Il existe de nombreux types d'hydrogénérateurs. Aujourd'hui, nous allons présenter en détail l'hydrogénérateur axial. Ces dernières années, son application est principalement axée sur le développement des turbines à flux axial à forte hauteur d'eau et de grande taille. Le développement des turbines axiales domestiques est également rapide. Deux types de turbines à pales axiales sont installées dans la centrale hydroélectrique de Gezhouba, dont l'une possède une roue de 11,3 m de diamètre, soit le diamètre des turbines similaires dans le monde. Voici les avantages et les inconvénients des turbines axiales intermédiaires.
Avantages de la turbine à flux axial
Par rapport à la turbine Francis, la turbine à flux axial présente 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 turbine-alternateur hydraulique, tout en réduisant la consommation de matériaux, ce qui lui confère des avantages économiques considérables.
2. La forme et la rugosité de surface des aubes de turbine à flux axial répondent facilement aux exigences de fabrication. Grâce à la rotation des aubes de turbine à flux axial, le rendement moyen est supérieur à celui d'une turbine Francis. Le rendement varie peu lorsque la charge et la hauteur manométrique varient.
3. Les pales de la turbine à palettes à flux axial peuvent être démontées pour faciliter la fabrication et le transport.
Par conséquent, la turbine à flux axial offre une stabilité sur une large plage de fonctionnement, des vibrations réduites et un rendement et une production élevés. Dans la plage des faibles hauteurs d'eau, elle remplace presque la turbine Francis. Au cours des dernières décennies, elle a connu un développement important et de nombreuses applications en termes de capacité unitaire et de hauteur d'eau.
3、 Inconvénients de la turbine à flux axial
Cependant, la turbine à flux axial présente également des inconvénients et limite son champ d'application. Ses principaux inconvénients sont les suivants :
1. Le nombre de pales est petit et en porte-à-faux, la résistance est donc faible et ne peut pas être appliquée aux centrales hydroélectriques de moyenne et haute hauteur.
2. En raison du débit important de l'unité et de la vitesse élevée de l'unité, sa hauteur d'aspiration est inférieure à celle de la turbine Francis sous la même hauteur d'eau, ce qui entraîne une grande profondeur d'excavation et un investissement relativement élevé dans les fondations de la centrale électrique.
Compte tenu des inconvénients susmentionnés des turbines à flux axial, leur hauteur de chute est constamment améliorée grâce à l'adoption de nouveaux matériaux à haute résistance mécanique et à la résistance à la cavitation, ainsi qu'à l'amélioration des conditions de contrainte des pales. Actuellement, la plage de hauteur de chute des turbines à flux axial s'étend de 3 à 90 m, ce qui les place dans le domaine des turbines Francis. Par exemple, la puissance d'une turbine à flux axial fabriquée à l'étranger est de 181 700 kW, la hauteur de chute de 88 m et le diamètre de la roue de 10,3 m. La puissance d'une turbine à flux axial fabriquée en Chine est de 175 000 kW, la hauteur de chute de 78 m et le diamètre de la roue de 11,3 m. Les turbines à flux axial à hélice fixe, dotées de pales fixes et d'une structure simple, ne sont pas adaptées aux centrales hydroélectriques soumises à de fortes variations de hauteur d'eau et de charge. Pour les grandes centrales hydroélectriques à hauteur d'eau stable, utilisées comme charge de base ou pour plusieurs unités, elle peut également être envisagée après comparaison économique en cas d'abondance d'énergie électrique saisonnière. Sa plage de hauteur d'eau applicable est de 3 à 50 m. La turbine à hélice axiale adopte généralement un dispositif vertical et son fonctionnement est fondamentalement identique à celui de la turbine Francis. La différence réside dans le fait que, lorsque la charge varie, elle régule non seulement la rotation de l'aube directrice, mais également celle de la roue afin de maintenir un rendement élevé.
Nous avons également présenté la turbine Francis. Parmi les générateurs hydroélectriques, la turbine Francis est très différente de la turbine axiale. Par exemple, la forme structurelle de sa roue diffère. Les pales de la turbine Francis sont presque parallèles à l'arbre principal, tandis que celles de la turbine axiale lui sont presque perpendiculaires.
Date de publication : 19 avril 2022
