Esistono molti tipi di generatori idroelettrici. Oggi, introduciamo in dettaglio il generatore idroelettrico a flusso assiale. L'applicazione dei generatori idroelettrici a flusso assiale negli ultimi anni si è concentrata principalmente sullo sviluppo di impianti con elevato salto idraulico e di grandi dimensioni. Anche lo sviluppo delle turbine a flusso assiale in Cina è rapido. Nella centrale idroelettrica di Gezhouba sono installati due tipi di turbine a pale a flusso assiale, una delle quali ha un diametro della girante di 11,3 m, che è il diametro della girante di turbine simili in tutto il mondo. Di seguito, i vantaggi e gli svantaggi della turbina a flusso assiale intermedia.
Vantaggi della turbina a flusso assiale
Rispetto alla turbina Francis, la turbina a flusso assiale presenta 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 prevalenza e potenza erogata, consente di ridurre notevolmente le dimensioni del gruppo turbina-generatore idraulico, di diminuirne il peso e di risparmiare sui materiali, offrendo così elevati vantaggi economici.
2. La forma e la rugosità superficiale delle pale della girante della turbina a flusso assiale sono facilmente realizzabili secondo i requisiti di produzione. Poiché le pale della turbina a elica a flusso assiale possono ruotare, l'efficienza media è superiore a quella della turbina Francis. Quando il carico e la prevalenza variano, l'efficienza subisce variazioni minime.
3. Le pale della girante della turbina a pale a flusso assiale possono essere smontate per facilitare la produzione e il trasporto.
Pertanto, la turbina a flusso assiale si mantiene stabile in un ampio intervallo operativo, presenta minori vibrazioni e offre elevata efficienza e potenza. Nell'intervallo di bassa prevalenza idraulica, sostituisce quasi completamente la turbina Francis. Negli ultimi decenni, ha registrato un grande sviluppo e un'ampia applicazione in termini di capacità unitaria e prevalenza idraulica.
3. Svantaggi della turbina a flusso assiale
Tuttavia, la turbina a flusso assiale presenta anche degli svantaggi che ne limitano il campo di applicazione. I suoi principali svantaggi sono:
1. Il numero di pale è ridotto e sono a sbalzo, quindi la resistenza è scarsa e non possono essere utilizzate 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 alla turbina Francis a parità di prevalenza idraulica, il che comporta una maggiore profondità di scavo e un investimento relativamente elevato per le fondazioni della centrale.
A causa delle suddette carenze delle turbine a flusso assiale, la prevalenza di applicazione di queste turbine viene continuamente migliorata adottando nuovi materiali ad alta resistenza e resistenza alla cavitazione nella produzione delle turbine e migliorando le condizioni di sollecitazione delle pale in fase di progettazione. Attualmente, la gamma di prevalenza di applicazione delle turbine a elica a flusso assiale è compresa tra 3 e 90 m, rientrando quindi nel campo delle turbine Francis. Ad esempio, la potenza di una singola macchina di una turbina a elica a flusso assiale estera è di 181700 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 175000 kW, la prevalenza è di 78 m e il diametro della girante è di 11,3 m. Le turbine a elica a flusso assiale a pale fisse hanno pale fisse e una struttura semplice, ma non sono adatte alle centrali idroelettriche con grandi variazioni di prevalenza e carico dell'acqua. Per le grandi centrali idroelettriche con dislivello d'acqua stabile e che fungono da carico di base o da unità multiple, può essere considerata anche dopo un'analisi economica quando l'energia elettrica stagionale è abbondante. Il suo intervallo di dislivello d'acqua applicabile è compreso tra 3 e 50 metri. 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 regola solo la rotazione delle pale direttrici, ma anche la rotazione delle pale della girante per mantenere un'elevata efficienza.
Abbiamo già parlato della turbina Francis. Tra i generatori idroelettrici, la turbina Francis si distingue nettamente dalla turbina assiale. Ad esempio, la forma strutturale della girante è differente. Le pale della turbina Francis sono quasi parallele all'albero principale, mentre quelle della turbina assiale sono quasi perpendicolari ad esso.
Data di pubblicazione: 19 aprile 2022
