Vandens turbinų bėgikai: tipai ir techninės specifikacijos

Vandens turbinos yra pagrindiniai hidroenergetikos sistemų komponentai, paverčiantys tekančio arba krintančio vandens energiją mechanine energija. Šio proceso centre yrabėgikas, besisukanti turbinos dalis, kuri tiesiogiai sąveikauja su vandens srautu. Važiuoklės konstrukcija, tipas ir techninės specifikacijos yra labai svarbios nustatant turbinos efektyvumą, darbinį slėgio diapazoną ir taikymo scenarijus.

1. Vandens turbinų bėgių klasifikacija

Vandens turbinų bėgiai paprastai skirstomi į tris pagrindines kategorijas pagal vandens srauto tipą, kurį jie valdo:

A. Impulsiniai bėgikai

Impulsinės turbinos veikia didelio greičio vandens srovėmis, kurios atmosferos slėgyje trenkia į bėgelių mentes. Šie bėgeliai yra skirtididelis slėgis, mažas srautasparaiškos.

• Peltono bėgikas:

  • StruktūraŠaukšto formos kibirai, pritvirtinti prie rato periferijos.

  • Galvos diapazonas100–1800 metrų.

  • GreitisMažas sukimosi greitis; dažnai reikia greičio didinimo.

  • ParaiškosKalnuotos vietovės, neprisijungusios prie tinklų mikrohidroenergija.

B. Reakcijos bėgikai

Reakcijos turbinos veikia, kai vandens slėgis palaipsniui kinta jam tekant per tekantį vamzdį. Šie vamzdeliai yra panardinti ir veikia esant vandens slėgiui.

• Francis Runner:

  • StruktūraMišrus srautas su į vidų nukreiptu radialiniu ir ašiniu judėjimu.

  • Galvos diapazonas: 20–300 metrų.

  • EfektyvumasAukštas, paprastai virš 90 %.

  • ParaiškosPlačiai naudojamas vidutinio slėgio hidroelektrinėse.

• Kaplano bėgikas:

  • StruktūraAšinio srauto bėgelis su reguliuojamomis mentėmis.

  • Galvos diapazonas2–30 metrų.

  • SavybėsReguliuojami peiliai užtikrina didelį efektyvumą esant kintančioms apkrovoms.

  • ParaiškosŽemo slėgio, didelio srauto upės ir potvynių bei atoslūgių taikymas.

• Propelerio bėgikas:

  • StruktūraPanašus į Kaplaną, bet su fiksuotais ašmenimis.

  • EfektyvumasOptimalus tik esant pastoviam srautui.

  • ParaiškosMažos hidroelektrinės su stabiliu srautu ir slėgiu.

C. Kiti bėgikų tipai

• Turgo bėgikas:

  • StruktūraVandens srovės trenkia į bėgiką kampu.

  • Galvos diapazonas: 50–250 metrų.

  • PrivalumasDidesnis sukimosi greitis nei Peltono, paprastesnė konstrukcija.

  • ParaiškosMažos ir vidutinės hidroelektrinės.

• Kryžminio srauto bėgelis (Banki-Michell turbina):

  • StruktūraVanduo teka per bėgelį skersai, du kartus.

  • Galvos diapazonas: 2–100 metrų.

  • SavybėsTinka mažoms hidroelektrinėms ir kintamam srautui.

  • ParaiškosAutonominės sistemos, mini hidroelektrinės.

2. Pagrindinės bėgikų techninės specifikacijos

Skirtingų tipų bėgikams reikia atidžiai stebėti jų techninius parametrus, kad būtų užtikrintas optimalus našumas:

3. Atrankos kriterijai

Renkantis bėgelio tipą, inžinieriai turi atsižvelgti į:

• Slėgis ir srautas: Nustato, ar pasirinkti impulsą, ar reakciją.

• Vietos sąlygosUpės kintamumas, nuosėdų kiekis, sezoniniai pokyčiai.

• Veiklos lankstumasReikia reguliuoti menčių kryptį arba pritaikyti srautą.

• Kaina ir priežiūraPaprastesnius bėgikus, tokius kaip „Pelton“ ar „Propeller“, lengviau prižiūrėti.

4. Ateities tendencijos

Tobulėjant skaičiuojamųjų skysčių dinamikai (CFD) ir 3D metalo spausdinimui, turbinų važiuoklių konstrukcija vystosi taip:

• Didesnis efektyvumas esant kintamiems srautams

• Individualiai pritaikyti bėgiai konkrečioms vietos sąlygoms

• Kompozitinių medžiagų naudojimas lengvesniems ir atsparesniems korozijai peiliams

Išvada

Vandens turbinų vamzdynai yra hidroenergijos energijos konversijos kertinis akmuo. Pasirinkus tinkamą vamzdyno tipą ir optimizavus jo techninius parametrus, hidroelektrinės gali pasiekti didelį efektyvumą, ilgą tarnavimo laiką ir mažesnį poveikį aplinkai. Nesvarbu, ar tai būtų mažo masto kaimo elektrifikavimas, ar didelės prie tinklo prijungtos elektrinės, vamzdynas išlieka raktu į visą hidroenergijos potencialą.