Istnieje wiele rodzajów generatorów hydroelektrycznych. Dzisiaj szczegółowo omówię generatory hydroelektryczne o przepływie osiowym. Zastosowanie turbinowych generatorów przepływowych osiowych w ostatnich latach wiąże się głównie z rozwojem technologii wysokiego spadu i dużych gabarytów. Krajowe turbiny o przepływie osiowym dynamicznie się rozwijają. W elektrowni wodnej Gezhouba zbudowano dwie turbiny łopatkowe o przepływie osiowym. Jedna z nich ma średnicę 11,3 metra i jest obecnie największą turbiną tego typu na świecie. Oto zalety i wady turbin o przepływie osiowym.
Zalety turbiny przepływowej osiowej
W porównaniu z turbinami Francisa turbiny przepływowe osiowe mają następujące główne zalety:
1. Wysoka prędkość właściwa i dobre parametry energetyczne. Dzięki temu jej prędkość jednostkowa i przepływ jednostkowy są wyższe niż w przypadku turbiny Francisa. Przy tym samym ciśnieniu wody i wydajności, może ona znacznie zmniejszyć rozmiar zespołu turbiny, zmniejszyć jego masę i obniżyć zużycie materiałów, co czyni ją ekonomiczną.
2. Kształt i chropowatość powierzchni łopatki wirnika turbiny o przepływie osiowym z łatwością spełniają wymagania produkcyjne. Ponieważ łopatki turbiny o przepływie osiowym z łopatkami obrotowymi mogą się obracać, średnia sprawność jest wyższa niż w przypadku turbiny o przepływie mieszanym. Przy zmianie obciążenia i wysokości podnoszenia, sprawność nie zmienia się znacząco.
3. Łopatki wirnika turbiny łopatkowej o przepływie osiowym można zdemontować, co jest wygodne w produkcji i transporcie.
Dzięki temu turbina o przepływie osiowym może zachować stabilność w szerszym zakresie pracy, przy mniejszych wibracjach oraz wyższej sprawności i mocy. W zakresie niskich ciśnień niemal zastąpiła turbinę Francisa. W ostatnich dekadach nastąpił ogromny rozwój, zarówno pod względem wydajności pojedynczych jednostek, jak i wykorzystania ciśnienia wody, a jej zastosowanie jest również bardzo szerokie.
Wady turbiny przepływowej osiowej
Turbina przepływowa osiowa ma jednak również wady i ogranicza zakres jej zastosowania. Główne wady to:
1. Liczba łopatek jest niewielka, a urządzenie jest wspornikowe, przez co jego wytrzymałość jest słaba i nie nadaje się do stosowania w elektrowniach wodnych o średnim i dużym spadku ciśnienia.
2. Ze względu na dużą jednostkową wydajność przepływu i wysoką prędkość jednostkową, ma mniejszą wysokość ssania niż turbina Francisa przy tych samych warunkach ciśnienia, co skutkuje dużą głębokością wykopu pod fundament elektrowni i stosunkowo wysoką inwestycją.
W związku z powyższymi wadami turbin osiowych, w ich produkcji stosuje się nowe materiały o wysokiej wytrzymałości, zapobiegające kawitacji, a w konstrukcji poprawiono siłę łopatek, co pozwala na ciągłą poprawę wysokości podnoszenia turbin osiowych. Obecnie wysokość podnoszenia turbiny łopatkowej osiowej wynosi od 3 do 90 m i jest zbliżona do wysokości podnoszenia turbiny Francisa. Na przykład, maksymalna moc pojedynczego bloku zagranicznych turbin łopatkowych osiowych wynosi 181 700 kW, maksymalna wysokość podnoszenia wynosi 88 m, a średnica wirnika 10,3 m. Maksymalna moc pojedynczego bloku turbiny łopatkowej osiowej produkowanej w moim kraju wynosi 175 000 kW, maksymalna wysokość podnoszenia wynosi 78 m, a maksymalna średnica wirnika 11,3 m. Turbina osiowa ze stałym śmigłem ma stałe łopatki i prostą konstrukcję, ale nie może być dostosowana do elektrowni wodnych o dużych zmianach wysokości podnoszenia i obciążenia. Posiada stabilną wysokość podnoszenia i służy jako elektrownia podstawowa lub wieloblokowa, wielkoskalowa. Przy dużej sezonowej mocy możliwe jest również porównanie ekonomiczne. Można rozważyć tę opcję. Zakres wysokości podnoszenia wynosi 3–50 m. Turbiny łopatkowe o przepływie osiowym zazwyczaj wykorzystują urządzenia pionowe. Ich proces działania jest zasadniczo taki sam jak w turbinach Francisa. Różnica polega na tym, że przy zmianie obciążenia nie tylko reguluje obroty łopatek kierowniczych, ale również reguluje obroty łopatek wirnika, aby utrzymać wysoką sprawność.
Wcześniej przedstawiliśmy również turbiny Francisa. Wśród turbinogeneratorów nadal istnieje duża różnica między turbinami Francisa a turbinami o przepływie osiowym. Na przykład, konstrukcja wirników jest inna. Łopatki turbin Francisa są niemal równoległe do wału głównego, podczas gdy w turbinach o przepływie osiowym są one niemal prostopadłe do wału głównego.
Czas publikacji: 11-11-2021
