Breve introducción y ventajas de la turbina de flujo axial.

Existen diversos tipos de generadores hidroeléctricos. Hoy, analizaremos en detalle el generador hidroeléctrico de flujo axial. En los últimos años, su aplicación se ha centrado principalmente en el desarrollo de sistemas de gran altura de caída y gran tamaño. El desarrollo de turbinas de flujo axial en el mercado nacional también ha sido rápido. En la central hidroeléctrica de Gezhouba se han instalado dos tipos de turbinas de paletas de flujo axial, una de las cuales tiene un diámetro de rotor de 11,3 m, similar al de turbinas de este tipo en el mundo. A continuación, se presentan las ventajas y desventajas de la turbina de flujo axial intermedia.

Ventajas de la turbina de flujo axial
En comparación con la turbina Francis, la turbina de flujo axial presenta las siguientes ventajas principales:
1. Alta velocidad específica y buenas características energéticas. Por lo tanto, su velocidad y caudal unitarios son superiores a los de una turbina Francis. En las mismas condiciones de altura de elevación y caudal, permite reducir considerablemente el tamaño del grupo electrógeno de turbina hidráulica, disminuir su peso y ahorrar material, lo que se traduce en importantes beneficios económicos.
2. La forma y la rugosidad superficial de los álabes del rotor de la turbina de flujo axial cumplen fácilmente con los requisitos de fabricación. Debido a que los álabes de la turbina de hélice de flujo axial pueden girar, la eficiencia promedio es mayor que la de la turbina Francis. Cuando la carga y la altura de caída varían, la eficiencia apenas cambia.
3. Los álabes del rotor de la turbina de paletas de flujo axial se pueden desmontar para facilitar la fabricación y el transporte.

Por lo tanto, la turbina de flujo axial se mantiene estable en un amplio rango de operación, presenta menor vibración y ofrece alta eficiencia y potencia. En rangos de baja altura de caída de agua, prácticamente reemplaza a la turbina Francis. En las últimas décadas, ha experimentado un gran desarrollo y una amplia aplicación en términos de capacidad de unidad y altura de caída de agua.

3. Desventajas de la turbina de flujo axial
Sin embargo, la turbina de flujo axial también presenta desventajas y limita su ámbito de aplicación. Sus principales desventajas son:
1. El número de aspas es pequeño y en voladizo, por lo que la resistencia es baja y no se puede aplicar a centrales hidroeléctricas de altura media y alta.
2. Debido al gran caudal unitario y a la alta velocidad unitaria, tiene una altura de succión menor que la turbina Francis bajo la misma altura de agua, lo que resulta en una gran profundidad de excavación y una inversión relativamente alta en los cimientos de la central eléctrica.

Según las deficiencias mencionadas de la turbina de flujo axial, la altura de elevación de la turbina de flujo axial se mejora continuamente mediante la adopción de nuevos materiales con alta resistencia y resistencia a la cavitación en la fabricación de la turbina y la mejora de la condición de tensión de las palas en el diseño. Actualmente, el rango de altura de elevación de la turbina de hélice de flujo axial es de 3 a 90 m, lo que ha entrado en el área de la turbina Francis. Por ejemplo, la potencia de salida de una sola máquina de turbina de hélice de flujo axial extranjera es de 181700 kW, la altura de elevación es de 88 m y el diámetro del rotor es de 10,3 m. La potencia de salida de una sola turbina de hélice de flujo axial producida en China es de 175000 kW, la altura de elevación es de 78 m y el diámetro del rotor es de 11,3 m. La turbina de hélice fija de flujo axial tiene palas fijas y una estructura simple, pero no puede adaptarse a centrales hidroeléctricas con grandes variaciones en la altura de elevación y la carga del agua. Para grandes centrales hidroeléctricas con altura de caída de agua estable y que funcionan como carga base o unidades múltiples, también puede considerarse tras una comparación económica cuando la energía eléctrica estacional es abundante. Su rango de altura de caída de agua aplicable es de 3 a 50 m. La turbina de hélice de flujo axial generalmente adopta un dispositivo vertical, y su proceso de funcionamiento es básicamente el mismo que el de la turbina Francis. La diferencia radica en que, cuando cambia la carga, no solo regula la rotación de la paleta guía, sino también la rotación de la pala del rotor para mantener una alta eficiencia.

Ya hemos presentado anteriormente la turbina Francis. Entre los generadores hidroeléctricos, la turbina Francis se diferencia notablemente de la turbina de flujo axial. Por ejemplo, la estructura de su rotor es distinta. Las palas de la turbina Francis son casi paralelas al eje principal, mientras que las de la turbina de flujo axial son casi perpendiculares a este.