Vannturbinen er en turbomaskin i fluidmaskineriet. Så tidlig som rundt 100 f.Kr. ble prototypen på vannturbinen, vannhjulet, født. På den tiden var hovedfunksjonen å drive maskiner for kornforedling og vanning. Vannhjulet, som en mekanisk innretning som bruker vannstrøm som kraft, har utviklet seg til dagens vannturbin, og bruksområdet har også blitt utvidet. Så hvor brukes moderne vannturbiner hovedsakelig?
Turbiner brukes hovedsakelig i pumpekraftverk. Når belastningen på kraftsystemet er lavere enn grunnbelastningen, kan de brukes som en vannpumpe for å bruke overskuddskapasiteten til å pumpe vann fra nedstrøms reservoar til oppstrøms reservoar for å lagre energi i form av potensiell energi. Når systembelastningen er høyere enn grunnbelastningen, kan den brukes som en hydraulisk turbin for å generere elektrisitet for å regulere toppbelastninger. Derfor kan ikke et rent pumpekraftverk øke kraftsystemets effekt, men det kan forbedre driftsøkonomien til termiske kraftenheter og forbedre den totale effektiviteten til kraftsystemet. Siden 1950-tallet har pumpekraftverk blitt mye verdsatt og utviklet raskt i land over hele verden.
De fleste pumpeaggregatene som er utviklet i tidlig fase eller med høy vannhøyde, bruker tre-maskintypen, det vil si at de er satt sammen av en generatormotor, en vannturbin og en vannpumpe i serie. Fordelen er at turbinen og vannpumpen er designet separat, som hver kan ha høyere effektivitet, og enheten roterer i samme retning når den genererer elektrisitet og pumper vann, og kan raskt konvertere fra kraftproduksjon til pumping, eller fra pumping til kraftproduksjon. Samtidig kan turbinen brukes til å starte enheten. Ulempen er at kostnaden er høy og kraftverksinvesteringen er stor.
Bladene på løpehjulet til skråstrømspumpeturbinen kan roteres, og den har fortsatt god driftsytelse når vannsøylen og belastningen endres. På grunn av begrensninger i hydrauliske egenskaper og materialstyrke var nettohøyden imidlertid bare 136,2 meter tidlig på 1980-tallet. (Japans Takagen First Power Station). For høyere søyler kreves Francis-pumpeturbiner.
Pumpekraftverket har øvre og nedre reservoarer. Under forutsetning av å lagre den samme energien, kan økning av løftekraften redusere lagringskapasiteten, øke enhetens hastighet og redusere prosjektkostnadene. Derfor har kraftverket med høyt vanntrykk over 300 meter utviklet seg raskt. Francis-pumpeturbinen med verdens høyeste vanntrykk er installert i Baina Basta kraftverk i Jugoslavia. 10 år i drift. Siden det 20. århundre har vannkraftverk utviklet seg i retning av høye parametere og stor kapasitet. Med økningen av termisk kraftkapasitet i kraftsystemet og utviklingen av kjernekraft, for å løse problemet med rimelig toppregulering, i tillegg til kraftig utvikling eller utvidelse av storskala kraftverk i store vannsystemer, bygger land rundt om i verden aktivt pumpekraftverk, noe som resulterer i rask utvikling av pumpeturbiner.
Som en kraftmaskin som omdanner energien fra vannstrømmen til roterende mekanisk energi, er en vannkraftturbin en uunnværlig del av et vannkraftgeneratorsett. I dag blir problemet med miljøvern stadig mer alvorlig, og bruken og promoteringen av vannkraft, som bruker ren energi, øker. For å utnytte ulike hydrauliske ressurser fullt ut, har tidevann, vanlige elver med svært lavt fall og jevne bølger også fått bred oppmerksomhet, noe som har resultert i den raske utviklingen av rørformede turbiner og andre små enheter.
Publisert: 23. mars 2022
