ჰიდრავლიკური ტურბინის პრინციპი და პროცესი ჰიდროელექტროსადგურში

წყლის ტურბინის პოტენციური ან კინეტიკური ენერგიით გამორეცხვის შემთხვევაში, წყლის ტურბინა ბრუნვას დაიწყებს. თუ გენერატორს წყლის ტურბინას შევაერთებთ, გენერატორს შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება დაიწყოს. თუ ტურბინის გამოსარეცხად წყლის დონეს ავწევთ, ტურბინის სიჩქარე გაიზრდება. შესაბამისად, რაც უფრო დიდია წყლის დონის სხვაობა, მით უფრო დიდია ტურბინის მიერ მიღებული კინეტიკური ენერგია და მით უფრო მაღალია გარდაქმნადი ელექტროენერგიის რაოდენობა. ეს არის ჰიდროენერგეტიკის ძირითადი პრინციპი.

ენერგიის გარდაქმნის პროცესი ასეთია: ზემოთ მიმართული წყლის გრავიტაციული პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება წყლის ნაკადის კინეტიკურ ენერგიად. როდესაც წყალი ტურბინაში მიედინება, კინეტიკური ენერგია გადაეცემა ტურბინას და ტურბინა ამოძრავებს გენერატორს, რათა კინეტიკური ენერგია ელექტრო ენერგიად გარდაქმნას. შესაბამისად, ეს არის მექანიკური ენერგიის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის პროცესი.

ჰიდროელექტროსადგურების განსხვავებული ბუნებრივი პირობების გამო, ჰიდროგენერატორის ერთეულების სიმძლავრე და სიჩქარე მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ზოგადად, იმპულსური ტურბინებით მომუშავე მცირე და მაღალსიჩქარიანი ჰიდროგენერატორები ძირითადად ჰორიზონტალურ სტრუქტურებს იყენებენ, ხოლო დიდი და საშუალო სიჩქარის გენერატორები - ვერტიკალურ სტრუქტურებს. რადგან ჰიდროელექტროსადგურების უმეტესობა ქალაქებიდან შორს მდებარეობს, მათ, როგორც წესი, გრძელი გადამცემი ხაზებით სჭირდებათ დატვირთვისთვის ელექტროენერგიის მიწოდება, ამიტომ ენერგოსისტემა ჰიდროგენერატორების მუშაობის სტაბილურობაზე უფრო მაღალ მოთხოვნებს აყენებს: ძრავის პარამეტრები ფრთხილად უნდა შეირჩეს; როტორის ინერციის მომენტის მოთხოვნები დიდია. ამიტომ, ჰიდროგენერატორის გარეგნობა განსხვავდება ორთქლის ტურბინის გენერატორისგან. მისი როტორის დიამეტრი დიდია და სიგრძე მოკლე. ჰიდროგენერატორის ერთეულების გაშვებისა და ქსელთან დაკავშირებისთვის საჭირო დრო შედარებით მოკლეა, ხოლო ოპერაციის დისპეტჩერიზაცია მოქნილია. ზოგადი ელექტროენერგიის გამომუშავების გარდა, ის განსაკუთრებით შესაფერისია პიკური ძაბვის და საგანგებო სარეზერვო ერთეულებისთვის. წყლის ტურბინის გენერატორის ერთეულების მაქსიმალური სიმძლავრე 700000 კილოვატს აღწევს.

რაც შეეხება გენერატორის პრინციპს, საშუალო სკოლის ფიზიკა ძალიან ნათელია და მისი მუშაობის პრინციპი ეფუძნება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონს და ელექტრომაგნიტური ძალის კანონს. ამიტომ, მისი აგების ზოგადი პრინციპია შესაბამისი მაგნიტური გამტარობისა და გამტარი მასალების გამოყენება მაგნიტური წრედისა და ურთიერთელექტრომაგნიტური ინდუქციის წრედის შესაქმნელად, ელექტრომაგნიტური ენერგიის გენერირებისა და ენერგიის გარდაქმნის მიზნის მისაღწევად.

წყლის ტურბინის გენერატორი წყლის ტურბინით ამოძრავდება. მისი როტორი მოკლე და სქელია, აგრეგატის გაშვებისა და ქსელთან მიერთებისთვის საჭირო დრო მოკლეა, ხოლო ოპერაციების დისპეტჩერიზაცია მოქნილია. ზოგადი ელექტროენერგიის გენერაციის გარდა, ის განსაკუთრებით შესაფერისია პიკური საპარსი აგრეგატისა და საგანგებო სარეზერვო აგრეგატის სახით. წყლის ტურბინის გენერატორის აგრეგატების მაქსიმალური სიმძლავრე 800000 კილოვატს აღწევს.

დიზელის გენერატორი შიდა წვის ძრავით მუშაობს. ის სწრაფად ირთვება და მარტივად მუშაობს, თუმცა მისი ენერგიის გამომუშავების ღირებულება მაღალია. ის ძირითადად გამოიყენება საგანგებო სარეზერვო ენერგიის წყაროდ ან იმ ადგილებში, სადაც დიდი ელექტროქსელი ვერ აღწევს და მობილური ელექტროსადგურები. სიმძლავრე მერყეობს რამდენიმე კილოვატიდან რამდენიმე კილოვატამდე. დიზელის ძრავის ლილვზე გამომავალი ბრუნვის მომენტი პერიოდულ პულსაციას ექვემდებარება, ამიტომ რეზონანსი და ლილვის გატეხვის შემთხვევები უნდა იქნას აცილებული.

ჰიდროგენერატორის სიჩქარე განსაზღვრავს გენერირებული ცვლადი დენის სიხშირეს. ამ სიხშირის სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, როტორის სიჩქარე უნდა იყოს სტაბილიზებული. სიჩქარის სტაბილიზაციისთვის, მთავარი ამძრავის (წყლის ტურბინის) სიჩქარის კონტროლი შესაძლებელია დახურული მარყუჟის მართვის რეჟიმში. გასაგზავნი ცვლადი დენის სიხშირის სიგნალი აღირიცხება და უბრუნდება მართვის სისტემას, რომელიც აკონტროლებს წყლის ტურბინის მიმმართველი ფრთის გახსნისა და დახურვის კუთხეს, წყლის ტურბინის გამომავალი სიმძლავრის გასაკონტროლებლად. უკუკავშირის მართვის პრინციპის მეშვეობით, შესაძლებელია გენერატორის სიჩქარის სტაბილიზაცია.