Esistono molti tipi di generatori idroelettrici. Oggi, introdurrò in dettaglio i generatori idroelettrici a flusso assiale. Negli ultimi anni, l'applicazione dei generatori a turbina a flusso assiale si è concentrata principalmente sullo sviluppo di turbine ad alta caduta e di grandi dimensioni. Le turbine a flusso assiale per uso domestico si stanno sviluppando rapidamente. Sono state costruite due turbine a pale a flusso assiale installate presso la centrale idroelettrica di Gezhouba. Una di queste ha un diametro di 11,3 metri, attualmente la più grande del suo genere al mondo. Ecco i vantaggi e gli svantaggi delle turbine a flusso assiale.
Vantaggi della turbina a flusso assiale
Rispetto alle turbine Francis, le turbine a flusso assiale presentano i seguenti principali vantaggi:
1. Elevata velocità specifica e buone caratteristiche energetiche. Pertanto, la sua velocità unitaria e la sua portata unitaria sono superiori a quelle di una turbina Francis. A parità di carico idraulico e di portata, può ridurre notevolmente le dimensioni del gruppo turbina-generatore, ridurne il peso e ridurre il consumo di materiali, risultando quindi economica.
2. La forma e la rugosità superficiale delle pale della turbina assiale soddisfano facilmente i requisiti di produzione. Poiché le pale della turbina assiale a pale rotanti possono ruotare, l'efficienza media è superiore a quella della turbina a flusso misto. Al variare del carico e del carico idraulico, l'efficienza non subisce variazioni significative.
3. Le pale della turbina a pale a flusso assiale possono essere smontate, il che risulta comodo in fase di produzione e trasporto.
Pertanto, la turbina a flusso assiale può mantenere la stabilità in un intervallo operativo più ampio, con minori vibrazioni e maggiore efficienza e potenza. Nel campo dei bassi salti, ha praticamente sostituito la turbina Francis. Negli ultimi decenni, sia in termini di capacità delle singole unità che di utilizzo del salto idraulico, si è registrato un notevole sviluppo e il suo campo di applicazione è molto ampio.
Svantaggi della turbina a flusso assiale
Tuttavia, la turbina a flusso assiale presenta anche delle carenze e ne limita il campo di applicazione. Le principali carenze sono:
1. Il numero di pale è ridotto e la turbina è a sbalzo, quindi la resistenza è scarsa e non può essere utilizzata in centrali idroelettriche a media e alta portata.
2. Grazie all'elevata portata unitaria e all'elevata velocità unitaria, l'altezza di aspirazione è inferiore rispetto a quella di una turbina Francis nelle stesse condizioni di prevalenza, il che comporta una maggiore profondità di scavo per le fondamenta della centrale elettrica e un investimento relativamente elevato.
In considerazione dei suddetti difetti delle turbine a flusso assiale, nella produzione delle turbine vengono utilizzati nuovi materiali anticavitazione ad alta resistenza e la forza delle pale viene migliorata nella progettazione, in modo da migliorare costantemente la prevalenza delle turbine a flusso assiale. Attualmente, la prevalenza delle turbine a pale a flusso assiale è compresa tra 3 e 90 m, e ha raggiunto il livello delle turbine Francis. Ad esempio, la potenza massima di una singola unità delle turbine a pale a flusso assiale straniere è di 181.700 kW, il salto d'acqua massimo è di 88 m e il diametro della girante è di 10,3 m. La potenza massima di una singola unità delle turbine a pale a flusso assiale prodotte nel mio Paese è di 175.000 kW, il salto d'acqua massimo è di 78 m e il diametro della girante è di 11,3 m. La turbina a elica fissa a flusso assiale ha pale fisse e una struttura semplice, ma non può adattarsi a centrali idroelettriche con grandi variazioni di salto d'acqua e carico. Ha un salto d'acqua stabile e funge da centrale elettrica di base o multi-unità su larga scala. Quando l'energia stagionale è abbondante, è possibile anche un confronto economico. Può essere presa in considerazione. Il suo intervallo di salto applicabile è di 3-50 m. Le turbine a pale assiali utilizzano generalmente dispositivi verticali. Il loro processo di funzionamento è sostanzialmente lo stesso delle turbine Francis. La differenza è che al variare del carico, non regola solo la rotazione delle pale direttrici, ma regola anche la rotazione delle pale della girante per mantenere un'elevata efficienza.
In precedenza, abbiamo introdotto anche le turbine Francis. Tra i generatori a turbina, sussiste ancora una grande differenza tra le turbine Francis e le turbine a flusso assiale. Ad esempio, la struttura delle loro giranti è diversa. Le pale delle turbine Francis sono quasi parallele all'albero principale, mentre le turbine a flusso assiale sono quasi perpendicolari all'albero principale.
Data di pubblicazione: 11-11-2021
