Vannturbiner er en type turbinmaskineri i fluidmaskineri. Prototypen på vannturbinen ble født så tidlig som rundt 100 f.Kr. På den tiden var hovedfunksjonen å drive maskiner for kornforedling og vanning. Vannturbiner, som en mekanisk innretning drevet av vannstrøm, har utviklet seg til dagens vannturbiner, og bruksområdet har også blitt utvidet. Hvor brukes da moderne vannturbiner hovedsakelig?
Vannturbinen brukes hovedsakelig i pumpekraftverk. Når belastningen på kraftsystemet er lavere enn grunnbelastningen, kan den brukes som en vannpumpe for å bruke overskuddskapasiteten til å pumpe vann fra nedstrøms reservoar til oppstrøms reservoar og lagre energi i form av potensiell energi. Når systembelastningen er høyere enn grunnbelastningen, kan den brukes som en vannturbin for å generere elektrisitet for å justere toppbelastningen. Derfor kan ikke rene pumpekraftverk øke kraftsystemets effekt, men de kan forbedre driftsøkonomien til termiske kraftenheter og forbedre den generelle effektiviteten til kraftsystemet. Siden 1950-tallet har pumpekraftverk blitt mye verdsatt og utviklet raskt over hele verden.
Pumpelagringsenheter som er utviklet i tidlig fase eller med høy vannhøyde, bruker stort sett tre maskintyper, det vil si at de er satt sammen av en generatormotor, vannturbin og vannpumpe i serie. Fordelen er at vannturbinen og vannpumpen er designet separat, noe som kan ha høy effektivitet, og enhetens rotasjonsretning er den samme ved generering og pumping, noe som raskt kan konverteres fra kraftproduksjon til pumping, eller fra pumping til kraftproduksjon. Samtidig kan turbinen brukes til å starte enheten. Ulempene er høye kostnader og store investeringer i kraftverk.
Bladene på den skråstilte pumpeturbinløperen kan rotere og fortsatt ha god driftsytelse når vannsøylen og belastningen endres. Imidlertid, begrenset av de hydrauliske egenskapene og materialstyrken, var den maksimale vannsøylen bare 136,2 m tidlig på 1980-tallet (Kogen nr. 1 kraftverk i Japan). For høyere vannsøyler er Francis-pumpeturbiner nødvendig.
Pumpekraftverket er utstyrt med øvre og nedre reservoarer. Under forutsetning av å lagre den samme energien kan økning av løftehøyden redusere lagringskapasiteten, øke enhetshastigheten og redusere prosjektkostnadene. Derfor utvikles kraftverk med høy løftehøyde over 300 meter raskt. Francis-pumpeturbinen med verdens høyeste vannsøyle er installert i Beinabashta kraftverk i Jugoslavia. Dens enhetseffekt er 315 MW, og vannsøylen til turbinen er 600,3 meter. Pumpen har et trykk på 623,1 m og en rotasjonshastighet på 428,6 o/min. Den ble satt i drift i 1977. Siden det 20. århundre har vannkraftverk utviklet seg mot høye parametere og stor kapasitet. Med økningen av brannkapasitet i kraftsystemet og utviklingen av kjernekraft, for å løse problemet med rimelig toppavskjæring, bygger land over hele verden aktivt pumpekraftverk i tillegg til kraftig utvikling eller utvidelse av storskala kraftverk i store vannsystemer. Derfor har pumpeturbiner utviklet seg raskt.
Som en kraftmaskin som omdanner energien i vannstrømmen til roterende mekanisk energi, er vannturbin en uunnværlig del av et vannturbingeneratorsett. I dag blir problemet med miljøvern stadig mer alvorlig. Vannkraft, en kraftproduksjonsmetode som bruker ren energi, blir stadig mer brukt og markedsført. For å utnytte ulike hydrauliske ressurser fullt ut, har tidevann, vanlige elver med lavt fall og jevne bølger også fått bred oppmerksomhet, noe som har ført til den raske utviklingen av rørformede turbiner og andre små enheter.
Publisert: 06.04.2022
