Veleno prailginimo vamzdinių turbinų taikymo sritis ir scenarijai

Veleno prailginimo vamzdinė turbina, dažnai vadinama „S tipo“ vamzdine turbina, yra itin svarbi technologija mažo slėgio hidroenergijos gamybos srityje. Skirtingai nuo lemputės tipo turbinų, kuriose generatorius yra panardintame „lempute“ vandens kanale, veleno prailginimo konstrukcijoje turbinos velenas tęsiasi per išlenktą vandens kanalą iki išorinio generatoriaus. Ši konfigūracija suteikia aiškių pranašumų, susijusių su prieinamumu priežiūrai ir ekonomiškumu konkrečiomis hidraulinėmis sąlygomis.
Techninė taikymo sritis
Veleno prailginimo vamzdinių turbinų taikymo sritis pirmiausia apibrėžiama hidrauliniu slėgiu ir srauto greičiu. Jos suprojektuotos veikti ten, kur tradicinės vertikalios ašinės arba Francis turbinos būtų neefektyvios arba pernelyg brangios.
Hidraulinio slėgio diapazonas: Paprastai optimizuotas mažo slėgio aplinkoms nuo 2 iki 25 metrų. Kai kurie specializuoti modeliai gali šiek tiek išplėsti šį diapazoną, tačiau didžiausias efektyvumas paprastai pasiekiamas nuo 3 iki 15 m.
Srauto našumas: Šios turbinos yra suprojektuotos taip, kad galėtų apdoroti didelius, palyginti su jų dydžiu, išleidimo tūrius. Tiesioginis srauto kelias sumažina hidraulinius nuostolius, todėl jos idealiai tinka didelio srauto ir mažo slėgio vietoms.
Įrenginio galia: Paprastai naudojama mažo ir vidutinio masto hidroenergetikos projektuose, kurių įrenginių galia paprastai svyruoja nuo 50 kW iki 15 MW.
Taikymo scenarijai
A. Upių bėgių elektrinės
Dažniausias šachtų prailginimo įrenginių naudojimas vyksta upės nuotėkio projektuose lygumose arba didelių baseinų žemupio ruožuose. Kadangi šios upės turi minimalų vertikalų nuolydį, bet pastovų didelį vandens kiekį, horizontalus S tipo turbinos išdėstymas leidžia sukurti kompaktišką jėgos agregato konstrukciją ir sumažinti kasimo išlaidas.
B. Drėkinimo kanalai ir vandens taupymo projektai
Daugelyje didelio masto drėkinimo sistemų yra dideli kritimai tarp skirtingų kanalo aukščių. Šiuose „kritimuose“ dažnai įrengiamos veleno prailginimo vamzdinės turbinos, kad būtų atgauta energija, kuri kitu atveju būtų išsklaidyta. Paprasta jų konstrukcija leidžia jas integruoti į esamą kanalo infrastruktūrą, kuo mažiau sutrikdant vandens valdymo operacijas.
C. Senų stočių modernizavimas ir atnaujinimas
Senesnės hidroelektrinės, kuriose iš pradžių buvo naudojami vertikalaus ašinio srauto agregatai arba senstančios Francis turbinos, dažnai susiduria su mažėjančiu efektyvumu. Veleno prailginimo turbina puikiai tinka „reabilitacijos“ projektams. Dėl savo lankstaus išdėstymo ją dažnai galima įmontuoti į esamus senos stoties inžinerinius statinius, taip žymiai padidinant galią ir supaprastinant išorinio generatoriaus priežiūrą ateityje.
D. Potvynių ir atoslūgių energijos generavimas
Pakrantės zonose, kuriose potvynių ir atoslūgių svyravimai yra dideli, potvynių ir atoslūgių užtvarose gali būti naudojamos veleno prailginimo turbinos. Dėl jų gebėjimo atlaikyti didelius srautus ir apsaugoti generatorių (kuris laikomas už sūraus vandens kanalo ribų), jos yra patvaresnis pasirinkimas jūrinei aplinkai, palyginti su visiškai panardintais cilindriniais agregatais.
3. Įgyvendinimo pranašumai
Aukščiau aprašytais atvejais veleno prailginimo turbinos pasirinkimą lemia keli praktiniai privalumai:
Priežiūros paprastumas: Kadangi generatorius, pavarų dėžė (jei taikoma) ir sužadinimo sistema yra už vandens praėjimo ribų sausoje aplinkoje, įprastiniai patikrinimai ir remontas yra žymiai lengvesni ir saugesni.
Sumažintos civilinės inžinerijos išlaidos: horizontalus išdėstymas reikalauja mažiau gilių kasimo darbų, palyginti su vertikaliais įrenginiais, o tai ypač naudinga vietovėse, kuriose yra aukštas gruntinio vandens lygis arba kietos uolienos.
Didelis hidraulinis efektyvumas: supaprastintas vandens praėjimas (tik su nežymiu veleno prailginimo išlinkimu) lemia didelį hidraulinį efektyvumą ir puikų kavitacijos našumą.

Šachtos prailginimo vamzdinė turbina užima gyvybiškai svarbią nišą atsinaujinančiosios energijos srityje. Koncentruodamasi į 2–25 metrų aukščio diapazoną, ji yra ekonomiškai perspektyvus sprendimas energijos gamybai iš žemo slėgio upių, drėkinimo sistemų ir modernizavimo projektų. Kadangi pasaulinis dėmesys perkeliamas į decentralizuotą ir mažo masto atsinaujinančiąją energiją, tikimasi, kad S tipo įrenginių taikymas augs, nes tai bus patikima ir lengvai prižiūrima alternatyva sudėtingesnėms turbinų konfigūracijoms.