Ο υδροστρόβιλος είναι μια στροβιλομηχανή στον τομέα των ρευστών μηχανημάτων. Ήδη από το 100 π.Χ. περίπου, γεννήθηκε το πρωτότυπο του υδροστροβίλου, ο υδραυλικός τροχός. Εκείνη την εποχή, η κύρια λειτουργία του ήταν η κίνηση μηχανημάτων για την επεξεργασία σιτηρών και την άρδευση. Ο υδραυλικός τροχός, ως μηχανική συσκευή που χρησιμοποιεί τη ροή του νερού ως ενέργεια, έχει εξελιχθεί στον σημερινό υδροστρόβιλο και το πεδίο εφαρμογής του έχει επίσης επεκταθεί. Πού χρησιμοποιούνται, λοιπόν, κυρίως οι σύγχρονοι υδροστρόβιλοι;
Οι στρόβιλοι χρησιμοποιούνται κυρίως σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια. Όταν το φορτίο του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλότερο από το βασικό φορτίο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αντλία νερού για να χρησιμοποιήσουν την πλεονάζουσα ισχύ παραγωγής ενέργειας για να αντλήσουν νερό από την κατάντη δεξαμενή στην ανάντη δεξαμενή για την αποθήκευση ενέργειας με τη μορφή δυναμικής ενέργειας. Όταν το φορτίο του συστήματος είναι υψηλότερο από το βασικό φορτίο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υδραυλικός στρόβιλος, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια για τη ρύθμιση των φορτίων αιχμής. Επομένως, ο καθαρός σταθμός παραγωγής ενέργειας με αντλιοστάσια δεν μπορεί να αυξήσει την ισχύ του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά μπορεί να βελτιώσει την οικονομία λειτουργίας των θερμικών μονάδων παραγωγής ενέργειας και να βελτιώσει τη συνολική απόδοση του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Από τη δεκαετία του 1950, οι μονάδες αποθήκευσης ενέργειας με αντλιοστάσια έχουν εκτιμηθεί ευρέως και έχουν αναπτυχθεί ραγδαία σε χώρες σε όλο τον κόσμο.
Οι περισσότερες από τις μονάδες αντλιοταμίευσης που αναπτύχθηκαν σε πρώιμο στάδιο ή με υψηλό μανομετρικό ύψος υιοθετούν τον τύπο τριών μηχανών, δηλαδή αποτελούνται από έναν κινητήρα γεννήτριας, έναν υδροστρόβιλο και μια αντλία νερού σε σειρά. Το πλεονέκτημά του είναι ότι ο στρόβιλος και η αντλία νερού σχεδιάζονται ξεχωριστά, με αποτέλεσμα η καθεμία να έχει υψηλότερη απόδοση και η μονάδα να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση κατά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και την άντληση νερού, και μπορεί να μετατρέψει γρήγορα από την παραγωγή ενέργειας σε άντληση ή από την άντληση σε παραγωγή ενέργειας. Ταυτόχρονα, ο στρόβιλος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκκίνηση της μονάδας. Το μειονέκτημά του είναι ότι το κόστος είναι υψηλό και η επένδυση στον σταθμό παραγωγής ενέργειας είναι μεγάλη.
Τα πτερύγια του δρομέα της στροβίλου αντλίας λοξής ροής μπορούν να περιστραφούν και εξακολουθεί να έχει καλή λειτουργική απόδοση όταν αλλάζει το ύψος του νερού και το φορτίο. Ωστόσο, λόγω του περιορισμού των υδραυλικών χαρακτηριστικών και της αντοχής του υλικού, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, το καθαρό ύψος του ήταν μόνο 136,2 μέτρα. (Πρώτος Σταθμός Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Takagen της Ιαπωνίας). Για υψηλότερα ύψη, απαιτούνται στρόβιλοι αντλίας Francis.
Ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια έχει άνω και κάτω δεξαμενές. Υπό την προϋπόθεση αποθήκευσης της ίδιας ενέργειας, η αύξηση της ανύψωσης μπορεί να μειώσει την χωρητικότητα αποθήκευσης, να αυξήσει την ταχύτητα της μονάδας και να μειώσει το κόστος του έργου. Επομένως, ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής με υψηλή κεφαλή άνω των 300 μέτρων έχει αναπτυχθεί ραγδαία. Ο αντλιοστρόβιλος Francis με την υψηλότερη κεφαλή νερού στον κόσμο είναι εγκατεστημένος στον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής Baina Basta στη Γιουγκοσλαβία. Ένα χρόνο λειτουργίας. Από τον 20ό αιώνα, οι υδροηλεκτρικές μονάδες αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση υψηλών παραμέτρων και μεγάλης χωρητικότητας. Με την αύξηση της θερμικής ισχύος στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας και την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας, προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα της εύλογης ρύθμισης αιχμής, εκτός από την έντονη ανάπτυξη ή επέκταση μεγάλων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε μεγάλα συστήματα ύδρευσης, χώρες σε όλο τον κόσμο κατασκευάζουν ενεργά αντλιοστάσια ηλεκτροπαραγωγής με αντλιοστάσια, με αποτέλεσμα την ταχεία ανάπτυξη των αντλιοστροβίλων.
Ως μηχανή παραγωγής ενέργειας που μετατρέπει την ενέργεια της ροής του νερού σε περιστρεφόμενη μηχανική ενέργεια, ένας υδροστρόβιλος αποτελεί αναπόσπαστο μέρος ενός υδροηλεκτρικού συγκροτήματος. Στις μέρες μας, το πρόβλημα της προστασίας του περιβάλλοντος γίνεται ολοένα και πιο σοβαρό και η εφαρμογή και προώθηση της υδροηλεκτρικής ενέργειας, η οποία χρησιμοποιεί καθαρή ενέργεια, αυξάνεται. Προκειμένου να αξιοποιηθούν πλήρως οι διάφοροι υδραυλικοί πόροι, οι παλίρροιες, τα πεδινά ποτάμια με πολύ χαμηλή πτώση, ακόμη και τα κύματα, έχουν επίσης προσελκύσει ευρεία προσοχή, με αποτέλεσμα την ταχεία ανάπτυξη σωληνωτών στροβίλων και άλλων μικρών μονάδων.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Μαρτίου 2022
