जल टरबाइन के अनुप्रयोग का सिद्धांत और दायरा

जल टरबाइन द्रव मशीनरी में एक टर्बोमशीनरी है। लगभग 100 ईसा पूर्व में, जल टरबाइन का प्रोटोटाइप, जल पहिया, का जन्म हुआ था। उस समय, मुख्य कार्य अनाज प्रसंस्करण और सिंचाई के लिए मशीनरी चलाना था। जल चक्र, एक यांत्रिक उपकरण के रूप में जो पानी के प्रवाह को शक्ति के रूप में उपयोग करता है, वर्तमान जल टरबाइन में विकसित हुआ है, और इसके अनुप्रयोग का दायरा भी विस्तारित हुआ है। तो आधुनिक जल टरबाइन का उपयोग मुख्य रूप से कहाँ किया जाता है?
टर्बाइन का उपयोग मुख्य रूप से पंप स्टोरेज पावर स्टेशनों में किया जाता है। जब बिजली प्रणाली का भार मूल भार से कम होता है, तो इसका उपयोग पानी के पंप के रूप में किया जा सकता है ताकि अतिरिक्त बिजली उत्पादन क्षमता का उपयोग डाउनस्ट्रीम जलाशय से अपस्ट्रीम जलाशय में पानी पंप करने के लिए किया जा सके ताकि संभावित ऊर्जा के रूप में ऊर्जा संग्रहीत की जा सके; जब सिस्टम लोड मूल भार से अधिक होता है, तो इसका उपयोग हाइड्रोलिक टरबाइन के रूप में किया जा सकता है, जो पीक लोड को विनियमित करने के लिए बिजली उत्पन्न करता है। इसलिए, शुद्ध पंप स्टोरेज पावर स्टेशन पावर सिस्टम की शक्ति को नहीं बढ़ा सकता है, लेकिन यह थर्मल पावर जनरेटिंग इकाइयों की परिचालन अर्थव्यवस्था में सुधार कर सकता है और पावर सिस्टम की समग्र दक्षता में सुधार कर सकता है। 1950 के दशक से, पंप स्टोरेज इकाइयों को दुनिया भर के देशों में व्यापक रूप से महत्व दिया गया है और तेजी से विकसित किया गया है।

प्रारंभिक चरण में या उच्च जल शीर्ष के साथ विकसित अधिकांश पंप स्टोरेज इकाइयां तीन-मशीन प्रकार को अपनाती हैं, अर्थात, वे श्रृंखला में एक जनरेटर मोटर, एक जल टरबाइन और एक जल पंप से बनी होती हैं। इसका लाभ यह है कि टरबाइन और जल पंप को अलग-अलग डिज़ाइन किया गया है, जिनमें से प्रत्येक की दक्षता अधिक हो सकती है, और बिजली पैदा करने और पानी पंप करने के दौरान इकाई एक ही दिशा में घूमती है, और जल्दी से बिजली उत्पादन से पंपिंग में या पंपिंग से बिजली उत्पादन में परिवर्तित हो सकती है। उसी समय, टरबाइन का उपयोग इकाई को शुरू करने के लिए किया जा सकता है। इसका नुकसान यह है कि लागत अधिक है और बिजली स्टेशन का निवेश बड़ा है।
तिरछे प्रवाह पंप टरबाइन के रनर के ब्लेड को घुमाया जा सकता है, और पानी के सिर और लोड में परिवर्तन होने पर भी इसका संचालन प्रदर्शन अच्छा रहता है। हालाँकि, हाइड्रोलिक विशेषताओं और सामग्री की ताकत की सीमा के कारण, 1980 के दशक की शुरुआत तक, इसका नेट हेड केवल 136.2 मीटर था। (जापान का ताकागेन फर्स्ट पावर स्टेशन)। उच्च हेड के लिए, फ्रांसिस पंप टर्बाइन की आवश्यकता होती है।
पंप स्टोरेज पावर स्टेशन में ऊपरी और निचले जलाशय होते हैं। एक ही ऊर्जा को संग्रहीत करने की स्थिति में, लिफ्ट को बढ़ाने से भंडारण क्षमता कम हो सकती है, इकाई की गति बढ़ सकती है और परियोजना लागत कम हो सकती है। इसलिए, 300 मीटर से ऊपर के हाई-हेड ऊर्जा भंडारण पावर स्टेशन का तेजी से विकास हुआ है। दुनिया में सबसे ऊंचे वाटर हेड वाला फ्रांसिस पंप-टरबाइन यूगोस्लाविया के बैना बास्ता पावर स्टेशन में स्थापित है।

जल प्रवाह की ऊर्जा को घूर्णनशील यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने वाली एक विद्युत मशीन के रूप में, हाइड्रो टर्बाइन हाइड्रो-जनरेटर सेट का एक अनिवार्य हिस्सा है। आजकल, पर्यावरण संरक्षण की समस्या अधिक से अधिक गंभीर होती जा रही है, और स्वच्छ ऊर्जा का उपयोग करने वाले जलविद्युत का अनुप्रयोग और प्रचार बढ़ रहा है। विभिन्न हाइड्रोलिक संसाधनों का पूर्ण उपयोग करने के लिए, ज्वार, बहुत कम गिरावट और समान तरंगों वाली समतल नदियों ने भी व्यापक ध्यान आकर्षित किया है, जिसके परिणामस्वरूप ट्यूबलर टर्बाइन और अन्य छोटी इकाइयों का तेजी से विकास हुआ है।