Il existe de nombreux types de générateurs hydroélectriques. Aujourd'hui, je vais vous présenter en détail les générateurs hydroélectriques à flux axial. Ces dernières années, les turbines à flux axial ont principalement été développées pour les grandes et hautes chutes. Les turbines à flux axial nationales connaissent un développement rapide. Deux turbines à flux axial à pales ont été installées à la centrale hydroélectrique de Gezhouba. L'une d'elles, d'un diamètre de 11,3 mètres, est actuellement la plus grande de ce type au monde. Voici les avantages et les inconvénients des turbines à flux axial.
Avantages de la turbine à flux axial
Par rapport aux turbines Francis, les turbines à flux axial présentent les principaux avantages suivants :
1. Vitesse spécifique élevée et bonnes caractéristiques énergétiques. Par conséquent, sa vitesse unitaire et son débit unitaire sont supérieurs à ceux d'une turbine Francis. À hauteur de chute et puissance identiques, elle permet de réduire considérablement la taille et le poids du groupe turbo-alternateur, tout en réduisant la consommation de matériaux, ce qui la rend économique.
2. La forme et la rugosité de la surface des aubes de la turbine à flux axial répondent parfaitement aux exigences de fabrication. Grâce à la rotation des aubes de la turbine à flux axial, le rendement moyen est supérieur à celui de la turbine à flux mixte. Le rendement ne varie pratiquement pas lorsque la charge et la hauteur d'eau varient.
3. Les pales de la turbine à palettes à flux axial peuvent être démontées, ce qui est pratique pour la fabrication et le transport.
La turbine à flux axial permet ainsi de maintenir une stabilité sur une plage de fonctionnement plus large, avec moins de vibrations et un rendement et une puissance supérieurs. Dans la plage basse chute, elle a quasiment remplacé la turbine Francis. Ces dernières décennies, tant en termes de capacité unitaire que d'utilisation de la hauteur d'eau, elle a connu un développement considérable, et ses applications sont également très vastes.
Inconvénients de la turbine à flux axial
Cependant, la turbine à flux axial présente également des inconvénients et limite son champ d'application. Les principaux inconvénients sont les suivants :
1. Le nombre de pales est faible et il est en porte-à-faux, donc la résistance est faible et il ne peut pas être utilisé dans les centrales hydroélectriques de moyenne et haute chute.
2. En raison du débit unitaire important et de la vitesse élevée de l'unité, sa hauteur d'aspiration est inférieure à celle d'une turbine Francis dans les mêmes conditions de hauteur de chute, ce qui entraîne une grande profondeur d'excavation pour les fondations de la centrale électrique et un investissement relativement élevé.
Compte tenu des défauts susmentionnés des turbines à flux axial, de nouveaux matériaux anti-cavitation à haute résistance ont été utilisés dans leur fabrication et la force des pales a été améliorée lors de leur conception, ce qui permet d'améliorer continuellement la hauteur de chute des turbines à flux axial. Actuellement, la hauteur de chute des turbines à flux axial à pales varie de 3 à 90 m, et elle rejoint le domaine des turbines Francis. Par exemple, la puissance maximale d'une turbine à flux axial à pales fabriquée à l'étranger est de 181 700 kW, la hauteur de chute maximale est de 88 m et le diamètre de la roue est de 10,3 m. La puissance maximale d'une turbine à flux axial à pales fabriquée en Chine est de 175 000 kW, la hauteur de chute maximale est de 78 m et le diamètre de la roue est de 11,3 m. La turbine à flux axial à hélice fixe possède des pales fixes et une structure simple, mais elle ne s'adapte pas aux centrales hydroélectriques soumises à de fortes variations de hauteur de chute et de charge. Elle présente une hauteur d'eau stable et peut servir de centrale de base ou de centrale multi-unités à grande échelle. En cas d'abondance saisonnière, une comparaison économique est également possible. Elle peut être envisagée. Sa plage de hauteur d'eau applicable s'étend de 3 à 50 m. Les turbines à pales axiales utilisent généralement des dispositifs verticaux. Leur fonctionnement est fondamentalement identique à celui des turbines Francis. La différence réside dans le fait que, lorsque la charge varie, la rotation des aubes directrices est non seulement régulée, mais également ajustée pour maintenir un rendement élevé.
Nous avons également présenté les turbines Francis. Parmi les turbogénérateurs, il existe une différence importante entre les turbines Francis et les turbines à flux axial. Par exemple, la structure de leurs roues est différente. Les pales des turbines Francis sont presque parallèles à l'arbre principal, tandis que celles des turbines à flux axial lui sont presque perpendiculaires.
Date de publication : 11 novembre 2021
