Су турбинасы, ең көп таралғандары Каплан, Пелтон және Фрэнсис турбиналары болып табылады, кинетикалық және потенциалдық энергияны гидроэнергияға айналдыру үшін жұмыс істейтін үлкен айналмалы машина. Су дөңгелегінің бұл заманауи баламалары өнеркәсіптік электр энергиясын өндіру үшін 135 жылдан астам уақыт бойы, ал жақында гидроэнергетикада энергия өндіру үшін қолданылып келеді.
Бүгінгі таңда су турбиналары не үшін қолданылады?
Бүгінгі таңда гидроэнергетика әлемдік электр энергиясын өндірудің 16%-ын құрайды. 19 ғасырда электр желілері кең таралмай тұрып, су турбиналары негізінен өнеркәсіптік қуат үшін пайдаланылды. Қазіргі уақытта олар электр энергиясын өндіру үшін қолданылады және бөгеттерде немесе қатты су ағыны болатын жерлерде кездеседі.
Әлемдік энергияға деген сұраныстың тез өсуімен және климаттың өзгеруі және қазба отындарының азаюы сияқты факторлармен гидроэнергетика бүкіл әлемде жасыл энергияның бір түрі ретінде үлкен әсер етуі мүмкін. Экологиялық таза және таза энергия көздерін іздеу жалғасып жатқандықтан, Фрэнсис турбиналары алдағы жылдары өте танымал және барған сайын кеңінен қолданылатын шешім бола алады.
Су турбиналары электр энергиясын қалай өндіреді?
Табиғи немесе жасанды түрде ағып жатқан судан пайда болатын су қысымы су турбиналары үшін энергия көзі ретінде бар. Бұл энергия жиналып, гидроэлектростанцияға айналады. Гидроэлектростанция әдетте суды сақтау үшін белсенді өзендегі бөгетті пайдаланады. Содан кейін су біртіндеп босатылып, турбина арқылы ағып, оны айналдырып, электр энергиясын өндіретін генераторды іске қосады.
Су турбиналарының көлемі қандай?
Су турбиналары жұмыс істейтін қысымға байланысты жоғары, орташа және төмен қысымды болып жіктелуі мүмкін. Төмен қысымды гидроэнергетикалық жүйелер үлкенірек, себебі су турбинасы қалақтарға төмен су қысымы беріліп, жоғары ағын жылдамдығына жету үшін үлкен болуы керек. Өз кезегінде, жоғары қысымды гидроэнергетикалық жүйелерге мұндай үлкен беттік шеңбер қажет емес, себебі олар жылдам ағып жатқан су көздерінен энергия алу үшін қолданылады.
Су турбинасын қоса алғанда, гидроэнергетикалық жүйенің әртүрлі бөліктерінің өлшемдерін түсіндіретін кесте
Су турбинасын қоса алғанда, гидроэнергетикалық жүйенің әртүрлі бөліктерінің өлшемдерін түсіндіретін кесте
Төменде біз әртүрлі қолданбалар мен су қысымы үшін қолданылатын әртүрлі су турбиналарының бірнеше мысалын түсіндіреміз.
Каплан турбинасы (0-60 м қысымды басы)
Бұл турбиналар осьтік ағынды реакция турбиналары деп аталады, себебі олар су ағып жатқанда оның қысымын өзгертеді. Каплан турбинасы пропеллерге ұқсайды және су мен қысым деңгейлерінің әртүрлі диапазонында тиімділікті арттыру үшін реттелетін қалақшалары бар.
Каплан турбинасының диаграммасы
Пельтон турбинасы (300 м-1600 м қысым басы)
Пельтон турбинасы немесе Пельтон дөңгелегі импульстік турбина ретінде белгілі, себебі ол қозғалыстағы судан энергия алады. Бұл турбина жоғары қысымды қолдануға жарамды, себебі ол қасық тәрізді шелектерге күш түсіру және дискінің айналуы мен қуат өндіруі үшін судың жоғары қысымын қажет етеді.
Пельтон турбинасы
Фрэнсис турбинасы (60м-300м қысым басы)
Соңғы және ең танымал су турбинасы, Фрэнсис турбинасы, әлемдегі гидроэнергетиканың 60%-ын құрайды. Орташа қысымда жұмыс істейтін соққы және реакция турбинасы ретінде жұмыс істейтін Фрэнсис турбинасы осьтік және радиалды ағын тұжырымдамаларын біріктіреді. Осылайша, турбина жоғары және төмен қысымды турбиналар арасындағы алшақтықты толтырады, тиімдірек дизайн жасайды және бүгінгі инженерлерге оны одан әрі жетілдіруге қиындық тудырады.
Нақтырақ айтқанда, Фрэнсис турбинасы спиральды корпус арқылы судың (қозғалатын) жүгірткі қалақтарына қарай ағынын басқаратын (статикалық) бағыттаушы қалақтарға ағып кетуі арқылы жұмыс істейді. Су жүгірткіні күштердің біріккен соққысы мен реакциясы арқылы айналуға мәжбүр етеді, ақырында жүгірткіден су ағынын сыртқы ортаға шығаратын тарту түтігі арқылы шығады.
Су турбинасының дизайнын қалай таңдауға болады?
Оңтайлы турбина дизайнын таңдау көбінесе бір нәрсеге байланысты болады; сізге қолжетімді қысым мөлшері мен ағын жылдамдығы. Қандай су қысымын пайдалануға болатынын анықтағаннан кейін, Фрэнсис турбинасы сияқты жабық «реакциялық турбинаның» дизайны немесе Пельтон турбинасы сияқты ашық «импульстік турбинаның» дизайны жақсырақ сәйкес келетінін шеше аласыз.
Су турбинасының схемасы
Соңында, сіз ұсынылған электр генераторының қажетті айналу жылдамдығын орната аласыз.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 15 шілде
