Су турбиналарының жүгіргіштері: түрлері және техникалық сипаттамалары

Су турбиналары гидроэнергетикалық жүйелердегі негізгі компоненттер болып табылады, олар ағып жатқан немесе құлап жатқан судың энергиясын механикалық энергияға айналдырады. Бұл процестің негізінде... жатыр.жүгіруші, су ағынымен тікелей әрекеттесетін турбинаның айналмалы бөлігі. Жүгірткінің дизайны, түрі және техникалық сипаттамалары турбинаның тиімділігін, жұмыс қысымының диапазонын және қолдану сценарийлерін анықтауда өте маңызды.

1. Су турбинасының жүріс бөліктерінің жіктелуі

Су турбиналарының жұмысшылары әдетте су ағынының түріне байланысты үш негізгі санатқа бөлінеді:

A. Импульстік жүгірушілер

Импульстік турбиналар атмосфералық қысымда жүгіргіш қалақшаларына соғылатын жоғары жылдамдықты су ағындарымен жұмыс істейді. Бұл жүгіргіштер келесіге арналғанжоғары қысымды, төмен ағындықолданбалар.

• Пелтон жүгірушісі:

  • ҚұрылымДөңгелектің шетіне орнатылған қасық тәрізді шелектер.

  • Бас ауқымы: 100–1800 метр.

  • ЖылдамдықАйналу жылдамдығы төмен; көбінесе жылдамдықты арттырғыштарды қажет етеді.

  • ҚолданбаларТаулы аудандар, электр желісінен тыс микрогидроэнергетика.

B. Реакция жүгірушілері

Реакция турбиналары су қысымы жүріс жолынан өткен сайын біртіндеп өзгеріп отырады. Бұл жүріс жолдар суға батырылады және су қысымымен жұмыс істейді.

• Фрэнсис Раннер:

  • ҚұрылымІшке қарай радиалды және осьтік қозғалысы бар аралас ағын.

  • Бас ауқымы: 20–300 метр.

  • Тиімділік: Жоғары, әдетте 90%-дан жоғары.

  • ҚолданбаларОрташа қысымды гидростанцияларда кеңінен қолданылады.

• Каплан жүгірушісі:

  • ҚұрылымРеттелетін пышақтары бар осьтік ағынды жүгіргіш.

  • Бас ауқымы: 2–30 метр.

  • Ерекше өзгешеліктеріРеттелетін пышақтары әртүрлі жүктемелер кезінде жоғары тиімділікті қамтамасыз етеді.

  • ҚолданбаларТөменгі ағыстағы, жоғары ағынды өзендер және толқынды суларды қолдану.

• Пропеллер жүгірткісі:

  • ҚұрылымKaplan-ға ұқсас, бірақ бекітілген жүздермен.

  • ТиімділікТек тұрақты ағын жағдайында ғана оңтайлы.

  • ҚолданбаларТұрақты ағыны мен қысымы бар шағын гидроэлектростанциялар.

C. Басқа жүгірушілер түрлері

• Турго жүгірушісі:

  • ҚұрылымСу ағындары жүгіргішке бұрышпен соғылады.

  • Бас ауқымы: 50–250 метр.

  • АртықшылығыПелтонға қарағанда айналу жылдамдығы жоғары, құрылымы қарапайым.

  • ҚолданбаларШағын және орта гидроэлектростанциялар.

• Айқас ағынды жүгіргіш (Banki-Michell турбинасы):

  • ҚұрылымСу ағын арқылы көлденең бағытта екі рет ағады.

  • Бас ауқымы: 2–100 метр.

  • Ерекше өзгешеліктеріШағын гидроэнергетика және айнымалы ағын үшін жақсы.

  • ҚолданбаларЭлектр желісінен тыс жүйелер, шағын гидроэлектр станциялары.

2. Жүгірушілердің негізгі техникалық сипаттамалары

Әр түрлі жүгірушілер оңтайлы өнімділікті қамтамасыз ету үшін техникалық параметрлеріне мұқият назар аударуды қажет етеді:

3. Таңдау критерийлері

Жүгіруші түрін таңдағанда, инженерлер мыналарды ескеруі керек:

• Бас және ағынИмпульсті немесе реакцияны таңдау керектігін анықтайды.

• Сайт шарттарыӨзеннің өзгергіштігі, шөгінді жүктемесі, маусымдық өзгерістер.

• Операциялық икемділікПышақты реттеу немесе ағынды бейімдеу қажеттілігі.

• Құны және техникалық қызмет көрсетуPelton немесе Propeller сияқты қарапайым жүгіргіштерді күтіп ұстау оңайырақ.

4. Болашақ үрдістер

Есептеу сұйықтық динамикасы (CFD) және 3D металл басып шығару саласындағы жетістіктермен турбина жүгіргішінің дизайны келесі бағытта дамып келеді:

• Айнымалы ағындардағы жоғары тиімділік

• Белгілі бір учаске жағдайларына арналған арнайы жүгірушілер

• Жеңіл және коррозияға төзімді пышақтарға арналған композиттік материалдарды пайдалану

Қорытынды

Су турбинасының жүргіштері гидроэнергетика энергиясын түрлендірудің негізі болып табылады. Тиісті жүргіш түрін таңдау және оның техникалық параметрлерін оңтайландыру арқылы гидроэлектростанциялар жоғары тиімділікке, ұзақ қызмет ету мерзіміне және қоршаған ортаға әсерді азайтуға қол жеткізе алады. Шағын ауылдық электрлендіру немесе электр желісіне қосылған ірі станциялар үшін жүргіш гидроэнергетиканың толық әлеуетін ашудың кілті болып қала береді.