Vandens turbina yra skysčių mašinų turbininis mechanizmas. Maždaug 100 m. pr. Kr. gimė vandens turbinos prototipas – vandens ratas. Tuo metu pagrindinė jos funkcija buvo varyti grūdų perdirbimo ir drėkinimo mašinas. Vandens ratas, kaip mechaninis įtaisas, naudojantis vandens srautą kaip energiją, išsivystė į dabartinę vandens turbiną, o jo taikymo sritis taip pat išsiplėtė. Taigi, kur daugiausia naudojamos šiuolaikinės vandens turbinos?
Turbinos daugiausia naudojamos hidroakumuliacinėse elektrinėse. Kai elektros energijos sistemos apkrova yra mažesnė už bazinę apkrovą, ji gali būti naudojama kaip vandens siurblys, kad panaudotų perteklinę elektros energijos gamybos galią vandeniui pumpuoti iš žemesnio rezervuaro į aukštesnįjį rezervuarą, kad būtų kaupiama energija potencialios energijos pavidalu; kai sistemos apkrova yra didesnė už bazinę apkrovą, ji gali būti naudojama kaip hidraulinė turbina, gaminanti elektros energiją pikinėms apkrovoms reguliuoti. Todėl gryna hidroakumuliacinė elektrinė negali padidinti elektros energijos sistemos galios, tačiau gali pagerinti šiluminės energijos gamybos įrenginių eksploatavimo ekonomiškumą ir bendrą elektros energijos sistemos efektyvumą. Nuo šeštojo dešimtmečio hidroakumuliacinės elektrinės buvo plačiai vertinamos ir sparčiai plėtojamos visame pasaulyje.
Dauguma ankstyvosiose stadijose arba esant dideliam vandens slėgiui sukurtų hidroakumuliacinių įrenginių yra trijų mašinų tipo, t. y. juos sudaro generatoriaus variklis, vandens turbina ir vandens siurblys, sujungti nuosekliai. Jų privalumas yra tas, kad turbina ir vandens siurblys yra suprojektuoti atskirai, todėl kiekvienas gali turėti didesnį efektyvumą, o įrenginys sukasi ta pačia kryptimi, kai gamina elektrą ir pumpuoja vandenį, ir gali greitai pereiti nuo elektros energijos gamybos prie pumpavimo arba nuo pumpavimo prie elektros energijos gamybos. Tuo pačiu metu turbina gali būti naudojama įrenginiui paleisti. Jų trūkumas yra didelės išlaidos ir didelės investicijos į elektrinę.
Įstrižojo srauto siurblio turbinos važiuoklės mentės gali suktis, todėl ji vis dar gerai veikia, kai keičiasi vandens slėgis ir apkrova. Tačiau dėl ribotų hidraulinių charakteristikų ir medžiagos stiprumo devintojo dešimtmečio pradžioje jos grynasis slėgis tesiekė 136,2 metro (Japonijos Takageno pirmoji elektrinė). Didesniems slėgiams reikalingos Francis siurblio turbinos.
Hidraulinė elektrinė turi viršutinį ir apatinį rezervuarus. Kaupiant tą pačią energiją, padidinus kėlimo jėgą, galima sumažinti kaupimo talpą, padidinti įrenginio greitį ir sumažinti projekto sąnaudas. Todėl sparčiai vystėsi didelio slėgio energijos kaupimo elektrinė, kurios aukštis viršija 300 metrų. Jugoslavijoje, Baina Basta elektrinėje, įrengtas Francis siurblinės-turbinos modelis su didžiausiu vandens slėgiu pasaulyje. Pradėjus eksploatuoti, nuo XX amžiaus hidroelektrinės vystėsi aukštų parametrų ir didelės galios kryptimi. Didėjant šiluminės galios kiekiui energetikos sistemoje ir vystantis branduolinei energijai, siekiant išspręsti pagrįsto piko reguliavimo problemą, be to, kad aktyviai kuriamos ar plečiamos didelio masto elektrinės pagrindinėse vandens sistemose, viso pasaulio šalys aktyviai stato hidroakumuliacines elektrines, todėl sparčiai vystomos siurblinės-turbinos.
Hidroturbina, kaip jėgos mašina, vandens tėkmės energiją paverčianti besisukančia mechanine energija, yra nepakeičiama hidrogeneratoriaus agregato dalis. Šiais laikais aplinkos apsaugos problema tampa vis aktualesnė, todėl vis dažniau naudojama ir skatinama naudoti švarią energiją naudojanti hidroenergija. Siekiant visapusiškai išnaudoti įvairius hidraulinius išteklius, didelį dėmesį sulaukė ir potvyniai, labai mažo kritimo lygumos upės ir lygios bangos, todėl sparčiai vystomos vamzdinės turbinos ir kiti maži agregatai.
Įrašo laikas: 2022 m. kovo 23 d.
