Breve introducción a los equipos de turbinas en centrales hidroeléctricas

1. Principio de funcionamiento
La turbina hidráulica aprovecha la energía del flujo de agua. Es la maquinaria que convierte la energía del flujo de agua en energía mecánica rotacional. El agua del embalse aguas arriba se conduce a la turbina a través de una tubería de derivación, lo que hace girar el rotor y acciona el generador para producir electricidad.

La fórmula de cálculo de la potencia de salida de la turbina es la siguiente:
P = 9,81H·Q·η (P - potencia del generador hidroeléctrico, kW; H - altura del agua, m; Q - caudal a través de la turbina, m³/s; η - eficiencia de la turbina hidráulica)
Cuanto mayor sea la altura h y mayor el caudal Q, mayor será la eficiencia de la turbina η. Cuanto mayor sea la potencia, mayor será la potencia de salida.

2. Clasificación y altura de caída aplicable de la turbina hidráulica
Clasificación de turbinas
Turbina de reacción: Francis, de flujo axial, de flujo oblicuo y tubular.
Turbina Pelton: turbina Pelton, turbina de carrera oblicua, turbina de doble carrera y turbina Pelton
flujo mixto vertical
flujo axial vertical
Flujo oblicuo
Cabezal aplicable

Turbina de reacción:
Turbina Francis 20-700m
Turbina de flujo axial 3 ～ 80 m
Turbina de flujo inclinado 25 ～ 200 m
Turbina tubular de 1 a 25 m

Turbina de impulso:
Turbina Pelton de 300-1700 m (grande), de 40-250 m (pequeña)
20 ～ 300 m para turbina de impacto oblicuo
Turbina de doble clic de 5 a 100 m (pequeña)
El tipo de turbina se selecciona en función de la altura de trabajo y la velocidad específica.

3. Parámetros básicos de funcionamiento de la turbina hidráulica
Incluye principalmente la altura h, el caudal Q, la salida P y la eficiencia η, la velocidad n.
Cabeza característica H:
Altura máxima Hmax: la altura neta máxima a la que se permite que funcione la turbina.
Altura mínima Hmin: la altura neta mínima para un funcionamiento seguro y estable de la turbina hidráulica.
Altura media ponderada ha: valor medio ponderado de todas las alturas de agua de la turbina.
Altura nominal HR: la altura neta mínima requerida para que la turbina genere la potencia nominal.
Caudal Q: volumen de flujo que pasa a través de una sección de flujo determinada de la turbina por unidad de tiempo; la unidad comúnmente utilizada es m³/s.
Velocidad n: el número de rotaciones del rotor de la turbina por unidad de tiempo, comúnmente expresado en R/min.
Potencia de salida P: potencia de salida del extremo del eje de la turbina, unidad comúnmente utilizada: kW.
eficiencia η: La relación entre la potencia de entrada y la potencia de salida de una turbina hidráulica se denomina eficiencia de una turbina hidráulica.

4. Estructura principal de la turbina
Los principales componentes estructurales de una turbina de reacción son la voluta, el anillo de retención, el mecanismo de guía, la tapa superior, el rotor, el eje principal, el cojinete de guía, el anillo inferior, el tubo de aspiración, etc. Las imágenes anteriores muestran los principales componentes estructurales de la turbina.

5. Prueba de fábrica de la turbina hidráulica
Compruebe, ponga en funcionamiento y pruebe las piezas principales, como la voluta, el rodillo, el eje principal, el servomotor, el cojinete guía y la tapa superior.
Elementos principales de inspección y prueba:
1) Inspección de materiales;
2) Inspección de soldadura;
3) Ensayos no destructivos;
4) Prueba de presión;
5) Verificación de dimensiones;
6) Ensamblaje en fábrica;
7) Prueba de movimiento;
8) Prueba de equilibrio estático del corredor, etc.