Turgo турбинасы - орташа қысымды қолдануға арналған импульстік типтегі су турбинасы, әдетте 15-тен 300 метрге дейінгі таза қысымдармен тиімді жұмыс істейді. 1919 жылы Эрик Крюдсон ойлап тауып, патенттеген Turgo Пельтон турбинасының жоғары меншікті жылдамдық нұсқасына нарықтық қажеттілікті қанағаттандыру үшін жасалған. Оның дизайны оған сол диаметрдегі Пельтон дөңгелегіне қарағанда жоғары ағын жылдамдығын өңдеуге мүмкіндік береді, бұл жоғары қуат шығынына әкеледі және көбінесе генераторға тікелей қосылуды қамтамасыз ету арқылы қымбат жылдамдықты арттыратын берілістерге қажеттілікті жояды.
Су ағындары шелектердің ортасынан соғылып, кері қарай ауытқитын Pelton дизайнынан айырмашылығы, Turgo ағыны ағын жазықтығына өткір бұрышпен (әдетте 22,5°) бағытталған. Су ағынның бір жағынан кіріп, қарама-қарсы жағынан шығады, бұл ағын мен кіретін ағын арасындағы кедергіні азайтады. Бұл тиімді ағын жолы жоғары меншікті жылдамдығы бар ағынмен бірге Turgo-ны ағынның үлкен ауытқулары бар жерлерге өте қолайлы етеді.
Негізгі компоненттер және дизайн
Turgo турбинасын өндіру тиімділігі мен беріктігін қамтамасыз ету үшін оның негізгі компоненттеріне дәл көзқарасты қажет етеді.
Жүгіруші
Функциясы және маңыздылығы: Жүргізгіш - турбинаның жүрегі, онда энергия судан механикалық айналуға ауысады. Оның дизайны турбинаның тиімділігіне тікелей әсер етеді.
Қалақша дизайны: Turgo жүгіргіштері күрделі 3D пішінді және 勺状 (sháo zhuàng – шелекке ұқсас) пішінді қалақшалармен жабдықталған. Қалақша беті судың тез және толық эвакуациялануын жеңілдету үшін, ағынмен тасымалданатын энергияны азайту үшін жасалған. Үлкен турбиналар үшін қалақшалардың жоғары гидравликалық өнімділік үшін аэродинамикалық көлденең қимасы (ұшақ қанаты сияқты) бар, бірақ бұл жоғары өндіріс дәлдігін талап етеді. Шығындарды азайту үшін кішірек немесе микротурбина қалақшалары кейде жарты шар тәрізді пішінде жасалады, оны өндіру тиімділікті аздап төмендетеді.
Құрылысы: Шығыңқы диск әдетте бірнеше жеке қалақшалардан жиналады. Құрылыстың кең таралған әдісі 2 мм қалыңдықтағы болат парақтан қалақшалар жасауды, көбінесе перфораторды пайдалануды, содан кейін кесуді және өңдеуді қамтиды. Содан кейін бұл қалақшалар жиналып, сыртқы қаптама (wài lún huán – сыртқы дөңгелек сақинасы) мен ішкі дөңгелек қалтасы (nèi lún gǔ – ішкі дөңгелек қалтасы) арасында дәнекерленеді. Сыртқы қаптама қалақшаларға беріктік береді және жел шығынын азайтуға көмектеседі.
Саптама және ағынды басқару
Саптаманың қызметі: Саптаманың қызметі - қысымды суды ағынды құбырдан жоғары жылдамдықты ағынға (shè liú -射流) айналдыру. Бұл көлденең қимасы біртіндеп кішірейіп, судың жылдамдығын арттыратын конус тәрізді түтік.
Ағынды реттеу: Турбинаның қуатын басқару үшін су ағынын реттеу қажет. Бұған саптаманың ішінде орналасқан, ағын диаметрін өзгерту үшін алға және артқа жылжитын найза клапаны (немесе ине клапаны) немесе қаламсаптағы қолмен басқару клапаны арқылы қол жеткізіледі. Сонымен қатар, ағынды дефлекторлар кенеттен жүктеме жоғалған жағдайда ағынды қозғалтқыштан тез бұру үшін қауіпсіздік шарасы ретінде қолданылады, бұл турбинаны шамадан тыс жылдамдықтан және қаламсапты кернеу қысымынан қорғайды.
Мойынтіректер мен корпус
Мойынтіректер: Мойынтіректер жинағы жүгірткіш пен генератор роторының жалпы салмағын көтеруі, осьтік тартуға төтеп беруі және жұмыс кезінде радиалды күштерді басқаруы керек. Микрогидро Turgo қондырғысының әдеттегі қондырғысы тарту роликті мойынтірегін де, бір қатарлы радиалды шарлы мойынтірегін де қамтуы мүмкін. Бұл мойынтіректер берік, уақытша бұрылыс жылдамдығын қоса алғанда, ең нашар жұмыс жағдайларына төтеп бере алатындай етіп жасалған.
Дәстүрлі өндіріс және дайындық
Болат шығыршықтар үшін дәстүрлі металл құю және дәл өңдеу кең таралған. Қалақтардың күрделі 3D пішіні, әсіресе тиімдірек аэродинамикалық профильдер үшін қажетті дәлдікке қол жеткізу үшін компьютерлік сандық басқару (CNC) фрезерлеуді қажет етеді. Жоғарыда айтылғандай, қарапайым микротурбиналар үшін қалақтарды қаңылтыр металдан штамптауға немесе тесуге, содан кейін дәнекерлеуге болады, бұл үнемді әдіс.
Турбинаның құрылымдық компоненттерін, мысалы, корпусты жасау көбінесе болат пластиналарды дәнекерлеуді қамтиды. Саптама және басқа ағынды басқару бөлшектері әдетте эрозияға төтеп беру үшін қола немесе тот баспайтын болат сияқты коррозияға төзімді металдардан өңделеді.
Заманауи және инновациялық әдістер
Жетілдірілген жобалау құралдары: Қазіргі заманғы өндіріс есептеу сұйықтық динамикасы (CFD) және басқа да сандық жобалау құралдарына қатты тәуелді. Бұл бағдарламалық жасақтама пакеттері инженерлерге кез келген физикалық прототипті құрастырмас бұрын энергияны максималды алу және тиімділік үшін пышақ геометриясын оңтайландыра отырып, жүгірткі арқылы су ағынын модельдеуге мүмкіндік береді.
Қосымша өндіріс (3D басып шығару): 3D басып шығару өндіріс үшін, әсіресе пикомасштабты Turgo турбиналары үшін немесе прототиптер жасау үшін қуатты құрал ретінде пайда болды. Зерттеулер 3D принтерлерді пайдаланып, толық Turgo турбина қалақтарын сәтті шығарды. Процесс мыналарды қамтиды:
Пышақты 3D модельдеу бағдарламалық жасақтамасында жобалау (мысалы, SolidWorks).
Дизайнды STL файлы ретінде экспорттау.
Баспаны кесу бағдарламалық жасақтамасымен (мысалы, Ultimaker Cura) дайындау, мұнда саптама жіпшесінің ағыны, толтыру тығыздығы, тірек құрылымдары және басып шығару температурасы сияқты маңызды параметрлер мұқият конфигурациялануы керек.
Басып шығаруды калибрленген 3D принтерде орындау.
Бұл әдіс күрделі бөлшектерді тез және үнемді өндіруге мүмкіндік береді, бұл оны шағын көлемді қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.
Өнімділік және артықшылықтар
Дұрыс жасалған кезде, Turgo турбиналары бірнеше маңызды артықшылықтарды ұсынады:
Тиімділік: Жақсы жасалған Turgo турбинасы жоғары тиімділікке қол жеткізе алады. Жұмыс блоктары әдетте шамамен 87%-ға жетеді, ал кейбір зертханалық сынақтар 90%-ға дейінгі шыңдарды көрсетеді. Пико масштабты турбиналар әлі де 80%-дан астам тиімділікке қол жеткізе алады.
Беріктігі және техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді: Turgo турбинасы қарапайым және берік конструкциясымен танымал, бұл техникалық қызмет көрсету талаптарын минималды етеді. Оның дизайны, әсіресе бұрышты ағынды жол, басқа турбиналармен салыстырғанда құм немесе шлам сияқты абразивті материалдардан өнімділіктің төмендеуіне әкеледі, себебі тозу қалақ беттеріне біркелкі таралады.
Пайдалану икемділігі: Turgo-ның негізгі артықшылығы - оның ағын жылдамдығының кең ауқымында жоғары тиімділікті сақтау қабілеті. Бұл оны су ағыны айтарлықтай өзгеруі мүмкін өзен ағысы бар гидроэлектр станциялары үшін ерекше қолайлы етеді. Төмен ағындарда өнімділігі күрт төмендеуі мүмкін Francis турбиналарынан айырмашылығы, Turgo тиімді түрде қуат өндіруді жалғастыруда.
Турго турбинасын өндірудегі болашақ үрдістер озық модельдеу арқылы жобалауды оңтайландыруды жалғастыруға және прототиптеу мен соңғы бөлшектерді өндіру үшін аддитивті өндірісті кеңінен енгізуге бағытталған. Әртүрлі басылымдар мен академиялық еңбектерде көрсетілгендей, зерттеу және әзірлеу жұмыстары жалғасқан сайын, біз бұл әмбебап гидроэнергетикалық машиналардың өнімділігі мен үнемділігінің одан әрі жақсаруын күте аламыз.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 17 қараша
