Esistono molti tipi di generatori idroelettrici. Oggi, introduciamo in dettaglio il generatore idroelettrico a flusso assiale. L'applicazione del generatore idroelettrico a flusso assiale negli ultimi anni è stata principalmente rivolta allo sviluppo di turbine ad alto salto d'acqua e di grandi dimensioni. Anche lo sviluppo di turbine a flusso assiale per uso domestico è rapido. Nella centrale idroelettrica di Gezhouba sono installate due tipologie di turbine a pale a flusso assiale, una delle quali ha un diametro della girante di 11,3 m, che è il diametro di girante di turbine simili nel mondo. Ecco i vantaggi e gli svantaggi della turbina a flusso assiale intermedio.
Vantaggi della turbina a flusso assiale
Rispetto alla turbina Francis, la turbina a flusso assiale presenta 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 della turbina Francis. A parità di prevalenza e potenza, può ridurre notevolmente le dimensioni del gruppo turbina-generatore idraulico, ridurne il peso e ridurre il consumo di materiali, con conseguenti elevati vantaggi economici.
2. La forma e la rugosità superficiale delle pale della turbina assiale sono facilmente conformi ai requisiti di produzione. Poiché le pale della turbina assiale possono ruotare, l'efficienza media è superiore a quella della turbina Francis. Al variare del carico e della prevalenza, l'efficienza varia di poco.
3. Le pale della turbina a pale a flusso assiale possono essere smontate per facilitarne la fabbricazione e il trasporto.
Pertanto, la turbina a flusso assiale rimane stabile in un ampio intervallo di funzionamento, presenta minori vibrazioni e offre elevata efficienza e potenza. In condizioni di bassa portata, sostituisce praticamente la turbina Francis. Negli ultimi decenni, ha registrato un notevole sviluppo e un'ampia applicazione in termini di capacità e portata unitaria.
3. Svantaggi della turbina a flusso assiale
Tuttavia, la turbina a flusso assiale presenta anche degli svantaggi e ne limita il campo di applicazione. I principali svantaggi sono:
1. Il numero di pale è ridotto e a sbalzo, quindi la resistenza è scarsa e non può essere applicata a centrali idroelettriche a media e alta portata.
2. Grazie all'elevata portata unitaria e all'elevata velocità unitaria, l'altezza di aspirazione è inferiore a quella della turbina Francis con la stessa portata d'acqua, il che comporta una maggiore profondità di scavo e un investimento relativamente elevato nelle fondamenta della centrale elettrica.
In considerazione delle suddette carenze delle turbine a flusso assiale, la loro prevalenza viene costantemente migliorata adottando nuovi materiali ad alta resistenza e resistenza alla cavitazione nella produzione delle turbine e migliorando le condizioni di stress delle pale in fase di progettazione. Attualmente, la prevalenza delle turbine a elica a flusso assiale è compresa tra 3 e 90 m, un valore che è stato introdotto nel settore delle turbine Francis. Ad esempio, la potenza di una singola turbina a elica a flusso assiale estera è di 181.700 kW, la prevalenza è di 88 m e il diametro della girante è di 10,3 m. La potenza di una singola turbina a elica a flusso assiale prodotta in Cina è di 175.000 kW, la prevalenza è di 78 m e il diametro della girante è di 11,3 m. Le turbine a elica fissa a flusso assiale hanno pale fisse e una struttura semplice, ma non possono adattarsi a centrali idroelettriche con grandi variazioni di prevalenza e carico idrico. Per grandi centrali idroelettriche con un salto idrico stabile e che fungono da carico di base o da unità multiple, può essere presa in considerazione anche dopo un confronto economico, quando l'energia elettrica stagionale è abbondante. Il suo intervallo di salto idrico applicabile è di 3-50 m. La turbina a elica a flusso assiale adotta generalmente un dispositivo verticale e il suo processo di funzionamento è sostanzialmente lo stesso di quello della turbina Francis. La differenza è che, al variare del carico, non solo regola la rotazione della paletta direzionale, ma regola anche la rotazione della pala rotante per mantenere un'elevata efficienza.
Abbiamo già introdotto la turbina Francis in precedenza. Tra gli idrogeneratori, la turbina Francis è molto diversa dalla turbina a flusso assiale. Ad esempio, la forma strutturale della girante è diversa. Le pale della turbina Francis sono quasi parallele all'albero principale, mentre quelle della turbina a flusso assiale sono quasi perpendicolari all'albero principale.
Data di pubblicazione: 19 aprile 2022
