Цэвэр эрчим хүчний салбарт усан цахилгаан станц нь сэргээгдэх шинж чанар, хямд өртөг, оргил ачааллыг тэнцвэржүүлэх хүчтэй чадварынхаа ачаар эрчим хүчний хувиргалтын чухал тулгуур багана болж байна. Гурван хавцлын далангийн аварга том турбинуудаас эхлээд уулархаг бүс нутагт жижиг усан цахилгаан станцуудын зөөлөн урсгал хүртэл турбины эргэлт нь үргэлж "усны потенциал энерги → механик энерги → цахилгаан энерги"-ээс энерги хувиргахтай хамт явагддаг. Усан цахилгаан станцын гол сэтгэл татам байдал нь усан цахилгаан станцын турбин-генераторын нэгжийн усны толгой болон урсгалын янз бүрийн нөхцөлд гайхалтай дасан зохицох чадварт оршино. Урвалын турбин болон импульсийн турбин зэрэг гол турбины төрлүүдийг нарийн хуулбарлах замаар энэхүү динамик үзүүлэнгийн загвар нь турбин болон усны урсгалын харилцан үйлчлэлийн өвөрмөц чадварыг харуулж байна. (1) Урвалын турбины загвар: Усны урсгал ба ирний хоорондох "тэмдэглэсэн" энергийн солилцоо Фрэнсис турбины загвар нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг "бүх талын" загвар юм. Энэхүү загвар нь Гурван хавцлын цахилгаан станцын 700МВт-ын нэгжийн гол бүтцийг 1:25 масштабаар хуулбарладаг. Гүйгч нь 30 см диаметртэй бөгөөд радиаль байрлалтай 13 урсгалтай ирнээс (оролтын өнцөг 15°, гаралтын өнцөг 20°) бүрдэнэ; гүйгчийг тойрон тохируулж болох чиглүүлэгч сэнснүүд (ABS хуванцар болон металл хүрээний нийлмэл материалаар хийгдсэн 24 сэнс) байрладаг бөгөөд чиглүүлэгч сэнсний нүхийг (0-30°) тохируулж болох "захирагч цагираг"-тай холбогдсон. Тунгалаг бүрхүүл нь цутгамал акрилаар хийгдсэн. Ус (микро насосоор ажилладаг эргэлтийн усны системээс) чиглүүлэгч сэнсний удирдлагаар бүх талаас сэнс рүү жигд урсаж, гүйгч ирэнд 20м/с урсгалын симуляцийн хурдаар нөлөөлж, гүйгчийг эргүүлэхэд хүргэдэг (150 эрг/мин, бодит төхөөрөмжийн 125 эрг/мин-тэй тохирч байна). Динамик үзүүлэнгийн гол цөм нь "тойрог усны хэрэглээ"-ний энерги хувиргалтад оршино: Чиглүүлэгч сэнсний нүхийг 20° болгож тохируулахад урсгал хэмжигч "симуляцийн урсгалын хурд 5л/с"-ийг харуулж, хурд хэмжигч 150 эрг/мин-д тогтворжиж, генераторын загвар нь 220В гарна. "Үерийн улиралд урсгал нэмэгдэх" (чиглүүлэгчийн сэнс бүрэн нээгдсэн)-ийг дуурайлган хийх үед турбины хурд 180 эрг/мин хүртэл нэмэгдэж, хүчдэл 240В хүртэл нэмэгддэг. Дэлгэц дээр нэгэн зэрэг "Францис турбинууд нь 50-700м усны толгойд тохиромжтой бөгөөд 95%-ийн үр ашгийг хүртэх боломжтой" гэж гарч ирдэг. Энэхүү загвар нь "турбиныг хөдөлгөдөг ирний хоёр талын даралтын зөрүү" гэсэн урвалын зарчмыг ойлгомжтой болгож, Францис турбинууд яагаад өндөр усны толгой болон өндөр урсгалын хурдтай үед илүүд үздэгийг төгс тайлбарладаг. Тэнхлэгийн урсгалын турбины загвар нь тогтмол болон тохируулж болох ирний төрлүүдийг хоёуланг нь багтаасан бага усны толгойд "тэнхлэгийн усны хэрэглээ"-ний давуу талыг харуулдаг. Тохируулж болох ирний загвар нь усны урсгалын нөхцөлд эргэлддэг 6 иртэй (микро серво мотороор удирддаг) 40 см диаметртэй ротортой бөгөөд ирний өнцгийн тохируулгын хүрээ -10°-аас +15° хооронд хэлбэлздэг. Чиглүүлэгчийн сэнс болон ротор нь коаксиаль байдлаар байрладаг бөгөөд ус нь ротор руу тэнхлэгийн дагуу урсдаг. Ир нь усны түлхэлт болон өөрийн эргэлтийн хосолсон нөлөөгөөр эргэлддэг. Загварын "усны толгойн тохируулга" интерактив функц нь өвөрмөц юм: Үзэгчид "усны толгой багатай 3-5м" (жишээ нь, тэгш талын гол)-ыг сонгоход ирний өнцгийг +15° болгож тохируулна (усны хүрэлцэх талбайг нэмэгдүүлнэ), чиглүүлэгчийн сэнсний нүх 30°, роторын хурд 60 эрг/мин байна; "дунд зэргийн усны толгой 10-30м" руу шилжихэд ирний өнцгийг 0° болгож тохируулна, хурд 100 эрг/мин хүртэл нэмэгдэж, дэлгэц дээр "Тэнхлэгийн урсгалын турбинууд нь өндөр урсгалын хурд болон бага усны толгойд 92%-ийн үр ашгийг хүртэж чадна" гэж гарч ирнэ. Тохируулж болох налуутай болон тогтмол налуутай турбинуудын харьцуулсан жишээ нь илүү их боловсролын ач холбогдолтой: Ижил урсгалын хурдтай үед тохируулж болох налуутай турбин нь ирний өнцгийг тохируулснаар тогтмол налуутай турбинаас 8-10% илүү үр ашгийг хүртдэг (үр ашгийн муруйг дэлгэц дээр бодит цаг хугацаанд харуулдаг), энэ нь "тохируулж болох налуутай турбинууд нь илүү өргөн хүрээний урсгалын хурдад дасан зохицох чадвартай" техникийн давуу талыг зөн совингоор харуулж байна. Энэхүү харьцуулалт нь усалгааны бүсэд жижиг усан цахилгаан станцын талаар заахад онцгой чухал ач холбогдолтой бөгөөд оюутнуудад "яагаад хөдөөгийн жижиг усан цахилгаан станцын төслүүдэд тэнхлэгийн урсгалын турбинуудыг ихэвчлэн ашигладаг болохыг" ойлгоход тусалдаг. Налуу урсгалын турбины загвар нь "толгойн дасан зохицох мастер" бөгөөд түүний гүйгч ирний тэнхлэг нь гол голтой 45° өнцгөөр (холимог урсгалтай ба тэнхлэгийн урсгалтай турбины хооронд) байрладаг. Загварын ирийг синхроноор (-5° -аас +25° хүртэл) тохируулж, чиглүүлэгч сэнс болон гүйгчийг хамтад нь тохируулж болно. Дууриамал толгой 40м-ээс 120м хүртэл нэмэгдэхэд ирний өнцөг нь автоматаар +25° -аас -5° хүртэл тохируулагдаж, гүйгч хурдыг 120 эрг/мин тогтвортой байлгаж, "толгойн 3 дахин их хэлбэлзэлтэй үед өндөр үр ашигтай" шинж чанарыг харуулдаг. Тунгалаг бүрхүүл нь өвөрмөц урсгалын замыг тодорхой ажиглах боломжийг олгодог бөгөөд дэлгэцэн дээрх үр ашгийн контурын зураг нь үзэгчдэд "холимог урсгалтай ба тэнхлэгийн урсгалтай турбинуудын хоорондох дасан зохицох чадварыг" ойлгоход тусалдаг.
(2) Импульсийн турбины загвар: Усны урсгал ба ирний "мөргөлдөөний төрлийн" энерги ялгаруулалт
Пелтон турбины загвар нь Швейцарийн Леонхард цахилгаан станцын сонгодог загварыг дуурайлган өндөр даралттай хэрэглээний "хүч чадлын аварга" юм. 12 аяга хэлбэртэй хувин (тус бүр нь 50 мл багтаамжтай, хром бүрсэн гуулинаар хийгдсэн) нь гүйлтийн эргэн тойронд (25 см диаметртэй) жигд тархсан; "цорго" (0.5 см диаметртэй) нь 360° эргэлддэг. Өндөр даралттай ус (поршенийн насосоор хангагдсан, 500-1000 м толгойг дуурайлган) нь хувингийн "хуваагч"-д яг нарийн цохилт өгч, усны кинетик энергийг эргэлдэгч гүйлтийн механик энерги болгон хувиргадаг өндөр хурдны тийрэлтэт урсгал (50 м/с) үүсгэдэг. Динамик үзүүлэнгийн онцлох үйл явдал бол "тийрэлтэт цохилт"-оор дамжуулан энерги дамжуулах явдал юм: Ганц цорго идэвхжихэд турбины дугуйнд цохилж буй усны тийрэлтэт нь мэдэгдэхүйц "урвалын хүч" (роторын агшин зуурын хурдатгал) үүсгэж, 300 эрг/мин хүрч, генераторын гаралтын чадал 500Вт-ыг дуурайлган үүсгэдэг. Хоёр цорго (тэгш хэмтэй байрлалтай)-тай үед хурд нь 580 эрг/мин хүртэл, чадал нь 980Вт хүртэл нэмэгддэг. Дэлгэц дээр "энэ төрлийн турбины үр ашиг нь усны өндөр даралттай үед 90% хүрч чаддаг бөгөөд ус нь бүрхүүлд ордоггүй тул тунадас ихтэй усанд тохиромжтой" гэж харуулдаг. Энэхүү загвар нь "кинетик энергийн дамжуулалт нь усны даралтаас хамаардаггүй, харин зөвхөн өндөр хурдны усны урсгалын нөлөөллөөс хамаардаг" гэсэн зарчмыг тодорхой харуулж байгаа бөгөөд энэ нь яагаад "100м-ээс дээш даралттай уулын усан цахилгаан станц"-д тохиромжтой болохыг төгс тайлбарлаж байна. Налуу цохилттой турбины загвар нь "ташуу тийрэлтэт цохилт"-ын уян хатан дасан зохицох чадварыг харуулж байгаа бөгөөд цорго нь турбины дугуйны хавтгайд 22.5° өнцөгтэй, ус нь хутгуур хэлбэртэй ир (18 ир)-д ташуу цохилт өгдөг. Интерактив функц нь үзэгчдэд цоргоны өнцгийг тохируулах боломжийг олгодог бөгөөд роторын хурдны өөрчлөлтийг ажигладаг - өнцөг нь 22.5°-аас хазайхад 10-15% буурдаг бөгөөд энэ нь өнцгийн нарийвчлал нь үр ашигт хэрхэн нөлөөлж байгааг харуулж байна. Энэ төрлийн загварыг ихэвчлэн "уулсын бүс дэх жижиг хэмжээний усан цахилгаан станц"-ыг дүрслэхэд ашигладаг бөгөөд "20-300м өндөртэй, урсгалын хурд багатай тархсан эрчим хүчний системд" тохиромжтой. Давхар цохилттой турбины загвар нь "усны ирийг хоёр удаа цохих" замаар эрчим хүчний хэрэглээг хамгийн их байлгадаг. Турбины дугуй нь хоёр давхар иртэй; эхний цохилтын дараа ус дугуйгаар дамжин доод давхаргад цохигддог. Тунгалаг дугуй нь үзэгчдэд "давхар цохилт"-ын замыг харах боломжийг олгодог. Дэлгэц дээр "давхар цохилтын дизайны үр ашиг арай бага (75-85%) боловч энгийн бүтэц, хямд өртөг нь хөдөөгийн бичил усан цахилгаан станцад тохиромжтой" гэж харуулдаг. Энэхүү загвар нь "энгийн загварт эрчим хүчний хэрэглээний мэргэн ухаан"-ыг ил тод болгодог. (3) Гидротурбины загваруудын тусгай төрлүүд: Онцгой нөхцөлд зориулсан шинэлэг загварууд
Чийдэнгийн турбины загвар нь нам даралтын усан цахилгаан станцуудад зориулсан "хавтгай профиль" шийдэл юм. Энэ нь "чийдэнгийн хэлбэртэй" бүтэцтэй бөгөөд генератор нь усны урсгалын замд чийдэнгийн хэлбэртэй бүрхүүл дотор байрладаг бөгөөд турбины ротор нь генераторын голд шууд холбогдсон (спираль бүрхүүлгүй). Ус нь төхөөрөмжөөр тэнхлэгийн дагуу урсдаг. 2-8 м-ийн толгойн өндрийг дуурайлган (жишээлбэл, далайн түрлэгийн цахилгаан станцууд) ротор (40 см диаметртэй, 8 муруй иртэй) 80 эрг/мин хурдтай эргэлддэг. Дэлгэц дээр "Чийдэнгийн турбинууд нь 88% хүртэл үр ашгийг бий болгож, голын ёроолын цахилгаан станцуудад тохиромжтой, барилгын инженерийн зардал багатай" гэж гарч ирнэ. Тунгалаг бүрхүүл нь "шулуун усны урсгал" шинж чанарыг тодорхой харуулж байгаа бөгөөд далайн түрлэг, усжуулалтын суваг гэх мэт нам даралтын хэрэглээнд өргөн хэрэглэгддэгийг тайлбарлаж байна. Далайн түрлэгийн турбины загвар нь хоёр чиглэлтэй цахилгаан үүсгүүрийг харуулдаг. Түүний роторын ир нь тэгш хэмтэй "S хэлбэртэй" загвартай бөгөөд ус зүүнээс баруун тийш эсвэл баруунаас зүүн тийш (60 эрг/мин) урсаж байгаагаас үл хамааран роторыг эргэлдэх боломжийг олгодог. Энэхүү загвар нь усны түвшин өсөж, буурч байгааг ашиглан харилцан урсгал үүсгэдэг "далайн түрлэгийн симуляцийн сав"-тай холбогдсон бөгөөд "далайн түрлэгийн үед цахилгаан үйлдвэрлэх → далайн түрлэг нам үед цахилгаан үйлдвэрлэх → далайн түрлэг нам үед унтрах" мөчлөгийг харуулдаг. Дэлгэц дээр "Далайн түрлэгийн турбинууд нь сарны таталцлыг ашигладаг, сэргээгдэх боломжтой бөгөөд урьдчилан таамаглах боломжтой" гэж гарч ирнэ. Энэхүү загвар нь "цэвэр энерги ба байгалийн хэмнэл"-ийн хоорондох синергийг нүдэнд харагдахуйц болгодог.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 9-р сарын 10
