Er zijn vele soorten waterkrachtcentrales. Vandaag zal ik de axiale waterkrachtcentrales in detail introduceren. De toepassing van axiale turbines in de afgelopen jaren is vooral te danken aan de ontwikkeling van turbines met een hoge opvoerhoogte en grote afmetingen. Binnenlandse axiale turbines ontwikkelen zich snel. De twee axiale schoepenturbines met schoepenaandrijving die in de waterkrachtcentrale van Gezhouba zijn geïnstalleerd, zijn inmiddels gebouwd. Eén ervan heeft een diameter van 11,3 meter en is momenteel de grootste in zijn soort ter wereld. Hier zijn de voor- en nadelen van axiale turbines.
Voordelen van axiale stromingsturbines
Vergeleken met Francis-turbines hebben axiale stromingsturbines de volgende belangrijke voordelen:
1. Hoge specifieke snelheid en goede energiekarakteristieken. Hierdoor zijn de snelheid en het debiet hoger dan die van een Francis-turbine. Onder dezelfde waterdruk en opbrengstomstandigheden kan de grootte van de turbinegenerator aanzienlijk worden verkleind, het gewicht van de unit worden verlaagd en het materiaalverbruik worden bespaard, waardoor de turbine economisch rendabel is.
2. De oppervlaktevorm en oppervlakteruwheid van het schoepenrad van de axiale turbine voldoen ruimschoots aan de productie-eisen. Omdat de schoepen van de axiale turbine met roterende schoepenrad kunnen roteren, is het gemiddelde rendement hoger dan dat van de turbine met gemengde stroming. Bij verandering van belasting en waterdruk verandert het rendement nauwelijks.
3. De schoepen van de axiale schoepenturbine kunnen worden gedemonteerd, wat handig is voor de productie en het transport.
Daardoor kan de axiale turbine stabiel blijven in een groter werkbereik, met minder trillingen en een hogere efficiëntie en output. Bij lage opvoerhoogtes heeft deze turbine de Francis-turbine bijna vervangen. De afgelopen decennia heeft er een sterke ontwikkeling plaatsgevonden, zowel wat betreft de capaciteit van de afzonderlijke turbines als het gebruik van wateropvoerhoogte, en de toepassing ervan is ook zeer breed.
Nadelen van een axiale stromingsturbine
De axiale turbine heeft echter ook tekortkomingen en beperkt het toepassingsgebied. De belangrijkste tekortkomingen zijn:
1. Het aantal bladen is klein en de constructie is cantilever, waardoor de sterkte gering is en het niet geschikt is voor gebruik in waterkrachtcentrales met een gemiddelde of grote opvoerhoogte.
2. Door het grote debiet en de hoge snelheid is de aanzuighoogte kleiner dan bij een Francis-turbine onder dezelfde opvoerhoogte. Dit vereist een grote graafdiepte voor de fundering van de energiecentrale en een relatief hoge investering.
Vanwege de bovengenoemde tekortkomingen van axiale turbines worden bij de productie van turbines hoogwaardige, anticavitatiematerialen gebruikt en wordt de kracht van de schoepen verbeterd. Dit resulteert in een continu verbeterde opvoerhoogte. De opvoerhoogte van de axiale schoepenradturbine bedraagt momenteel 3 tot 90 m en is vergelijkbaar met die van de Francis-turbine. Het maximale vermogen van een enkele turbine van een buitenlandse axiale schoepenradturbine is bijvoorbeeld 181.700 kW, de maximale wateropvoerhoogte is 88 m en de diameter van de turbinegeleider is 10,3 m. Het maximale vermogen van een enkele turbine van een axiale schoepenradturbine die in mijn land wordt geproduceerd, is 175.000 kW, de maximale wateropvoerhoogte is 78 m en de maximale diameter van de turbinegeleider is 11,3 m. De axiale schoepenradturbine met vaste schroef heeft vaste schoepen en een eenvoudige constructie, maar is niet geschikt voor waterkrachtcentrales met grote veranderingen in wateropvoerhoogte en belasting. De turbine heeft een stabiele waterdruk en dient als basislast- of grootschalige elektriciteitscentrale met meerdere units. Wanneer er voldoende seizoensenergie beschikbaar is, is een economische vergelijking ook mogelijk. Dit kan worden overwogen. Het bereik van de opvoerhoogte is 3-50 m. Axiale schoepenturbines maken over het algemeen gebruik van verticale elementen. Het werkproces is in principe hetzelfde als dat van Francis-turbines. Het verschil is dat bij een veranderende belasting niet alleen de rotatie van de leischoepen wordt geregeld, maar ook de rotatie van de rotorbladen om een hoge efficiëntie te behouden.
Eerder introduceerden we ook Francis-turbines. Bij de turbinegeneratoren is er nog steeds een groot verschil tussen Francis-turbines en axiale turbines. Zo is de structuur van hun rotorbladen anders. De bladen van Francis-turbines staan vrijwel parallel aan de hoofdas, terwijl die van axiale turbines vrijwel loodrecht op de hoofdas staan.
Plaatsingstijd: 11-11-2021
