Turbina wodna jest maszyną turbinową w maszynerii płynnej. Już około 100 r. p.n.e. narodził się prototyp turbiny wodnej, koło wodne. W tamtym czasie główną funkcją było napędzanie maszyn do przetwarzania zboża i nawadniania. Koło wodne, jako urządzenie mechaniczne wykorzystujące przepływ wody jako siłę, rozwinęło się w obecną turbinę wodną, a zakres jego zastosowań również został rozszerzony. Gdzie więc głównie stosuje się nowoczesne turbiny wodne?
Turbiny są głównie używane w elektrowniach szczytowo-pompowych. Gdy obciążenie systemu energetycznego jest niższe od obciążenia podstawowego, może być używana jako pompa wodna, aby wykorzystać nadmiarową moc wytwórczą do pompowania wody ze zbiornika dolnego do zbiornika górnego w celu magazynowania energii w postaci energii potencjalnej; gdy obciążenie systemu jest wyższe od obciążenia podstawowego, może być używana jako turbina hydrauliczna, wytwarzająca energię elektryczną w celu regulacji obciążeń szczytowych. Dlatego czysta elektrownia szczytowo-pompowa nie może zwiększyć mocy systemu energetycznego, ale może poprawić ekonomikę eksploatacji jednostek generujących energię cieplną i poprawić ogólną wydajność systemu energetycznego. Od lat 50. XX wieku jednostki szczytowo-pompowe są szeroko cenione i szybko rozwijane w krajach na całym świecie.
Większość jednostek magazynowania szczytowego opracowanych na wczesnym etapie lub z wysokim ciśnieniem wody przyjmuje typ trójmaszynowy, to znaczy, że składają się z silnika generatora, turbiny wodnej i pompy wodnej połączonych szeregowo. Ich zaletą jest to, że turbina i pompa wodna są zaprojektowane oddzielnie, co może mieć wyższą wydajność, a jednostka obraca się w tym samym kierunku podczas wytwarzania energii elektrycznej i pompowania wody, i może szybko przejść z wytwarzania energii na pompowanie lub z pompowania na wytwarzanie energii. Jednocześnie turbina może być używana do uruchamiania jednostki. Jej wadą jest to, że jest wysoka, a inwestycja w elektrownię jest duża.
Łopatki wirnika turbiny pompy o przepływie skośnym można obracać, a mimo to ma ona dobrą wydajność roboczą, gdy zmienia się wysokość ciśnienia wody i obciążenie. Jednak ze względu na ograniczenia charakterystyki hydraulicznej i wytrzymałości materiału, na początku lat 80. jej wysokość netto wynosiła zaledwie 136,2 metra. (Pierwsza elektrownia Takagen w Japonii). W przypadku wyższych wysokości ciśnienia wymagane są turbiny pompowe Francisa.
Elektrownia szczytowo-pompowa ma zbiorniki górne i dolne. W warunkach magazynowania tej samej energii zwiększenie podnoszenia może zmniejszyć pojemność magazynową, zwiększyć prędkość jednostki i obniżyć koszty projektu. Dlatego elektrownia magazynowa o wysokim ciśnieniu powyżej 300 metrów rozwijała się szybko. Pompa-turbina Francisa o najwyższym ciśnieniu wody na świecie została zainstalowana w elektrowni Baina Basta w Jugosławii. roku eksploatacji. Od XX wieku jednostki hydroenergetyczne rozwijają się w kierunku wysokich parametrów i dużej mocy. Wraz ze wzrostem mocy cieplnej w systemie energetycznym i rozwojem energetyki jądrowej, w celu rozwiązania problemu rozsądnej regulacji szczytowej, oprócz energicznego rozwoju lub rozbudowy elektrowni wielkoskalowych w głównych systemach wodnych, kraje na całym świecie aktywnie budują elektrownie szczytowo-pompowe, co skutkuje szybkim rozwojem pomp-turbin.
Jako maszyna energetyczna, która zamienia energię przepływu wody na energię mechaniczną wirującą, turbina wodna jest niezbędną częścią zestawu hydrogeneratora. Obecnie problem ochrony środowiska staje się coraz poważniejszy, a zastosowanie i promocja energii wodnej, która wykorzystuje czystą energię, wzrasta. Aby w pełni wykorzystać różne zasoby hydrauliczne, pływy, rzeki równinne o bardzo niskim spadku, a nawet fale również przyciągnęły powszechną uwagę, co zaowocowało szybkim rozwojem turbin rurowych i innych małych jednostek.
Czas publikacji: 23-03-2022
