Pelari Turbin Air: Jenis dan Spesifikasi Teknikal

Turbin air adalah komponen utama dalam sistem kuasa hidro, menukar tenaga air yang mengalir atau jatuh kepada tenaga mekanikal. Di tengah-tengah proses ini terletakpelari, bahagian berputar turbin yang berinteraksi secara langsung dengan aliran air. Reka bentuk, jenis dan spesifikasi teknikal pelari adalah penting dalam menentukan kecekapan turbin, julat kepala operasi dan senario aplikasi.

1. Klasifikasi Pelari Turbin Air

Pelari turbin air secara amnya dikelaskan kepada tiga kategori utama berdasarkan jenis aliran air yang dikendalikannya:

A. Pelari Impuls

Turbin impuls beroperasi dengan pancutan air berkelajuan tinggi yang memukul bilah pelari dalam tekanan atmosfera. Pelari ini direka untukkepala tinggi, aliran rendahaplikasi.

• Pelari Pelton:

  • Struktur: Baldi berbentuk sudu yang dipasang pada pinggir roda.

  • Julat Kepala: 100–1800 meter.

  • Kelajuan: Kelajuan putaran rendah; selalunya memerlukan peningkatan kelajuan.

  • Aplikasi: Kawasan pergunungan, kuasa mikro hidro luar grid.

B. Pelari Reaksi

Turbin tindak balas berfungsi dengan tekanan air berubah secara beransur-ansur apabila ia melalui pelari. Pelari ini tenggelam dan beroperasi di bawah tekanan air.

• Francis Runner:

  • Struktur: Aliran bercampur dengan pergerakan jejari dan paksi ke dalam.

  • Julat Kepala: 20–300 meter.

  • Kecekapan: Tinggi, biasanya melebihi 90%.

  • Aplikasi: Digunakan secara meluas dalam stesen hidro kepala sederhana.

• Pelari Kaplan:

  • Struktur: Pelari aliran paksi dengan bilah boleh laras.

  • Julat Kepala: 2–30 meter.

  • Ciri-ciri: Bilah boleh laras membolehkan kecekapan tinggi di bawah beban yang berbeza-beza.

  • Aplikasi: Sungai berkepala rendah, aliran tinggi dan aplikasi pasang surut.

• Pelari baling-baling:

  • Struktur: Sama seperti Kaplan tetapi dengan bilah tetap.

  • Kecekapan: Optimum hanya dalam keadaan aliran malar.

  • Aplikasi: Tapak hidro kecil dengan aliran dan kepala yang stabil.

C. Jenis Pelari Lain

• Pelari Turgo:

  • Struktur: Pancutan air menyerang pelari secara bersudut.

  • Julat Kepala: 50–250 meter.

  • Kelebihan: Kelajuan putaran lebih tinggi daripada Pelton, pembinaan lebih mudah.

  • Aplikasi: Stesen janakuasa hidro kecil hingga sederhana.

• Pelari Rentas Aliran (Turbin Banki-Michell):

  • Struktur: Air mengalir melalui pelari secara melintang, dua kali.

  • Julat Kepala: 2–100 meter.

  • Ciri-ciri: Baik untuk kuasa hidro kecil dan aliran berubah-ubah.

  • Aplikasi: Sistem luar grid, hidro mini.

2. Spesifikasi Teknikal Utama Pelari

Jenis pelari yang berbeza memerlukan perhatian yang teliti terhadap parameter teknikal mereka untuk memastikan prestasi optimum:

3. Kriteria Pemilihan

Apabila memilih jenis pelari, jurutera mesti mempertimbangkan:

• Ketua dan Aliran: Menentukan sama ada untuk memilih impuls atau tindak balas.

• Syarat Tapak: Kebolehubahan sungai, beban sedimen, perubahan musim.

• Fleksibiliti Operasi: Perlu untuk pelarasan bilah atau penyesuaian aliran.

• Kos dan Penyelenggaraan: Pelari yang lebih ringkas seperti Pelton atau Propeller lebih mudah diselenggara.

4. Aliran Masa Depan

Dengan kemajuan dalam dinamik bendalir pengiraan (CFD) dan percetakan logam 3D, reka bentuk pelari turbin berkembang ke arah:

• Kecekapan yang lebih tinggi dalam aliran berubah-ubah

• Pelari tersuai untuk keadaan tapak tertentu

• Penggunaan bahan komposit untuk bilah yang lebih ringan dan tahan karat

Kesimpulan

Pelari turbin air adalah asas penukaran tenaga hidro. Dengan memilih jenis pelari yang sesuai dan mengoptimumkan parameter teknikalnya, loji kuasa hidro boleh mencapai kecekapan tinggi, hayat perkhidmatan yang panjang, dan mengurangkan kesan alam sekitar. Sama ada untuk elektrifikasi luar bandar berskala kecil atau loji besar yang disambungkan dengan grid, pelari kekal sebagai kunci untuk membuka potensi penuh kuasa hidro.