Vandens turbina yra tam tikra turbinos rūšis skysčių mechanizmuose. Jau apie 100 m. pr. Kr. atsirado vandens turbinos prototipas – vandens turbina. Tuo metu pagrindinė jos funkcija buvo varyti grūdų perdirbimo ir drėkinimo mašinas. Vandens turbina, kaip mechaninis įrenginys, varomas vandens srautu, išsivystė iki dabartinės vandens turbinos, o jos taikymo sritis taip pat išsiplėtė. Tai kur daugiausia naudojamos šiuolaikinės vandens turbinos?
Vandens turbina daugiausia naudojama 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 aukštesnio rezervuaro ir kauptų energiją potencialios energijos pavidalu; kai sistemos apkrova yra didesnė už bazinę apkrovą, ji gali būti naudojama kaip vandens turbina elektros energijai gaminti, siekiant reguliuoti didžiausią apkrovą. Todėl gryna hidroakumuliacinė elektrinė negali padidinti elektros energijos sistemos galios, bet 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.
Ankstyvosiose stadijose arba esant dideliam vandens slėgiui sukurti hidroakumuliaciniai įrenginiai dažniausiai naudoja trijų tipų mašinas, t. y. juos sudaro generatoriaus variklis, vandens turbina ir vandens siurblys, sujungti nuosekliai. Jų privalumas yra tas, kad vandens turbina ir vandens siurblys yra suprojektuoti atskirai, todėl jie gali pasižymėti dideliu efektyvumu, o įrenginio sukimosi kryptis generuojant ir pumpuojant yra ta pati, todėl juos galima greitai perjungti iš elektros energijos gamybos į pumpavimą arba iš pumpavimo į elektros energijos gamybą. Tuo pačiu metu turbina gali būti naudojama įrenginiui paleisti. Jų trūkumai yra didelė kaina ir didelės investicijos į elektrinę.
Pasvirusio srauto siurblio turbinos bėgelio mentės gali suktis ir vis tiek gerai veikti, kai keičiasi vandens slėgis ir apkrova. Tačiau dėl hidraulinių charakteristikų ir medžiagos stiprumo maksimalus vandens slėgis devintojo dešimtmečio pradžioje buvo tik 136,2 m (Kogen Nr. 1 elektrinė Japonijoje). Didesniems vandens slėgiams reikalingos Francis siurblių turbinos.
Hidraulinė elektrinė turi viršutinį ir apatinį rezervuarus. Kaupiant tą pačią energiją, padidinus slėgio slėgį, galima sumažinti kaupimo talpą, padidinti įrenginio greitį ir sumažinti projekto sąnaudas. Todėl sparčiai vystosi didelio slėgio energijos kaupimo elektrinės, kurių aukštis viršija 300 metrų. Jugoslavijoje, Beinabaštos elektrinėje, įrengta Francis siurblinė turbina su didžiausiu vandens slėgiu pasaulyje. Jos vieno įrenginio galia yra 315 MW, o turbinos vandens slėgis – 600,3 metro; Siurblio slėgis yra 623,1 m, o sukimosi greitis – 428,6 R/min. Ji buvo pradėta eksploatuoti 1977 m. Nuo XX amžiaus hidroelektrinės vystėsi siekiant aukštų parametrų ir didelio galingumo. Didėjant energetikos sistemos galiai ir vystantis branduolinei energetikai, siekiant išspręsti pagrįsto piko mažinimo problemą, viso pasaulio šalys aktyviai stato hidroakumuliacines elektrines, be to, energingai kuria arba plečia didelio masto elektrines pagrindinėse vandens sistemose. Todėl sparčiai vystėsi siurblinės turbinos.
Vandens turbina, kaip jėgos mašina, kuri vandens srauto energiją paverčia besisukančia mechanine energija, yra nepakeičiama vandens turbinų generatoriaus dalis. Šiais laikais aplinkos apsaugos problema tampa vis aktualesnė. Hidroenergija, energijos gamybos būdas, naudojantis švarią energiją, vis labiau taikoma ir populiarinama. Siekiant visapusiškai išnaudoti įvairius hidraulinius išteklius, potvyniai, žemo kritimo lygumos ir lygios bangos taip pat sulaukė didelio dėmesio, todėl sparčiai vystomos vamzdinės turbinos ir kiti maži įrenginiai.
Įrašo laikas: 2022 m. balandžio 6 d.
