წყლის ტურბინის მორბენლები: ტიპები და ტექნიკური მახასიათებლები

წყლის ტურბინები ჰიდროელექტრო სისტემების ძირითადი კომპონენტებია, რომლებიც წყლის გადინების ან ვარდნის ენერგიას მექანიკურ ენერგიად გარდაქმნიან. ამ პროცესის ცენტრში დევსმორბენალი, ტურბინის მბრუნავი ნაწილი, რომელიც პირდაპირ ურთიერთქმედებს წყლის ნაკადთან. ძრავის კონსტრუქცია, ტიპი და ტექნიკური მახასიათებლები კრიტიკულად მნიშვნელოვანია ტურბინის ეფექტურობის, სამუშაო წნევის დიაპაზონის და გამოყენების სცენარების განსაზღვრისას.

1. წყლის ტურბინის მორბენლების კლასიფიკაცია

წყლის ტურბინის მორბენლები, როგორც წესი, კლასიფიცირდება სამ ძირითად კატეგორიად, მათ მიერ დამუშავებული წყლის ნაკადის ტიპის მიხედვით:

A. იმპულსური მორბენლები

იმპულსური ტურბინები მუშაობენ მაღალი სიჩქარის წყლის ჭავლებით, რომლებიც ატმოსფერული წნევის ქვეშ ურტყამენ ძრავის ფრთებს. ეს ძრავები განკუთვნილიამაღალი წნევა, დაბალი ნაკადიაპლიკაციები.

• პელტონ მორბენალი:

  • სტრუქტურაკოვზის ფორმის ვედროები, რომლებიც ბორბლის პერიფერიაზეა დამონტაჟებული.

  • თავის არეში დიაპაზონი: 100–1800 მეტრი.

  • სიჩქარედაბალი ბრუნვის სიჩქარე; ხშირად საჭიროებს სიჩქარის გამაძლიერებლებს.

  • აპლიკაციებიმთიანი რაიონები, ქსელიდან გამორთული მიკროჰიდროელექტროსადგურები.

B. რეაქციის მორბენლები

რეაქტიული ტურბინები მუშაობენ წყლის წნევის თანდათანობითი ცვლილებით, როდესაც ის წრიული ტურბინის გავლისას მოძრაობს. ეს წრიული ტურბინები წყალშია ჩაძირული და წყლის წნევის ქვეშ მუშაობს.

• ფრენსის რანერი:

  • სტრუქტურაშერეული ნაკადი შიგნით მიმართული რადიალური და ღერძული მოძრაობით.

  • თავის არეში დიაპაზონი: 20–300 მეტრი.

  • ეფექტურობამაღალი, როგორც წესი, 90%-ზე მეტი.

  • აპლიკაციებიფართოდ გამოიყენება საშუალო წნევის ჰიდროელექტროსადგურებში.

• კაპლან რანერი:

  • სტრუქტურა: ღერძული ნაკადის მილსადენი რეგულირებადი პირებით.

  • თავის არეში დიაპაზონი: 2–30 მეტრი.

  • მახასიათებლებირეგულირებადი პირები მაღალი ეფექტურობის საშუალებას იძლევა სხვადასხვა დატვირთვის დროს.

  • აპლიკაციებიდაბალი წნევის, მაღალი დინების მდინარეები და მოქცევითი სამუშაოები.

• პროპელერის მორბენალი:

  • სტრუქტურაკაპლანის მსგავსი, მაგრამ ფიქსირებული პირებით.

  • ეფექტურობაოპტიმალურია მხოლოდ მუდმივი ნაკადის პირობებში.

  • აპლიკაციებიმცირე ჰიდროელექტროსადგურები სტაბილური ნაკადითა და დაწნევით.

C. მორბენლის სხვა ტიპები

• ტურგო მორბენალი:

  • სტრუქტურაწყლის ჭავლები კუთხით ეცემა მორბენალს.

  • თავის არეში დიაპაზონი: 50–250 მეტრი.

  • უპირატესობაპელტონთან შედარებით უფრო მაღალი ბრუნვის სიჩქარე, უფრო მარტივი კონსტრუქცია.

  • აპლიკაციებიმცირე და საშუალო სიმძლავრის ჰიდროელექტროსადგურები.

• ჯვარედინი ნაკადის მორბენალი (ბანკი-მიშელის ტურბინა):

  • სტრუქტურაწყალი ორჯერ, განივად, მიედინება მილგამტარ მილში.

  • თავის არეში დიაპაზონი: 2–100 მეტრი.

  • მახასიათებლებიკარგია მცირე ჰიდროელექტროსადგურებისა და ცვლადი ნაკადისთვის.

  • აპლიკაციები: ქსელისგან გამორთული სისტემები, მინი ჰიდროელექტროსადგურები.

2. მორბენალი სვლების ძირითადი ტექნიკური მახასიათებლები

სხვადასხვა ტიპის მორბენლებს ოპტიმალური შესრულების უზრუნველსაყოფად ტექნიკური პარამეტრებისადმი განსაკუთრებული ყურადღება სჭირდებათ:

3. შერჩევის კრიტერიუმები

საჭის ტიპის არჩევისას ინჟინრებმა უნდა გაითვალისწინონ:

• თავი და ნაკადი: განსაზღვრავს, აირჩიოს თუ არა იმპულსი თუ რეაქცია.

• ადგილმდებარეობის პირობებიმდინარის ცვალებადობა, ნალექის დატვირთვა, სეზონური ცვლილებები.

• ოპერაციული მოქნილობა: პირის რეგულირების ან ნაკადის ადაპტაციის საჭიროება.

• ღირებულება და მოვლა-პატრონობაუფრო მარტივი მორბენალი ძრავების, როგორიცაა Pelton ან Propeller, მოვლა უფრო ადვილია.

4. მომავლის ტენდენციები

გამოთვლითი სითხის დინამიკის (CFD) და ლითონის 3D ბეჭდვის მიღწევებთან ერთად, ტურბინის მორბენალი ძრავის დიზაინი ვითარდება შემდეგი მიმართულებით:

• ცვლადი ნაკადების უფრო მაღალი ეფექტურობა

• კონკრეტული ტერიტორიის პირობებისთვის მორგებული მორბენლები

• კომპოზიტური მასალების გამოყენება უფრო მსუბუქი და კოროზიისადმი მდგრადი პირებისთვის

დასკვნა

წყლის ტურბინის მორბენალი ელექტროსადგურები ჰიდროენერგეტიკული ენერგიის გარდაქმნის ქვაკუთხედს წარმოადგენს. შესაბამისი მორბენალი სადგურის ტიპის შერჩევით და მისი ტექნიკური პარამეტრების ოპტიმიზაციის გზით, ჰიდროელექტროსადგურებს შეუძლიათ მიაღწიონ მაღალ ეფექტურობას, ხანგრძლივ ექსპლუატაციის ვადას და შემცირებულ გარემოზე ზემოქმედებას. იქნება ეს მცირე მასშტაბის სოფლის ელექტროფიკაცია თუ ქსელთან დაკავშირებული დიდი ზომის ელექტროსადგურები, მორბენალი სადგური ჰიდროენერგეტიკის სრული პოტენციალის გამოვლენის გასაღებად რჩება.