Es gibt viele Arten von Wasserkraftgeneratoren. Heute stellen wir den Axialstrom-Wasserkraftgenerator im Detail vor. Axialstrom-Wasserkraftgeneratoren werden seit einigen Jahren vor allem für hohe Wasserstände und große Abmessungen eingesetzt. Auch die Entwicklung von Axialturbinen für den Hausgebrauch schreitet schnell voran. Im Wasserkraftwerk Gezhouba sind zwei Arten von Axialradturbinen installiert. Eine davon hat einen Laufraddurchmesser von 11,3 m, was dem Laufraddurchmesser ähnlicher Turbinen weltweit entspricht. Hier sind die Vor- und Nachteile von Axialturbinen mittlerer Bauart.
Vorteile der Axialturbine
Im Vergleich zur Francis-Turbine hat die Axialturbine folgende Hauptvorteile:
1. Hohe spezifische Drehzahl und gute Energieeigenschaften. Daher sind Drehzahl und Durchfluss höher als bei einer Francis-Turbine. Bei gleicher Förderhöhe und Leistung kann die Größe der hydraulischen Turbinengeneratoreinheit erheblich reduziert, das Gewicht verringert und Material gespart werden, was hohe wirtschaftliche Vorteile bietet.
2. Die Oberflächenform und Oberflächenrauheit der Laufschaufeln von Axialturbinen erfüllen die Anforderungen der Fertigung problemlos. Da sich die Schaufeln von Axialpropellerturbinen drehen können, ist der durchschnittliche Wirkungsgrad höher als der einer Francis-Turbine. Bei Last- und Druckänderungen ändert sich der Wirkungsgrad kaum.
3. Die Laufschaufeln der Axialschaufelturbine können zur Vereinfachung der Herstellung und des Transports zerlegt werden.
Daher bleibt die Axialturbine in einem großen Betriebsbereich stabil, weist weniger Vibrationen auf und zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Leistung aus. Bei niedrigem Wasserdruck ersetzt sie die Francis-Turbine nahezu vollständig. In den letzten Jahrzehnten hat sie hinsichtlich der Einzelanlagenleistung und des Wasserdrucks große Fortschritte gemacht und breite Anwendung gefunden.
3. Nachteile der Axialturbine
Die Axialturbine hat jedoch auch Nachteile und schränkt ihren Anwendungsbereich ein. Die Hauptnachteile sind:
1. Die Anzahl der Rotorblätter ist gering und freitragend, sodass die Festigkeit gering ist und sie nicht bei Wasserkraftwerken mit mittlerer und hoher Fallhöhe eingesetzt werden können.
2. Aufgrund des großen Einzeldurchflusses und der hohen Einzelgeschwindigkeit weist sie bei gleichem Wasserdruck eine geringere Saughöhe als eine Francis-Turbine auf, was zu einer großen Aushubtiefe und relativ hohen Investitionen in das Fundament des Kraftwerks führt.
Aufgrund der oben genannten Mängel von Axialturbinen wird deren Fallhöhe kontinuierlich verbessert. Bei der Turbinenherstellung werden neue Materialien mit hoher Festigkeit und Kavitationsbeständigkeit verwendet und die Belastungsbedingungen der Schaufeln werden optimiert. Der aktuelle Fallhöhenbereich von Axialpropellerturbinen liegt zwischen 3 und 90 m und liegt damit im Bereich der Francis-Turbinen. Beispielsweise beträgt die Leistung einer einzelnen ausländischen Axialpropellerturbine 181.700 kW, die Fallhöhe beträgt 88 m und der Laufraddurchmesser 10,3 m. Die Leistung einer einzelnen in China produzierten Axialpropellerturbine beträgt 175.000 kW, die Fallhöhe beträgt 78 m und der Laufraddurchmesser 11,3 m. Axialpropellerturbinen mit feststehendem Rotor haben feststehende Schaufeln und eine einfache Struktur, können jedoch nicht an Wasserkraftwerke mit stark schwankenden Wasserständen und Belastungen angepasst werden. Für große Wasserkraftwerke mit stabiler Wassersäule, die als Grundlastkraftwerke oder Mehrfachanlagen dienen, kann dies nach einem wirtschaftlichen Vergleich auch dann in Betracht gezogen werden, wenn saisonal reichlich Strom vorhanden ist. Der anwendbare Wassersäulenbereich liegt zwischen 3 und 50 m. Axialturbinen sind in der Regel vertikal angeordnet und arbeiten im Wesentlichen wie Francis-Turbinen. Der Unterschied besteht darin, dass bei Laständerungen nicht nur die Drehung der Leitschaufeln, sondern auch die Drehung der Laufschaufeln reguliert wird, um einen hohen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten.
Wir haben bereits die Francis-Turbine vorgestellt. Unter den Wasserkraftgeneratoren unterscheidet sich die Francis-Turbine stark von der Axialturbine. Beispielsweise unterscheidet sich die Struktur ihrer Laufräder. Die Schaufeln der Francis-Turbine stehen nahezu parallel zur Hauptwelle, während die Schaufeln der Axialturbine nahezu senkrecht dazu stehen.
Veröffentlichungszeit: 19. April 2022
