水力発電機には多くの種類があります。今日は、軸流式水力発電機について詳しく紹介します。近年の軸流式タービン発電機の応用は、主に高落差・大型化の開発です。国内の軸流式タービンは急速に発展しており、葛洲壩水力発電所に設置された2基の軸流式パドル型タービンが既に建設されています。そのうちの1基は直径11.3メートルで、現在世界最大のものです。以下に、軸流式タービンの長所と短所を示します。
軸流タービンの利点
フランシス水車と比較して、軸流水車には以下のような主な利点があります。
1. 高い比速度と優れたエネルギー特性。そのため、単位速度と単位流量はフランシス水車よりも高い。同じ水頭と出力条件の下では、水車発電機ユニットのサイズを大幅に縮小でき、ユニットの重量を減らし、材料消費を節約できるため、経済的である。
2. 軸流タービンのランナーブレードの表面形状と表面粗さは、製造上の要求を容易に満たすことができます。軸流回転羽根タービンのブレードは回転できるため、平均効率は混合流タービンよりも高くなります。負荷や水頭が変化しても、効率はほとんど変化しません。
3. 軸流式パドルタービンのランナーブレードは分解できるため、製造や輸送に便利です。
そのため、軸流タービンはより広い運転範囲で安定性を維持し、振動が少なく、効率と出力が高い。低落差域では、フランシス水車をほぼ完全に置き換えている。近年、単体容量と利用水頭の両面で大きな発展を遂げ、その用途も非常に広範に及んでいる。
軸流タービンの欠点
しかしながら、軸流タービンにも欠点があり、その適用範囲は限られている。主な欠点は以下のとおりである。
1. 羽根の数が少なく、片持ち梁構造のため強度が弱く、中落差および高落差の水力発電所では使用できません。
2. 単位流量が大きく単位速度も高いため、同じ落差条件のフランシス水車よりも吸込高さが小さくなり、発電所の基礎の掘削深度が大きくなり、投資額も比較的高くなります。
軸流タービンの上記の欠点に基づき、タービン製造には高強度耐キャビテーション新素材が使用され、設計ではブレードの力が強化され、軸流タービンの適用落差は継続的に向上している。現在、軸流パドルタービンの適用落差は3～90mであり、フランシス水車の領域に入っている。例えば、海外の軸流パドルタービンの最大単体出力は181,700kW、最大落差は88m、ランナー直径は10.3mである。我が国で生産されている軸流パドルタービンの最大単体出力は175,000kW、最大落差は78m、最大ランナー直径は11.3mである。軸流固定プロペラタービンは固定ブレードで構造が単純だが、落差や負荷の変動が大きい水力発電所には適応できない。水頭が安定しており、ベースロードまたは複数ユニットの大規模発電所として機能します。季節的な電力が豊富な場合、経済的な比較も可能です。検討できます。適用可能な水頭範囲は3～50mです。軸流パドル水車は一般的に垂直装置を使用します。その動作プロセスは基本的にフランシス水車と同じです。違いは、負荷が変化すると、ガイドベーンの回転を調整するだけでなく、ランナーブレードの回転も調整して高効率を維持することです。
以前にもフランシス水車についてご紹介しました。タービン発電機の中でも、フランシス水車と軸流水車には大きな違いがあります。例えば、ランナーの構造が異なります。フランシス水車の羽根は主軸とほぼ平行ですが、軸流水車の羽根は主軸とほぼ垂直です。
投稿日時：2021年11月11日
