Esistono molti tipi di generatori idroelettrici. Oggi, presenterò in dettaglio i generatori idroelettrici a flusso assiale. L'applicazione dei generatori a turbina a flusso assiale negli ultimi anni si è concentrata principalmente sullo sviluppo di modelli ad alta prevalenza e di grandi dimensioni. Le turbine a flusso assiale in Cina si stanno sviluppando rapidamente. Sono state costruite due turbine a pale a flusso assiale presso la centrale idroelettrica di Gezhouba. Una di esse ha un diametro di 11,3 metri, che attualmente la rende la più grande del suo genere al mondo. Di seguito, 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 vantaggi principali:
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 salto idraulico e di potenza erogata, può ridurre notevolmente le dimensioni del gruppo turbina-generatore, ridurne il peso e risparmiare sul consumo di materiale, risultando quindi economicamente vantaggioso.
2. La forma e la rugosità superficiale della pala della girante della turbina a flusso assiale possono facilmente soddisfare i requisiti di produzione. Poiché le pale della turbina a pale rotanti a flusso assiale possono ruotare, l'efficienza media è superiore a quella della turbina a flusso misto. Quando il carico e il dislivello idraulico cambiano, l'efficienza non varia in modo significativo.
3. Le pale della girante della turbina a pale a flusso assiale possono essere smontate, il che facilita la produzione e il trasporto.
Pertanto, la turbina a flusso assiale può mantenere la stabilità in un intervallo operativo più ampio, con minori vibrazioni, maggiore efficienza e potenza erogata. Nel campo delle basse prevalenze, ha quasi completamente sostituito la turbina Francis. Negli ultimi decenni, sia in termini di capacità per singola unità che di prevalenza idraulica utilizzata, si è registrato un grande sviluppo e le sue applicazioni sono diventate molto ampie.
Svantaggi della turbina a flusso assiale
Tuttavia, la turbina a flusso assiale presenta anche degli svantaggi che ne limitano il campo di applicazione. I principali svantaggi sono:
1. Il numero di pale è ridotto ed è a sbalzo, quindi la resistenza è scarsa e non può essere utilizzata in centrali idroelettriche a medio e alto salto.
2. A causa dell'elevata portata unitaria e dell'alta velocità unitaria, presenta un'altezza di aspirazione inferiore rispetto a una turbina Francis nelle stesse condizioni di prevalenza, il che comporta una maggiore profondità di scavo per le fondazioni della centrale elettrica e un investimento relativamente elevato.
A causa delle suddette carenze delle turbine a flusso assiale, nella loro produzione vengono utilizzati nuovi materiali anticavitazione ad alta resistenza e la forza delle pale viene migliorata in fase di progettazione, consentendo così un continuo ampliamento del dislivello di applicazione. Attualmente, il dislivello di applicazione delle turbine a pale assiali varia da 3 a 90 m, raggiungendo quello delle turbine Francis. Ad esempio, la potenza massima di una singola unità di turbine a pale assiali estere è di 181.700 kW, il dislivello massimo è di 88 m e il diametro della girante è di 10,3 m. La potenza massima di una singola unità di turbine a pale assiali prodotte nel nostro Paese è di 175.000 kW, il dislivello massimo è di 78 m e il diametro massimo della girante è di 11,3 m. Le turbine a pale fisse assiali, pur avendo pale fisse e una struttura semplice, non sono adatte alle centrali idroelettriche con ampie variazioni di dislivello e carico. Ha una prevalenza idraulica stabile e funge da carico di base o da centrale idroelettrica 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 prevalenza applicabile è di 3-50 m. Le turbine a pale assiali utilizzano generalmente dispositivi verticali. Il loro processo di funzionamento è sostanzialmente lo stesso di quello delle turbine Francis. La differenza è che quando il carico cambia, non regola solo la rotazione delle pale direttrici, ma anche la rotazione delle pale della girante per mantenere un'elevata efficienza.
In precedenza, abbiamo anche parlato delle turbine Francis. Tra i generatori a turbina, esiste 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 quelle delle turbine a flusso assiale sono quasi perpendicolari all'albero principale.
Data di pubblicazione: 11 novembre 2021
