Istnieje wiele rodzajów hydrogeneratorów. Dzisiaj przedstawimy szczegółowo hydrogenerator o przepływie osiowym. Zastosowanie hydrogeneratorów o przepływie osiowym w ostatnich latach wiąże się głównie z rozwojem technologii wysokiego ciśnienia wody i dużych rozmiarów. Rozwój krajowych turbin o przepływie osiowym również przebiega szybko. W wybudowanej elektrowni wodnej Gezhouba zainstalowano dwa rodzaje turbin łopatkowych o przepływie osiowym, z których jedna ma średnicę wirnika 11,3 m, co stanowi największą średnicę wirnika wśród podobnych turbin na świecie. Oto zalety i wady turbiny o przepływie osiowym pośrednim.
Zalety turbiny przepływowej osiowej
W porównaniu z turbiną Francisa turbina osiowo-przepływowa ma 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 tych samych parametrach ciśnienia i wydajności, może ona znacznie zmniejszyć rozmiar agregatu turbiny hydraulicznej, zmniejszyć masę agregatu i zaoszczędzić na materiałach, co przekłada się na wysokie korzyści ekonomiczne.
2. Kształt i chropowatość powierzchni łopatek wirnika turbiny osiowej są łatwe do spełnienia w procesie produkcyjnym. Ponieważ łopatki turbiny osiowej mogą się obracać, średnia sprawność jest wyższa niż w turbinie Francisa. Przy zmianie obciążenia i wysokości podnoszenia, sprawność ulega niewielkim zmianom.
3. Łopatki wirnika turbiny łopatkowej o przepływie osiowym można zdemontować w celu ułatwienia produkcji i transportu.
Dzięki temu turbina o przepływie osiowym zachowuje stabilność w szerokim zakresie pracy, charakteryzuje się mniejszymi wibracjami oraz wysoką sprawnością i mocą. W zakresie niskiego ciśnienia wody niemal zastępuje turbinę Francisa. W ostatnich dekadach turbina ta zyskała ogromny rozgłos i szerokie zastosowanie w zakresie wydajności i ciśnienia wody pojedynczych jednostek.
3. Wady turbiny przepływowej osiowej
Turbina osiowa ma jednak również wady i ogranicza zakres swojego zastosowania. Jej główne wady to:
1. Liczba łopatek jest mała i wspornikowa, dlatego konstrukcja jest słaba i nie nadaje się do stosowania w elektrowniach wodnych o średnim i dużym spadku.
2. Ze względu na duży przepływ jednostkowy i wysoką prędkość jednostkową, ma mniejszą wysokość ssania niż turbina Francisa przy tym samym słupie wody, co skutkuje dużą głębokością wykopu i stosunkowo wysokimi nakładami na fundamenty elektrowni.
Zgodnie z powyższymi niedociągnięciami turbiny osiowej, wysokość podnoszenia turbiny osiowej jest stale ulepszana poprzez stosowanie nowych materiałów o wysokiej wytrzymałości i odporności na kawitację w produkcji turbin oraz poprawę stanu naprężeń łopatek w projekcie. Obecnie zakres wysokości podnoszenia turbiny śmigłowej osiowej wynosi 3-90 m, co weszło w obszar turbiny Francisa. Na przykład, moc wyjściowa pojedynczej maszyny * * * zagranicznej turbiny śmigłowej osiowej wynosi 181700 kW, wysokość podnoszenia * * * wynosi 88 m, a średnica wirnika wynosi 10,3 M. Pojedyncza moc wyjściowa turbiny śmigłowej osiowej produkowanej w Chinach wynosi 175000 kW, wysokość podnoszenia * * * wynosi 78 m, a średnica wirnika * * * wynosi 11,3 m. Turbina ze stałym śmigłem osiowym ma stałe łopatki i prostą konstrukcję, ale nie może być dostosowana do elektrowni wodnych o dużych zmianach wysokości podnoszenia i obciążenia. W przypadku dużych elektrowni wodnych o stabilnym ciśnieniu wody, pełniących funkcję obciążenia podstawowego lub wielokrotnych, można je również rozważyć po przeprowadzeniu analizy ekonomicznej, gdy sezonowo występuje duża ilość energii elektrycznej. Zakres ciśnienia wody wynosi 3–50 m. Turbina śmigłowa o przepływie osiowym zazwyczaj wykorzystuje urządzenie pionowe, a jej proces roboczy jest zasadniczo taki sam jak w turbinie Francisa. Różnica polega na tym, że przy zmianie obciążenia reguluje ona nie tylko obroty łopatki kierowniczej, ale także obroty łopatki wirnika, aby utrzymać wysoką sprawność.
Wspomnieliśmy już wcześniej o turbinie Francisa. Spośród generatorów wodnych, turbina Francisa znacznie różni się od turbiny o przepływie osiowym. Na przykład, różnią się one konstrukcyjnie kształtem wirnika. Łopatki turbiny Francisa są niemal równoległe do wału głównego, podczas gdy łopatki turbiny o przepływie osiowym są niemal prostopadłe do wału głównego.
Czas publikacji: 19 kwietnia 2022 r.
