ფრენსისის ტურბინის გამოყენების სფერო

წყლის ტურბინა სითხის მექანიზმებში ტურბინული დანადგარის სახეობაა. დაახლოებით ძვ.წ. 100 წელს დაიბადა წყლის ტურბინის პროტოტიპი - წყლის ტურბინა. იმ დროს მისი მთავარი ფუნქცია მარცვლეულის გადამუშავებისა და მორწყვის დანადგარების მართვა იყო. წყლის ტურბინა, როგორც წყლის ნაკადით მომუშავე მექანიკური მოწყობილობა, განვითარდა თანამედროვე წყლის ტურბინამდე და მისი გამოყენების სფეროც გაფართოვდა. მაშინ სად გამოიყენება ძირითადად თანამედროვე წყლის ტურბინები?

წყლის ტურბინა ძირითადად გამოიყენება ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგურისთვის. როდესაც ენერგოსისტემის დატვირთვა საბაზისო დატვირთვაზე დაბალია, მისი გამოყენება შესაძლებელია წყლის ტუმბოდ, რათა გამოყენებული იქნას ჭარბი სიმძლავრე წყლის ქვედა დინების რეზერვუარიდან ზედა დინების რეზერვუარში გადასაქაჩად და ენერგია პოტენციური ენერგიის სახით შეინახოს; როდესაც სისტემის დატვირთვა საბაზისო დატვირთვაზე მაღალია, მისი გამოყენება შესაძლებელია წყლის ტურბინად ელექტროენერგიის გენერირებისთვის პიკური დატვირთვის რეგულირებისთვის. ამიტომ, სუფთა ტუმბო-აკუმულატორის ელექტროსადგური ვერ გაზრდის ენერგოსისტემის სიმძლავრეს, მაგრამ შეუძლია გააუმჯობესოს თბოელექტროსადგურების ექსპლუატაციის ეკონომიურობა და გააუმჯობესოს ენერგოსისტემის საერთო ეფექტურობა. 1950-იანი წლებიდან ტუმბო-აკუმულატორი ფართოდ არის დაფასებული და სწრაფად ვითარდება მთელ მსოფლიოში.

ადრეულ ეტაპზე შემუშავებული ან მაღალი წყლის დაწნევის მქონე ტუმბო-აკუმულატორები ძირითადად სამი ტიპის მანქანას იყენებენ, ანუ ისინი შედგება გენერატორის ძრავისგან, წყლის ტურბინისა და მიმდევრობით შეერთებული წყლის ტუმბოსგან. მისი უპირატესობა ის არის, რომ წყლის ტურბინა და წყლის ტუმბო ცალ-ცალკეა დაპროექტებული, რაც მაღალი ეფექტურობისაა და აგრეგატის ბრუნვის მიმართულება გენერირებისა და ტუმბოს დროს ერთნაირია, რაც ელექტროენერგიის გენერაციიდან ტუმბოზე ან ტუმბოდან ელექტროენერგიის გენერაციაზე სწრაფად გარდაქმნის საშუალებას. ამავდროულად, ტურბინის გამოყენება შესაძლებელია აგრეგატის დასაწყებად. მისი ნაკლოვანებებია მაღალი ღირებულება და ელექტროსადგურში დიდი ინვესტიციები.

დახრილი ნაკადის ტუმბოს ტურბინის ფრთები ბრუნავს და წყლის დაწნევისა და დატვირთვის ცვლილებისას მაინც კარგად მუშაობს. თუმცა, ჰიდრავლიკური მახასიათებლებითა და მასალის სიმტკიცით შეზღუდული, მისი მაქსიმალური წყლის დაწნევა 1980-იანი წლების დასაწყისში მხოლოდ 136.2 მ იყო (კოგენის #1 ელექტროსადგური იაპონიაში). უფრო მაღალი წყლის დაწნევებისთვის საჭიროა ფრენსისის ტუმბოს ტურბინები.

ტუმბოს დაგროვების ელექტროსადგური აღჭურვილია ზედა და ქვედა რეზერვუარებით. ერთი და იგივე ენერგიის შენახვის პირობით, დაწნევის გაზრდამ შეიძლება შეამციროს შენახვის მოცულობა, გაზარდოს აგრეგატის სიჩქარე და შეამციროს პროექტის ღირებულება. ამიტომ, 300 მეტრზე მეტი სიმაღლის მაღალი დაწნევის მქონე ენერგიის დაგროვების ელექტროსადგურები სწრაფად ვითარდება. მსოფლიოში ყველაზე მაღალი წყლის დაწნევით, ფრენსისის ტუმბოს ტურბინა დამონტაჟებულია იუგოსლავიაში, ბეინაბაშტას ელექტროსადგურზე. მისი ერთი აგრეგატის სიმძლავრეა 315 მეგავატი, ხოლო ტურბინის წყლის დაწნევა - 600.3 მეტრი; ტუმბოს აქვს 623.1 მ დაწნევა და ბრუნვის სიჩქარე 428.6 ბრ/წთ. ის ექსპლუატაციაში შევიდა 1977 წელს. მე-20 საუკუნიდან ჰიდროელექტროსადგურები ვითარდება მაღალი პარამეტრების და დიდი სიმძლავრის მიმართულებით. ელექტროსისტემაში ხანძარსაწინააღმდეგო სიმძლავრის ზრდასთან და ატომური ენერგიის განვითარებასთან ერთად, პიკური ენერგიის გონივრული შემცირების პრობლემის გადასაჭრელად, მთელი მსოფლიოს ქვეყნები აქტიურად აშენებენ ტუმბოს დაგროვების ელექტროსადგურებს, გარდა ამისა, აქტიურად ავითარებენ ან აფართოებენ მსხვილმასშტაბიან ელექტროსადგურებს წყლის ძირითად სისტემებში. ამიტომ, ტუმბოს ტურბინები სწრაფად განვითარდა.

როგორც წყლის ნაკადის ენერგიას მბრუნავ მექანიკურ ენერგიად გარდამქმნელი ენერგეტიკული დანადგარი, წყლის ტურბინა წყლის ტურბინის გენერატორის კომპლექტის შეუცვლელი ნაწილია. დღესდღეობით, გარემოს დაცვის პრობლემა სულ უფრო და უფრო სერიოზული ხდება. ჰიდროენერგია, სუფთა ენერგიის გამოყენებით ენერგიის გენერირების მეთოდი, სულ უფრო ხშირად გამოიყენება და პოპულარიზდება. სხვადასხვა ჰიდრავლიკური რესურსების სრულად გამოყენების მიზნით, ფართო ყურადღება მიიპყრო მოქცევამ, დაბალი ვარდნის მქონე ვაკე მდინარეებმა და ტალღებმაც კი, რამაც გამოიწვია მილისებრი ტურბინების და სხვა მცირე ზომის დანადგარების სწრაფი განვითარება.