معرفی مختصر ژنراتور توربین کاپلان

انواع مختلفی از ژنراتورهای برق آبی وجود دارد. امروز، ژنراتورهای برق آبی جریان محوری را با جزئیات معرفی خواهم کرد. کاربرد ژنراتورهای توربین جریان محوری در سال‌های اخیر عمدتاً توسعه هد بالا و اندازه بزرگ است. توربین‌های جریان محوری خانگی به سرعت در حال توسعه هستند. دو توربین جریان محوری از نوع پره‌دار نصب شده در نیروگاه برق آبی گژوبا ساخته شده‌اند. یکی از آنها قطر 11.3 متر دارد که در حال حاضر بزرگترین نوع خود در جهان است. در اینجا مزایا و معایب توربین‌های جریان محوری آورده شده است.

مزایای توربین جریان محوری
در مقایسه با توربین‌های فرانسیس، توربین‌های جریان محوری مزایای اصلی زیر را دارند:
۱. سرعت مخصوص بالا و مشخصه‌های انرژی خوب. بنابراین، سرعت واحد و جریان واحد آن از توربین فرانسیس بالاتر است. در شرایط هد آب و خروجی یکسان، می‌تواند اندازه واحد ژنراتور توربین را تا حد زیادی کاهش دهد، وزن واحد را کم کند و در مصرف مواد صرفه‌جویی کند، بنابراین از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
۲. شکل سطح و زبری سطح پره رانر توربین جریان محوری می‌تواند به راحتی الزامات تولید را برآورده کند. از آنجا که پره‌های توربین دوار-پره‌ای جریان محوری می‌توانند بچرخند، راندمان متوسط ​​بالاتر از توربین جریان مختلط است. هنگامی که بار و هد آب تغییر می‌کند، راندمان تغییر چندانی نمی‌کند.
۳. پره‌های دونده توربین پره‌دار جریان محوری را می‌توان از هم جدا کرد که این امر برای ساخت و حمل و نقل مناسب است.
بنابراین، توربین جریان محوری می‌تواند پایداری را در محدوده عملیاتی وسیع‌تری، با ارتعاش کمتر و راندمان و خروجی بالاتر حفظ کند. در محدوده هد پایین، تقریباً جایگزین توربین فرانسیس شده است. در دهه‌های اخیر، هم از نظر ظرفیت واحد تکی و هم از نظر استفاده از هد آب، توسعه زیادی داشته است و کاربرد آن نیز بسیار گسترده است.

معایب توربین جریان محوری
با این حال، توربین جریان محوری نیز کاستی‌هایی دارد و دامنه کاربرد آن را محدود می‌کند. کاستی‌های اصلی عبارتند از:
۱. تعداد پره‌ها کم است و به صورت کنسول است، بنابراین استحکام ضعیفی دارد و نمی‌توان از آن در نیروگاه‌های برق آبی با ارتفاع متوسط ​​و زیاد استفاده کرد.
۲. به دلیل دبی زیاد واحد و سرعت واحد بالا، در شرایط هد یکسان، ارتفاع مکش کمتری نسبت به توربین فرانسیس دارد که منجر به عمق حفاری زیاد برای فونداسیون نیروگاه و سرمایه‌گذاری نسبتاً زیاد می‌شود.

با توجه به کاستی‌های ذکر شده در مورد توربین‌های جریان محوری، از مواد جدید ضد کاویتاسیون با مقاومت بالا در ساخت توربین استفاده می‌شود و نیروی پره‌ها در طراحی بهبود می‌یابد، به طوری که هد کاربردی توربین‌های جریان محوری به طور مداوم بهبود می‌یابد. در حال حاضر، هد کاربردی توربین پره‌دار جریان محوری 3 تا 90 متر است و وارد ناحیه توربین فرانسیس شده است. به عنوان مثال، حداکثر خروجی تک واحدی توربین‌های پره‌دار جریان محوری خارجی 181700 کیلووات، حداکثر هد آب 88 متر و قطر رانر 10.3 متر است. حداکثر خروجی تک ماشینه توربین پره‌دار جریان محوری تولید شده در کشور من 175000 کیلووات، حداکثر هد آب 78 متر و حداکثر قطر رانر 11.3 متر است. توربین پروانه ثابت جریان محوری دارای پره‌های ثابت و ساختار ساده است، اما نمی‌تواند با نیروگاه‌های برق آبی با تغییرات زیاد در هد آب و بار سازگار شود. این توربین دارای هد آب پایدار است و به عنوان بار پایه یا نیروگاه چند واحدی در مقیاس بزرگ عمل می‌کند. هنگامی که برق فصلی فراوان است، مقایسه اقتصادی نیز امکان‌پذیر است. می‌توان آن را در نظر گرفت. محدوده هد قابل استفاده آن 3 تا 50 متر است. توربین‌های پره‌دار جریان محوری معمولاً از دستگاه‌های عمودی استفاده می‌کنند. فرآیند کار آن اساساً مشابه توربین‌های فرانسیس است. تفاوت این است که وقتی بار تغییر می‌کند، نه تنها چرخش پره‌های راهنما را تنظیم می‌کند، بلکه چرخش پره‌های رانر را نیز برای حفظ راندمان بالا تنظیم می‌کند.

پیش از این، توربین‌های فرانسیس را نیز معرفی کردیم. در میان ژنراتورهای توربین، هنوز تفاوت زیادی بین توربین‌های فرانسیس و توربین‌های جریان محوری وجود دارد. به عنوان مثال، ساختار رانرهای آنها متفاوت است. پره‌های توربین‌های فرانسیس تقریباً موازی با شفت اصلی هستند، در حالی که توربین‌های جریان محوری تقریباً عمود بر شفت اصلی هستند.