Ջրային տուրբինի սկզբունքը և կիրառման շրջանակը

Ջրային տուրբինը հեղուկ մեքենաների տուրբոմեքենա է: Մ.թ.ա. մոտ 100 թվականին ծնվել է ջրային տուրբինի նախատիպը՝ ջրային անիվը: Այդ ժամանակ հիմնական գործառույթը հացահատիկի մշակման և ոռոգման մեքենաները շարժելն էր: Ջրային անիվը, որպես մեխանիկական սարք, որն օգտագործում է ջրի հոսքը որպես էներգիա, զարգացել է և դարձել ժամանակակից ջրային տուրբին, և դրա կիրառման շրջանակը նույնպես ընդլայնվել է: Այսպիսով, որտե՞ղ են հիմնականում օգտագործվում ժամանակակից ջրային տուրբինները:
Տուրբինները հիմնականում օգտագործվում են պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայաններում: Երբ էներգահամակարգի բեռը ցածր է հիմնական բեռից, այն կարող է օգտագործվել որպես ջրային պոմպ՝ ավելորդ էլեկտրաէներգիայի արտադրության հզորությունն օգտագործելու համար՝ ջուրը ներքևի ջրամբարից վերևի ջրամբար մղելու և էներգիան պոտենցիալ էներգիայի տեսքով կուտակելու համար. երբ համակարգի բեռը բարձր է հիմնական բեռից, այն կարող է օգտագործվել որպես հիդրավլիկ տուրբին, որը էլեկտրաէներգիա է արտադրում գագաթնակետային բեռը կարգավորելու համար: Հետևաբար, մաքուր պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանը չի կարող մեծացնել էներգահամակարգի հզորությունը, բայց կարող է բարելավել ջերմային էներգաբլոկների շահագործման տնտեսողությունը և բարելավել էներգահամակարգի ընդհանուր արդյունավետությունը: 1950-ական թվականներից ի վեր պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանները լայնորեն գնահատվել և արագ զարգացել են աշխարհի տարբեր երկրներում:

Վաղ փուլում մշակված կամ բարձր ջրի ճնշում ունեցող պոմպային կուտակիչ կայանքների մեծ մասը օգտագործում է երեք մեքենայով տեսակը, այսինքն՝ դրանք կազմված են գեներատորի շարժիչից, ջրային տուրբինից և հաջորդաբար միացված ջրային պոմպից։ Դրա առավելությունն այն է, որ տուրբինը և ջրային պոմպը նախագծված են առանձին, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է ունենալ ավելի բարձր արդյունավետություն, և բլոկը պտտվում է նույն ուղղությամբ՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելիս և ջուր մղելիս, և կարող է արագ փոխակերպվել էլեկտրաէներգիայի արտադրությունից մղման, կամ պոմպից էլեկտրաէներգիայի արտադրության։ Միևնույն ժամանակ, տուրբինը կարող է օգտագործվել բլոկը գործարկելու համար։ Դրա թերությունն այն է, որ արժեքը բարձր է, իսկ էլեկտրակայանի ներդրումը՝ մեծ։
Թեք հոսքային պոմպային տուրբինի վազորդի շեղբերը կարող են պտտվել, և այն դեռևս լավ աշխատանքային ցուցանիշներ ունի, երբ ջրի գլխիկը և բեռը փոխվում են: Այնուամենայնիվ, հիդրավլիկ բնութագրերի և նյութի ամրության սահմանափակումների պատճառով, 1980-ականների սկզբին դրա զուտ գլխիկը կազմում էր ընդամենը 136.2 մետր (Ճապոնիայի Տակագենի առաջին էլեկտրակայան): Ավելի բարձր գլխիկների համար անհրաժեշտ են Ֆրենսիս պոմպային տուրբիններ:
Պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայանն ունի վերին և ստորին ջրամբարներ: Նույն էներգիան կուտակելու դեպքում, վերելքի մեծացումը կարող է նվազեցնել կուտակման հզորությունը, մեծացնել բլոկի արագությունը և նվազեցնել նախագծի արժեքը: Հետևաբար, 300 մետրից բարձր բարձրության վրա էներգիայի կուտակիչ էլեկտրակայանը արագ զարգացել է: Ֆրենսիսի պոմպային տուրբինը՝ աշխարհում ամենաբարձր ջրի գլխիկով, տեղադրված է Հարավսլավիայի Բայնա Բաստա էլեկտրակայանում: 20-րդ դարից ի վեր հիդրոէլեկտրակայանները զարգանում են բարձր պարամետրերի և մեծ հզորության ուղղությամբ: Էլեկտրաէներգետիկ համակարգում ջերմային հզորության աճի և ատոմային էներգիայի զարգացման հետ մեկտեղ, խելամիտ գագաթնակետային կարգավորման խնդիրը լուծելու համար, խոշոր ջրային համակարգերում խոշոր էլեկտրակայանների ակտիվ զարգացման կամ ընդլայնման հետ մեկտեղ, աշխարհի երկրները ակտիվորեն կառուցում են պոմպային կուտակիչ էլեկտրակայաններ, ինչը հանգեցնում է պոմպային տուրբինների արագ զարգացմանը:

Որպես ջրի հոսքի էներգիան պտտվող մեխանիկական էներգիայի փոխակերպող հզոր մեքենա, հիդրոտուրբինը հիդրոգեներատորային համակարգի անբաժանելի մասն է։ Այսօր շրջակա միջավայրի պաշտպանության խնդիրը գնալով ավելի լուրջ է դառնում, և մաքուր էներգիա օգտագործող հիդրոէներգիայի կիրառումն ու խթանումը մեծանում է։ Տարբեր հիդրավլիկ ռեսուրսների լիարժեք օգտագործման համար լայն ուշադրություն են գրավել նաև մակընթացությունները, շատ ցածր անկում ունեցող հարթ գետերը և նույնիսկ ալիքները, ինչի արդյունքում արագ զարգացել են խողովակաձև տուրբինները և այլ փոքր ագրեգատները։