Veeturbiini jooksjad: tüübid ja tehnilised andmed

Veeturbiinid on hüdroenergiasüsteemide põhikomponendid, mis muundavad voolava või langeva vee energia mehaaniliseks energiaks. Selle protsessi keskmes onjooksja, turbiini pöörlev osa, mis suhtleb otseselt veevooluga. Jooksja konstruktsioon, tüüp ja tehnilised andmed on turbiini efektiivsuse, töökõrguse vahemiku ja rakendusstsenaariumide määramisel kriitilise tähtsusega.

1. Veeturbiinide jooksjate klassifikatsioon

Veeturbiinide jooksutorud liigitatakse üldiselt kolme põhikategooriasse, lähtudes veevoolu tüübist, mida nad käitlevad:

A. Impulssjooksjad

Impulssturbiinid töötavad atmosfäärirõhu all suure kiirusega veejoadega, mis tabavad jooksuratta labasid. Need jooksurattad on loodudkõrge pea, madal vooluhulkrakendused.

• Peltoni jooksja:

  • StruktuurLusikakujulised ämbrid, mis on kinnitatud ratta perimeetrile.

  • Pea ulatus100–1800 meetrit.

  • KiirusMadal pöörlemiskiirus; sageli on vaja kiiruse suurendajaid.

  • RakendusedMägised alad, võrgust sõltumatu mikrohüdroenergia.

B. Reaktsioonijooksjad

Reaktsioonturbiinid töötavad veesurve abil, mis muutub järk-järgult vee läbimisel jalakäijate võrgustikust. Need jalakäijad on vee all ja töötavad veesurve all.

• Francis Runner:

  • StruktuurSegatud vool sissepoole suunatud radiaalse ja aksiaalse liikumisega.

  • Pea ulatus20–300 meetrit.

  • TõhususKõrge, tavaliselt üle 90%.

  • RakendusedLaialdaselt kasutatav keskmise rõhuga hüdroelektrijaamades.

• Kaplani jooksja:

  • StruktuurAksiaalne voolujooksja reguleeritavate labadega.

  • Pea ulatus2–30 meetrit.

  • OmadusedReguleeritavad labad võimaldavad suurt efektiivsust erineva koormuse korral.

  • RakendusedMadala ja suure vooluhulgaga jõed ning loodete rakendused.

• Propelleri jooksja:

  • StruktuurSarnane Kaplaniga, aga fikseeritud labadega.

  • TõhususOptimaalne ainult konstantse vooluhulga korral.

  • RakendusedVäikesed hüdroelektrijaamad stabiilse vooluhulga ja rõhuga.

C. Muud jooksjatüübid

• Turgo jooksja:

  • StruktuurVeejoad tabavad jooksjat nurga all.

  • Pea ulatus50–250 meetrit.

  • EelisSuurem pöörlemiskiirus kui Peltonil, lihtsam konstruktsioon.

  • RakendusedVäikesed ja keskmise suurusega hüdroelektrijaamad.

• Ristvooluga jooksutoru (Banki-Michelli turbiin):

  • StruktuurVesi voolab läbi jooksja ristisuunas, kaks korda.

  • Pea ulatus2–100 meetrit.

  • OmadusedHea väikeste hüdroelektrijaamade ja muutuva vooluhulga jaoks.

  • RakendusedVõrguvälised süsteemid, minihüdroelektrijaamad.

2. Jooksjate peamised tehnilised andmed

Erinevat tüüpi jooksjad vajavad optimaalse jõudluse tagamiseks hoolikat tähelepanu oma tehnilistele parameetritele:

3. Valikukriteeriumid

Jooksja tüübi valimisel peaksid insenerid arvestama järgmisega:

• Pea ja vool: Määrab, kas valida impulss või reaktsioon.

• Saidi tingimusedJõgede varieeruvus, settekoormus, hooajalised muutused.

• Tegevuslik paindlikkusVajadus labade reguleerimise või vooluhulga kohandamise järele.

• Maksumus ja hooldusLihtsamaid jooksjaid, näiteks Peltonit või Propellerit, on kergem hooldada.

4. Tulevased trendid

Arvutusliku vedeliku dünaamika (CFD) ja 3D-metalliprintimise edusammudega areneb turbiinijooksja disain järgmiselt:

• Suurem efektiivsus muutuva vooluhulga korral

• Kohandatud jooksjad konkreetsete kohapealsete tingimuste jaoks

• Komposiitmaterjalide kasutamine kergemate ja korrosioonikindlamate labade saamiseks

Kokkuvõte

Hüdroenergia muundamise nurgakiviks on veeturbiinide jooksutorud. Sobiva jooksutoru tüübi valimise ja selle tehniliste parameetrite optimeerimise abil saavad hüdroelektrijaamad saavutada suure efektiivsuse, pika kasutusea ja väiksema keskkonnamõju. Olenemata sellest, kas tegemist on väikesemahulise maapiirkondade elektrifitseerimisega või suurte võrku ühendatud jaamadega, jääb jooksutoru hüdroenergia täieliku potentsiaali vallandamise võtmeks.