Breve introdução e vantagens da turbina de fluxo axial

Existem muitos tipos de geradores hidrelétricos. Hoje, vamos apresentar em detalhes o gerador hidrelétrico de fluxo axial. A aplicação do gerador hidrelétrico de fluxo axial nos últimos anos tem sido principalmente o desenvolvimento de alta queda d'água e grande porte. O desenvolvimento de turbinas de fluxo axial domésticas também é rápido. Existem dois tipos de turbinas de pás de fluxo axial instaladas na usina hidrelétrica de Gezhouba, uma das quais possui um diâmetro de rotor de 11,3 m, que é o diâmetro de rotor de turbinas similares no mundo. Aqui estão as vantagens e desvantagens da turbina de fluxo axial intermediário.

Vantagens da turbina de fluxo axial
Comparada com a turbina Francis, a turbina de fluxo axial tem as seguintes vantagens principais:
1. Alta velocidade específica e boas características energéticas. Portanto, sua velocidade e vazão unitárias são maiores que as da turbina Francis. Sob as mesmas condições de altura manométrica e potência, pode reduzir significativamente o tamanho da unidade geradora de turbina hidráulica, reduzir o peso da unidade e economizar no consumo de material, apresentando altos benefícios econômicos.
2. O formato e a rugosidade da superfície das pás do rotor da turbina de fluxo axial são fáceis de atender aos requisitos de fabricação. Como as pás da turbina de hélice de fluxo axial podem girar, a eficiência média é maior do que a da turbina Francis. Quando a carga e a altura manométrica mudam, a eficiência muda pouco.
3. As pás do rotor da turbina de pás de fluxo axial podem ser desmontadas para facilitar a fabricação e o transporte.

Portanto, a turbina de fluxo axial mantém-se estável em uma ampla faixa de operação, apresenta menos vibração e alta eficiência e potência. Na faixa de baixa queda d'água, ela praticamente substitui a turbina Francis. Nas últimas décadas, teve grande desenvolvimento e ampla aplicação em termos de capacidade de unidade única e queda d'água.

3. Desvantagens da turbina de fluxo axial
No entanto, a turbina de fluxo axial também apresenta desvantagens e limita seu escopo de aplicação. Suas principais desvantagens são:
1. O número de pás é pequeno e em balanço, por isso a resistência é baixa e não pode ser aplicada em usinas hidrelétricas de média e alta queda.
2. Devido ao grande fluxo unitário e à alta velocidade unitária, ela tem uma altura de sucção menor que a turbina Francis sob a mesma queda d'água, resultando em grande profundidade de escavação e investimento relativamente alto na fundação da usina.

Considerando as deficiências acima mencionadas da turbina de fluxo axial, a altura manométrica de aplicação da turbina de fluxo axial é continuamente aprimorada pela adoção de novos materiais com alta resistência e resistência à cavitação na fabricação da turbina e pela melhoria das condições de tensão das pás no projeto. Atualmente, a altura manométrica de aplicação da turbina de fluxo axial com hélice é de 3 a 90 m, o que a coloca na área da turbina Francis. Por exemplo, a potência de uma única máquina de turbina de fluxo axial estrangeira é de 181.700 kW, a altura manométrica é de 88 m e o diâmetro do rotor é de 10,3 m. A potência de uma única turbina de fluxo axial produzida na China é de 175.000 kW, a altura manométrica é de 78 m e o diâmetro do rotor é de 11,3 m. A turbina de fluxo axial com hélice fixa possui pás fixas e estrutura simples, mas não se adapta a usinas hidrelétricas com grandes variações de altura manométrica e carga. Para grandes usinas hidrelétricas com queda d'água estável e servindo como carga base ou múltiplas unidades, também pode ser considerada após comparação econômica quando a energia elétrica sazonal for abundante. Sua faixa de queda d'água aplicável é de 3 a 50 m. A turbina de hélice de fluxo axial geralmente adota dispositivo vertical e seu processo de funcionamento é basicamente o mesmo da turbina Francis. A diferença é que, quando a carga varia, ela não apenas regula a rotação da palheta guia, mas também regula a rotação da pá do rotor para manter alta eficiência.

Já apresentamos a turbina Francis anteriormente. Entre os geradores hidrelétricos, a turbina Francis é muito diferente da turbina de fluxo axial. Por exemplo, as formas estruturais de seus rotores são diferentes. As pás da turbina Francis são quase paralelas ao eixo principal, enquanto as da turbina de fluxo axial são quase perpendiculares ao eixo principal.