungsgrad kaum.
3. Die Laufschaufeln der Axialschaufelturbine können zerlegt werden, was die Herstellung und den Transport erleichtert.
Daher kann die Axialturbine in einem größeren Betriebsbereich stabil bleiben, mit weniger Vibrationen sowie höherer Effizienz und Leistung. Im Niederdruckbereich hat sie die Francis-Turbine nahezu ersetzt. In den letzten Jahrzehnten hat sich sowohl hinsichtlich der Einzelleistung als auch der Wasserdrucknutzung eine enorme Entwicklung ergeben, und ihre Anwendung ist sehr breit gefächert.
Nachteile der Axialturbine
Allerdings weist die Axialturbine auch Nachteile auf und schränkt ihren Anwendungsbereich ein. Die Hauptnachteile sind:
1. Die Anzahl der Rotorblätter ist gering und der Rotor ist freitragend, sodass die Festigkeit gering ist und er nicht in Wasserkraftwerken mit mittlerer und hoher Fallhöhe verwendet werden kann.
2. Aufgrund der großen Durchflussrate und der hohen Drehzahl der Einheit hat sie eine geringere Saughöhe als eine Francis-Turbine unter gleichen Fallhöhenbedingungen, was zu einer großen Aushubtiefe für das Fundament des Kraftwerks und einer relativ hohen Investition führt.
Um die oben genannten Nachteile von Axialturbinen zu überwinden, werden bei der Turbinenherstellung neue, hochfeste, kavitationshemmende Materialien verwendet und die Schaufelkräfte optimiert, wodurch die Förderhöhe kontinuierlich verbessert wird. Axialschaufelradturbinen erreichen derzeit Förderhöhen von 3 bis 90 m und liegen damit im Bereich der Francis-Turbinen. Beispielsweise beträgt die maximale Einzelleistung ausländischer Axialschaufelradturbinen 181.700 kW, die maximale Förderhöhe 88 m und der Laufraddurchmesser 10,3 m. Die in China produzierte Axialschaufelradturbine erreicht eine maximale Einzelleistung von 175.000 kW, die maximale Förderhöhe 78 m und der maximale Laufraddurchmesser 11,3 m. Axialschaufelradturbinen mit feststehenden Schaufeln haben eine einfache Konstruktion, sind jedoch nicht für Wasserkraftwerke mit stark schwankenden Förderhöhen und Lasten geeignet. Es verfügt über eine stabile Wassersäule und dient als Grundlastkraftwerk oder Großkraftwerk mit mehreren Blöcken. Bei saisonalem Stromangebot ist auch ein wirtschaftlicher Vergleich möglich. Es kann in Betracht gezogen werden. Der anwendbare Fallhöhenbereich liegt zwischen 3 und 50 m. Axialschaufelradturbinen verwenden in der Regel vertikale Vorrichtungen. Ihr Arbeitsablauf ist grundsätzlich derselbe wie bei Francis-Turbinen. Der Unterschied besteht darin, dass bei Laständerungen nicht nur die Drehung der Leitschaufeln reguliert wird, sondern auch die Drehung der Laufschaufeln, um einen hohen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten.
Zuvor haben wir auch Francis-Turbinen vorgestellt. Bei den Turbinengeneratoren gibt es immer noch einen großen Unterschied zwischen Francis-Turbinen und Axialturbinen. Beispielsweise ist die Struktur ihrer Laufräder unterschiedlich. Die Schaufeln von Francis-Turbinen stehen nahezu parallel zur Hauptwelle, während die von Axialturbinen nahezu senkrecht dazu stehen.
Beitragszeit: 11. November 2021
