Водяная турбина — это турбомашина в гидромашиностроении. Еще около 100 г. до н. э. появился прототип водяной турбины — водяное колесо. В то время его основной функцией было приведение в действие машин для обработки зерна и орошения. Водяное колесо как механическое устройство, использующее поток воды в качестве энергии, развилось в современную водяную турбину, а сфера его применения также расширилась. Так где же в основном используются современные водяные турбины?
Турбины в основном используются на гидроаккумулирующих электростанциях. Когда нагрузка энергосистемы ниже базовой нагрузки, ее можно использовать в качестве водяного насоса для использования избыточной мощности генерации электроэнергии для перекачки воды из нижнего водохранилища в верхний водохранилище для хранения энергии в форме потенциальной энергии; когда нагрузка системы выше базовой нагрузки, ее можно использовать в качестве гидравлической турбины, вырабатывающей электроэнергию для регулирования пиковых нагрузок. Таким образом, чистая гидроаккумулирующая электростанция не может увеличить мощность энергосистемы, но она может улучшить экономичность эксплуатации тепловых энергоблоков и повысить общую эффективность энергосистемы. С 1950-х годов гидроаккумулирующие установки широко ценились и быстро развивались в странах по всему миру.
Большинство гидроаккумулирующих установок, разработанных на ранней стадии или с высоким напором воды, используют трехмашинный тип, то есть они состоят из двигателя-генератора, водяной турбины и водяного насоса последовательно. Его преимущество заключается в том, что турбина и водяной насос спроектированы отдельно, каждый из которых может иметь более высокую эффективность, и агрегат вращается в одном направлении при выработке электроэнергии и перекачивании воды и может быстро переходить от выработки электроэнергии к перекачке или от перекачивания к выработке электроэнергии. В то же время турбина может использоваться для запуска агрегата. Его недостаток заключается в том, что стоимость высока, а инвестиции в электростанцию велики.
Лопасти рабочего колеса турбины насоса с косым потоком могут вращаться, и она по-прежнему имеет хорошие эксплуатационные характеристики при изменении напора воды и нагрузки. Однако из-за ограничений гидравлических характеристик и прочности материала к началу 1980-х годов ее чистый напор составлял всего 136,2 метра. (Первая электростанция Такаген в Японии). Для более высоких напоров требуются турбины насоса Фрэнсиса.
Гидроаккумулирующая электростанция имеет верхние и нижние резервуары. При условии хранения той же энергии увеличение подъема может уменьшить емкость хранилища, увеличить скорость агрегата и снизить стоимость проекта. Поэтому высоконапорная электростанция хранения энергии выше 300 метров быстро развивалась. Насосная турбина Фрэнсиса с самым высоким напором воды в мире установлена на электростанции Байна Башта в Югославии. год ввода в эксплуатацию. С 20-го века гидроагрегаты развиваются в направлении высоких параметров и большой мощности. С ростом тепловой мощности в энергосистеме и развитием атомной энергетики, для решения проблемы разумного пикового регулирования, в дополнение к энергичному развитию или расширению крупных электростанций в основных водных системах, страны по всему миру активно строят гидроаккумулирующие электростанции, что приводит к быстрому развитию насосных турбин.
Как энергетическая машина, преобразующая энергию потока воды в вращательную механическую энергию, гидротурбина является неотъемлемой частью гидрогенераторной установки. В настоящее время проблема защиты окружающей среды становится все более серьезной, а применение и продвижение гидроэнергетики, использующей чистую энергию, увеличивается. Для того чтобы в полной мере использовать различные гидравлические ресурсы, приливы, равнинные реки с очень низким падением и ровные волны также привлекли широкое внимание, что привело к быстрому развитию трубчатых турбин и других небольших агрегатов.
Время публикации: 23-03-2022
