Существует множество типов гидрогенераторов. Сегодня я подробно расскажу об осевых гидрогенераторах. В последние годы применение осевых турбинных генераторов в основном связано с развитием технологий, обеспечивающих высокий напор и большие размеры. Отечественные осевые турбины быстро развиваются. На Гэчжоуба уже установлены две осевые турбины лопастного типа. Одна из них имеет диаметр 11,3 метра, что в настоящее время является самым большим диаметром в мире. Ниже приведены преимущества и недостатки осевых турбин.
Преимущества осевой турбины
По сравнению с турбинами Фрэнсиса, осевые турбины обладают следующими основными преимуществами:
1. Высокая удельная скорость и хорошие энергетические характеристики. Поэтому её удельная скорость и удельный расход выше, чем у турбины Фрэнсиса. При одинаковых условиях напора воды и выходной мощности она позволяет значительно уменьшить габариты турбогенераторного агрегата, снизить его вес и сэкономить материалы, что делает её экономически выгодной.
2. Форма и шероховатость поверхности лопаток рабочего колеса осевой турбины легко соответствуют требованиям производства. Поскольку лопатки осевой роторно-лопастной турбины могут вращаться, средний КПД выше, чем у турбины смешанного потока. При изменении нагрузки и напора воды КПД существенно не меняется.
3. Лопасти рабочего колеса осевой лопастной турбины могут быть разобраны, что удобно для производства и транспортировки.
Таким образом, осевая турбина может поддерживать стабильность в более широком диапазоне рабочих режимов, с меньшей вибрацией, более высокой эффективностью и выходной мощностью. В диапазоне низких напоров она практически вытеснила турбину Фрэнсиса. В последние десятилетия как по мощности отдельных агрегатов, так и по использованию напора воды, наблюдается значительное развитие, и ее применение также очень широко распространено.
Недостатки осевой турбины
Однако осевая турбина также имеет недостатки, ограничивающие сферу ее применения. Основные недостатки:
1. Количество лопастей невелико, конструкция консольная, поэтому прочность низкая, и её нельзя использовать на гидроэлектростанциях со средним и высоким напором.
2. Из-за большого удельного расхода и высокой скорости вращения турбины высота всасывания у нее меньше, чем у турбины Фрэнсиса при том же напоре, что приводит к большой глубине котлована для фундамента электростанции и относительно высоким инвестициям.
В связи с вышеупомянутыми недостатками осевых турбин, в их производстве используются новые высокопрочные антикавитационные материалы, а также улучшена конструкция лопаток, что позволяет постоянно повышать напор осевых турбин. В настоящее время напор осевых лопастных турбин составляет от 3 до 90 м, что приближает их к показателям турбин Фрэнсиса. Например, максимальная мощность одной установки зарубежных осевых лопастных турбин составляет 181 700 кВт, максимальный напор воды — 88 м, а диаметр рабочего колеса — 10,3 м. Максимальная мощность одной установки осевых лопастных турбин, производимых в нашей стране, составляет 175 000 кВт, максимальный напор воды — 78 м, а максимальный диаметр рабочего колеса — 11,3 м. Осевая турбина с неподвижным пропеллером имеет неподвижные лопатки и простую конструкцию, но она не подходит для гидроэлектростанций с большими изменениями напора воды и нагрузки. Она обладает стабильным напором воды и может использоваться в качестве базовой нагрузки или многоблочной крупномасштабной электростанции. При сезонном избытке электроэнергии возможно и экономическое сравнение. Диапазон применимого напора составляет 3-50 м. Осевые лопастные турбины обычно используют вертикальные устройства. Принцип их работы в основном тот же, что и у турбин Фрэнсиса. Разница заключается в том, что при изменении нагрузки регулируется не только вращение направляющих лопаток, но и вращение лопаток рабочего колеса для поддержания высокой эффективности.
Ранее мы также рассматривали турбины Фрэнсиса. Среди турбогенераторов по-прежнему существует большая разница между турбинами Фрэнсиса и осевыми турбинами. Например, отличается конструкция их рабочих колес. Лопатки турбин Фрэнсиса почти параллельны главному валу, тогда как лопатки осевых турбин почти перпендикулярны главному валу.
Дата публикации: 11 ноября 2021 г.
