Existem muitos tipos de geradores hidrelétricos. Hoje, apresentarei em detalhes os geradores hidrelétricos de fluxo axial. A aplicação de turbinas de fluxo axial nos últimos anos tem se concentrado principalmente no desenvolvimento de turbinas de grande porte e alta queda. As turbinas de fluxo axial nacionais estão se desenvolvendo rapidamente. As duas turbinas de fluxo axial com pás já foram instaladas na Usina Hidrelétrica de Gezhouba. Uma delas possui um diâmetro de 11,3 metros, sendo atualmente a maior do mundo em sua categoria. A seguir, apresentaremos as vantagens e desvantagens das turbinas de fluxo axial.
Vantagens da turbina de fluxo axial
Em comparação com as turbinas Francis, as turbinas de fluxo axial apresentam as seguintes vantagens principais:
1. Alta velocidade específica e boas características energéticas. Portanto, sua velocidade e vazão por unidade são maiores do que as de uma turbina Francis. Sob as mesmas condições de queda d'água e potência de saída, é possível reduzir significativamente o tamanho da unidade geradora da turbina, diminuir o peso da unidade e economizar no consumo de materiais, sendo, portanto, altamente econômica.
2. O formato e a rugosidade da superfície da pá do rotor da turbina de fluxo axial atendem facilmente aos requisitos de fabricação. Como as pás da turbina rotativa de fluxo axial podem girar, a eficiência média é maior do que a da turbina de fluxo misto. Quando a carga e a queda d'água variam, a eficiência não sofre grandes alterações.
3. As pás do rotor da turbina de fluxo axial podem ser desmontadas, o que facilita a fabricação e o transporte.
Portanto, a turbina de fluxo axial pode manter a estabilidade em uma faixa operacional maior, com menos vibração e maior eficiência e potência. Na faixa de baixa queda, ela praticamente substituiu a turbina Francis. Nas últimas décadas, tanto em termos de capacidade unitária quanto de aproveitamento da queda d'água, houve um grande desenvolvimento, e sua aplicação também é muito ampla.
Desvantagens da turbina de fluxo axial
No entanto, a turbina de fluxo axial também apresenta desvantagens e limita seu escopo de aplicação. As principais desvantagens são:
1. O número de pás é pequeno e a estrutura é em balanço, portanto a resistência é baixa, o que a torna inadequada para uso em usinas hidrelétricas de média e alta queda.
2. Devido à grande vazão unitária e à alta velocidade unitária, ela apresenta uma altura de sucção menor do que uma turbina Francis sob as mesmas condições de queda, resultando em uma grande profundidade de escavação para a fundação da usina e um investimento relativamente alto.
Devido às deficiências mencionadas anteriormente em relação às turbinas de fluxo axial, novos materiais anticavitação de alta resistência são utilizados na fabricação das turbinas, e a força das pás é aprimorada no projeto, de modo que a faixa de queda de aplicação das turbinas de fluxo axial tem sido continuamente ampliada. Atualmente, a faixa de queda de aplicação da turbina de fluxo axial com pás varia de 3 a 90 m, e ela já se equipara à turbina Francis. Por exemplo, a potência máxima de uma única unidade de turbinas de fluxo axial com pás fabricadas no exterior é de 181.700 kW, a queda máxima de água é de 88 m e o diâmetro do rotor é de 10,3 m. A potência máxima de uma única unidade de turbina de fluxo axial com pás fabricada no Brasil é de 175.000 kW, a queda máxima de água é de 78 m e o diâmetro máximo do rotor é de 11,3 m. A turbina de fluxo axial com hélices fixas possui pás fixas e estrutura simples, mas não se adapta a usinas hidrelétricas com grandes variações de queda de água e carga. Possui queda d'água estável e serve como carga base ou para usinas de grande escala com múltiplas unidades. Quando a geração de energia sazonal é abundante, a comparação econômica também é possível. Sua faixa de queda aplicável é de 3 a 50 metros. As turbinas axiais de pás geralmente utilizam dispositivos verticais. Seu processo de funcionamento é basicamente o mesmo das turbinas Francis. A diferença é que, quando a carga muda, ela não apenas regula a rotação das pás guia, mas também ajusta a rotação das pás do rotor para manter alta eficiência.
Anteriormente, também apresentamos as turbinas Francis. Entre os geradores de turbina, ainda existe uma grande diferença entre as turbinas Francis e as turbinas de fluxo axial. Por exemplo, a estrutura de seus rotores é diferente. As pás das turbinas Francis são quase paralelas ao eixo principal, enquanto nas turbinas de fluxo axial são quase perpendiculares ao eixo principal.
Data da publicação: 11/11/2021
