수중 터빈 러너: 유형 및 기술 사양

수차는 수력 발전 시스템의 핵심 구성 요소로, 흐르거나 떨어지는 물의 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 이 과정의 핵심은달리는 사람, 물의 흐름과 직접 상호 작용하는 터빈의 회전 부분입니다. 러너의 설계, 유형 및 기술 사양은 터빈의 효율, 작동 양정 범위 및 적용 시나리오를 결정하는 데 매우 중요합니다.

1. 수차 러너의 분류

수차 러너는 일반적으로 처리하는 물 흐름의 유형에 따라 세 가지 주요 범주로 분류됩니다.

A. 임펄스 러너

임펄스 터빈은 대기압 상태에서 러너 블레이드에 고속 워터젯을 분사하여 작동합니다. 이 러너는 다음과 같은 용도로 설계되었습니다.고수두, 저유량응용 프로그램.

• 펠튼 러너:

  • 구조: 바퀴의 주변에 장착된 숟가락 모양의 양동이.

  • 헤드 범위: 100~1800미터.

  • 속도: 회전 속도가 낮습니다. 종종 속도 증가기가 필요합니다.

  • 응용 프로그램: 산악 지역, 오프그리드 소규모 수력 발전.

B. 반응 러너

반동 터빈은 수압이 러너를 통과하면서 점진적으로 변하는 방식으로 작동합니다. 러너는 물에 잠겨 수압 하에서 작동합니다.

• 프랜시스 러너:

  • 구조: 안쪽으로 방사형과 축방향으로 움직이는 혼합 흐름입니다.

  • 헤드 범위: 20~300미터.

  • 능률: 높음, 일반적으로 90% 이상.

  • 응용 프로그램: 중형 수력 발전소에 널리 사용됩니다.

• 카플란 러너:

  • 구조: 조절 가능한 날개가 있는 축류 러너.

  • 헤드 범위: 2~30미터.

  • 특징: 조절 가능한 블레이드 덕분에 다양한 하중에서도 높은 효율성을 발휘합니다.

  • 응용 프로그램: 저수위, 고유량 하천 및 조수에 적용.

• 프로펠러 러너:

  • 구조: 카플란과 비슷하지만 고정된 칼날이 특징입니다.

  • 능률: 일정한 흐름 조건에서만 최적입니다.

  • 응용 프로그램: 흐름과 수위가 안정적인 소규모 수력발전소.

C. 다른 러너 유형

• 터고 러너:

  • 구조: 물줄기가 주자에게 비스듬히 닿습니다.

  • 헤드 범위: 50~250미터.

  • 이점: 펠톤보다 회전 속도가 빠르고 구조가 간단합니다.

  • 응용 프로그램: 중소형 수력 발전소.

• 크로스플로우 러너(Banki-Michell 터빈):

  • 구조: 물은 러너를 가로질러 두 번 흐릅니다.

  • 헤드 범위: 2~100미터.

  • 특징: 소규모 수력 발전과 가변 유량에 적합합니다.

  • 응용 프로그램: 오프그리드 시스템, 소규모 수력 발전.

2. 러너의 주요 기술 사양

최적의 성능을 보장하기 위해 다양한 유형의 주자는 기술적 매개변수에 주의 깊게 주의해야 합니다.

3. 선정 기준

엔지니어는 러너 유형을 선택할 때 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 헤드 앤 플로우: 충동이나 반응을 선택할지 여부를 결정합니다.

• 현장 조건: 강의 변동성, 퇴적물 부하량, 계절적 변화.

• 운영 유연성: 블레이드 조정이나 흐름 적응이 필요합니다.

• 비용 및 유지 관리: 펠톤이나 프로펠러 같은 간단한 러너는 유지 관리가 더 쉽습니다.

4. 미래 트렌드

전산 유체 역학(CFD)과 3D 금속 인쇄의 발전으로 터빈 러너 설계는 다음과 같이 발전하고 있습니다.

• 가변적인 흐름에서 더 높은 효율성

• 특정 현장 조건에 맞는 맞춤형 러너

• 가볍고 부식에 강한 블레이드를 위한 복합 소재 사용

결론

수력 터빈 러너는 수력 에너지 변환의 초석입니다. 적절한 러너 유형을 선택하고 기술 사양을 최적화함으로써 수력 발전소는 높은 효율, 긴 수명, 그리고 환경 영향 감소를 달성할 수 있습니다. 소규모 농촌 지역 전력 공급이든 대규모 계통 연계 발전소든, 러너는 수력 발전의 잠재력을 최대한 발휘하는 핵심 요소입니다.