როგორ ოპტიმიზაცია გავუკეთოთ ფრენსისის ტურბინის გენერატორს

წყლის ტურბინა, ყველაზე გავრცელებული კაპლანის, პელტონის და ფრენსისის ტურბინებით, არის დიდი მბრუნავი მანქანა, რომელიც მუშაობს კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჰიდროელექტროენერგიად გარდაქმნაზე. წყლის ბორბლის ეს თანამედროვე ეკვივალენტები 135 წელზე მეტია გამოიყენება სამრეწველო ენერგიის წარმოებისთვის და უფრო ბოლო დროს ჰიდროელექტროენერგიის წარმოებისთვის.

რისთვის გამოიყენება წყლის ტურბინები დღეს?
დღესდღეობით, ჰიდროენერგია მსოფლიო ელექტროენერგიის გამომუშავების 16%-ს შეადგენს. მე-19 საუკუნეში, ელექტროქსელების გავრცელებამდე, წყლის ტურბინები ძირითადად სამრეწველო ენერგიისთვის გამოიყენებოდა. ამჟამად, ისინი ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის გამოიყენება და მათი პოვნა შესაძლებელია კაშხლებში ან იმ ადგილებში, სადაც წყლის ძლიერი ნაკადი ხდება.
გლობალური ენერგიის მოთხოვნის სწრაფი ზრდისა და ისეთი ფაქტორების გათვალისწინებით, როგორიცაა კლიმატის ცვლილება და წიაღისეული საწვავის შემცირება, ჰიდროელექტროენერგიას, როგორც მწვანე ენერგიის ფორმას, აქვს პოტენციალი, დიდი გავლენა მოახდინოს მსოფლიო მასშტაბით. ეკოლოგიურად სუფთა და სუფთა ენერგიის წყაროების ძიების გაგრძელების გათვალისწინებით, ფრენსისის ტურბინები შეიძლება ძალიან პოპულარული და სულ უფრო მეტად გამოყენებადი გადაწყვეტა აღმოჩნდეს მომდევნო წლებში.

როგორ გამოიმუშავებენ წყლის ტურბინები ელექტროენერგიას?
ბუნებრივად ან ხელოვნურად მომდინარე წყლიდან წარმოქმნილი წყლის წნევა წყლის ტურბინების ენერგიის წყაროს წარმოადგენს. ეს ენერგია გროვდება და ჰიდროელექტროენერგიად გარდაიქმნება. ჰიდროელექტროსადგური, როგორც წესი, წყლის შესანახად აქტიურ მდინარეზე არსებულ კაშხალს იყენებს. შემდეგ წყალი ეტაპობრივად გამოიყოფა, ტურბინაში მიედინება, აბრუნებს მას და ააქტიურებს გენერატორს, რომელიც შემდეგ ელექტროენერგიას გამოიმუშავებს.

რამდენად დიდია წყლის ტურბინები?
მათი მუშაობის წნევის მიხედვით, წყლის ტურბინები შეიძლება კლასიფიცირდეს მაღალ, საშუალო და დაბალ წნევად. დაბალი წნევის ჰიდროელექტროსადგურები უფრო დიდია, რადგან წყლის ტურბინა მაღალი ნაკადის სიჩქარის მისაღწევად დიდი ზომის უნდა იყოს, ხოლო ფრთებზე წყლის დაბალი წნევა გამოიყენება. თავის მხრივ, მაღალი წნევის ჰიდროელექტროსადგურებს არ სჭირდებათ ასეთი დიდი ზედაპირის გარშემოწერილობა, რადგან ისინი გამოიყენება უფრო სწრაფად მოძრავი წყლის წყაროებიდან ენერგიის მისაღებად.

დიაგრამა, რომელიც ხსნის ჰიდროელექტროსადგურის სხვადასხვა ნაწილის, მათ შორის წყლის ტურბინის ზომას.
დიაგრამა, რომელიც ხსნის ჰიდროელექტროსადგურის სხვადასხვა ნაწილის, მათ შორის წყლის ტურბინის ზომას.
ქვემოთ განვიხილავთ წყლის ტურბინების სხვადასხვა ტიპის რამდენიმე მაგალითს, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა დანიშნულებისა და წყლის წნევისთვის.

კაპლანის ტურბინა (0-60 მ წნევის წნევა)
ეს ტურბინები ცნობილია, როგორც ღერძული ნაკადის რეაქციის ტურბინები, რადგან ისინი ცვლიან წყლის წნევას მასში გავლისას. კაპლანის ტურბინა პროპელერის მსგავსია და აქვს რეგულირებადი პირები, რათა მაქსიმალურად გაიზარდოს ეფექტურობა წყლისა და წნევის სხვადასხვა დონეზე.

კაპლანის ტურბინის დიაგრამა
პელტონის ტურბინა (300მ-1600მ წნევის წნევა)
პელტონის ტურბინა — ან პელტონის ბორბალი — ცნობილია, როგორც იმპულსური ტურბინა, რომელიც ენერგიას მოძრავი წყლიდან იღებს. ეს ტურბინა შესაფერისია მაღალი დაწნევის აპლიკაციებისთვის, რადგან კოვზის ფორმის ვედროებზე ძალის გამოსაყენებლად, დისკის ბრუნვისა და ენერგიის გენერირებისთვის წყლის დიდი წნევაა საჭირო.

პელტონის ტურბინა
ფრენსისის ტურბინა (60მ-300მ წნევის თავი)
ბოლო და ყველაზე ცნობილი წყლის ტურბინა, ფრენსისის ტურბინა, მსოფლიოს ჰიდროენერგიის 60%-ს შეადგენს. საშუალო წნევის დროს მომუშავე დარტყმითი და რეაქტიული ტურბინის სახით მომუშავე ფრენსისის ტურბინა აერთიანებს ღერძულ და რადიალურ ნაკადის კონცეფციებს. ამით ტურბინა ავსებს მაღალი და დაბალი წნევის ტურბინებს შორის არსებულ ხარვეზს, ქმნის უფრო ეფექტურ დიზაინს და დღევანდელ ინჟინრებს მისი შემდგომი გაუმჯობესების გამოწვევას უქმნის.

უფრო კონკრეტულად, ფრენსისის ტურბინა მუშაობს წყლის სპირალური გარსაცმის გავლით (სტატიკურ) მიმმართველ ფრთებში გადაადგილებით, რომლებიც აკონტროლებენ წყლის ნაკადს (მოძრავი) მოძრავი ფრთებისკენ. წყალი აიძულებს მოძრავ ფრთას ბრუნვას ძალების კომბინირებული ზემოქმედებისა და რეაქციის შედეგად, საბოლოოდ კი გამოდის მოძრავი ფრთიდან გამწოვი მილის მეშვეობით, რომელიც წყლის ნაკადს გარე გარემოში აფრქვევს.

როგორ ავირჩიოთ წყლის ტურბინის დიზაინი?
ოპტიმალური ტურბინის დიზაინის არჩევა ხშირად ერთ რამეზეა დამოკიდებული: თქვენთვის ხელმისაწვდომი დაწნევის რაოდენობასა და ნაკადის სიჩქარეზე. მას შემდეგ, რაც დაადგენთ, თუ რა სახის წყლის წნევას გამოიყენებთ, შეგიძლიათ გადაწყვიტოთ, უფრო მეტად შეეფერება თუ არა დახურული „რეაქტიული ტურბინის დიზაინი“, როგორიცაა ფრენსისის ტურბინა, თუ ღია „იმპულსური ტურბინის დიზაინი“, როგორიცაა პელტონის ტურბინა.

წყლის ტურბინის დიაგრამა
დაბოლოს, შეგიძლიათ დაადგინოთ თქვენი შემოთავაზებული ელექტრო გენერატორის ბრუნვის საჭირო სიჩქარე.