පුනර්ජනනීය සහ අඩු වියදම් ලක්ෂණ සහිත ජල විදුලිය, බලශක්ති සංක්‍රාන්තියේ ප්‍රධාන අංගයකි.

පිරිසිදු බලශක්තියේ භූ දර්ශනය තුළ, ජල විදුලිය බලශක්ති පරිවර්තනයේ වැදගත් කුළුණක් ලෙස පවතී, එහි පුනර්ජනනීය ස්වභාවය, අඩු පිරිවැය සහ ශක්තිමත් උච්ච බර තුලනය කිරීමේ හැකියාවන්ට ස්තූතිවන්ත වේ. ත්‍රී ගෝර්ජස් වේල්ලේ දැවැන්ත ටර්බයිනවල සිට කඳුකර ප්‍රදේශවල කුඩා ජල විදුලි බලාගාරවල මෘදු ප්‍රවාහය දක්වා, ටර්බයිනයේ භ්‍රමණය සැමවිටම "ජල විභව ශක්තිය → යාන්ත්‍රික ශක්තිය → විද්‍යුත් ශක්තිය" වෙතින් බලශක්ති පරිවර්තනය සමඟ සිදු වේ. ජල විදුලියේ මූලික ආකර්ෂණය විවිධ ජල හිස සහ ප්‍රවාහ තත්වයන් යටතේ ජල විදුලි ටර්බයින-උත්පාදක ඒකකයේ විශිෂ්ට අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව තුළ පවතී. ප්‍රතික්‍රියා ටර්බයින සහ ආවේග ටර්බයින වැනි ප්‍රධාන ධාරාවේ ටර්බයින වර්ග නිවැරදිව ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීම හරහා මෙම ගතික නිරූපණ ආකෘතිය, ටර්බයිනය සහ ජල ප්‍රවාහය අතර අන්තර්ක්‍රියාවේ අද්විතීය දක්ෂතාවය පෙන්නුම් කරයි. (1) ප්‍රතික්‍රියා ටර්බයින ආකෘතිය: ජල ප්‍රවාහය සහ තල අතර "වැළඳ ගැනීම" බලශක්ති හුවමාරුව ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයින ආකෘතිය වඩාත් බහුලව භාවිතා වන "සියලු-රවුම" වේ. ආකෘතිය ත්‍රී ගෝර්ජස් බලාගාරයේ 700MW ඒකකයක මූලික ව්‍යුහය 1:25 පරිමාණයෙන් ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කරයි. ධාවකයේ විෂ්කම්භය සෙන්ටිමීටර 30 ක් වන අතර එය රේඩියල් ලෙස සකස් කර ඇති සරල තල 13 කින් (ආදාන කෝණය 15°, පිටවන කෝණය 20°) සමන්විත වේ; ධාවකය වටා සකස් කළ හැකි මාර්ගෝපදේශක වෑන් (ABS ප්ලාස්ටික් සහ ලෝහ රාමු සංයුක්තයෙන් සාදන ලද වෑන් 24) ඇත, ඒවා “ආණ්ඩුකාර වළල්ලකට” සම්බන්ධ කර ඇති අතර එමඟින් මාර්ගෝපදේශක වෑන් විවරය (0-30°) සකස් කළ හැකිය. විනිවිද පෙනෙන ආවරණය වාත්තු ඇක්‍රිලික් වලින් සාදා ඇත. ජලය (ක්ෂුද්‍ර පොම්පයකින් ධාවනය වන සංසරණ ජල පද්ධතියකින්) මාර්ගෝපදේශක වෑන් මගින් මෙහෙයවනු ලබන, සෑම පැත්තකින්ම ආවරණයට ඒකාකාරව ගලා යන අතර, ධාවන තල 20m/s අනුකරණය කරන ලද ප්‍රවාහ වේගයකින් බලපෑම් කරයි, ධාවකය භ්‍රමණය වීමට හේතු වේ (150 rpm, සැබෑ ඒකකයේ 125 rpm ට අනුරූප වේ). ගතික නිරූපණයේ හරය “වටකුරු ජල පරිභෝජනය” ශක්ති පරිවර්තනය තුළ පවතී: මාර්ගෝපදේශක වෑන් විවරය 20° ට සකස් කළ විට, ප්‍රවාහ මීටරය “අනුකරණය කරන ලද ප්‍රවාහ අනුපාතය 5L/s” පෙන්වයි, වේග මීටරය 150 rpm හි ස්ථාවර වන අතර උත්පාදක ආකෘතිය 220V ප්‍රතිදානය කරයි. "ගංවතුර සමයේදී වැඩිවන ප්‍රවාහය" (මාර්ගෝපදේශක වේන් සම්පූර්ණයෙන්ම විවෘතයි) අනුකරණය කරන විට, ටර්බයින වේගය 180 rpm දක්වා වැඩි වන අතර වෝල්ටීයතාව 240V දක්වා ඉහළ යයි. තිරය එකවරම "ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයින මීටර් 50-700 ක ජල හිස් සඳහා සුදුසු වන අතර 95% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත හැකිය" යනුවෙන් පෙන්වයි. මෙම සැලසුම "ටර්බයිනය ධාවනය කරන තලවල දෙපස පීඩන වෙනස" යන ප්‍රතික්‍රියා මූලධර්මය බුද්ධිමත් කරයි, ඉහළ ජල හිසක් සහ විශාල ප්‍රවාහ අනුපාත සඳහා ෆ්‍රැන්සිස් ටර්බයින වඩාත් කැමති තේරීම වන්නේ මන්දැයි පරිපූර්ණ ලෙස පැහැදිලි කරයි. අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයින ආකෘතිය ස්ථාවර සහ වෙනස් කළ හැකි තල වර්ග දෙකම ඇතුළත් අඩු ජල හිස් සඳහා "අක්ෂීය ජල පරිභෝජනයේ" වාසි පෙන්වයි. වෙනස් කළ හැකි තල ආකෘතියට සෙන්ටිමීටර 40 ක විෂ්කම්භයක් සහිත රොටරයක් ​​ඇති අතර එය ජල ප්‍රවාහ තත්වයන්ට අනුව භ්‍රමණය වන තල 6 ක් (ක්ෂුද්‍ර සර්වෝ මෝටරයකින් පාලනය වේ), තල කෝණ ගැලපුම් පරාසයක් -10° සිට +15° දක්වා ඇත. මාර්ගෝපදේශක වේන් සහ රෝටරය සම-අක්ෂීයව සකසා ඇති අතර, ජලය රොටරයට අක්ෂීයව ගලා යයි. ජල තෙරපුම සහ ඒවායේම භ්‍රමණයේ ඒකාබද්ධ බලපෑම යටතේ තල භ්‍රමණය වේ. ආකෘතියේ “ජල හිස ගැලපීම” අන්තර්ක්‍රියාකාරී ලක්ෂණය අද්විතීයයි: ප්‍රේක්ෂකයින් “අඩු ජල හිස මීටර් 3-5” (උදා: තැනිතලාවක ගංගාවක්) තෝරා ගන්නා විට, තල කෝණය +15° (ජල සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය වැඩි කිරීම) දක්වා සකස් කරනු ලැබේ, මාර්ගෝපදේශක වේන් විවරය 30° වන අතර, රෝටර් වේගය 60 rpm වේ; “මධ්‍යම ජල හිස මීටර් 10-30” වෙත මාරු වීම, තල කෝණය 0° දක්වා සකස් කරනු ලැබේ, වේගය 100 rpm දක්වා වැඩි වන අතර, තිරයේ “අක්ෂීය ප්‍රවාහ ටර්බයිනවලට ඉහළ ප්‍රවාහ අනුපාත සහ අඩු ජල හිසකදී 92% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත හැකිය” යනුවෙන් පෙන්වයි. වෙනස් කළ හැකි-තාර සහ ස්ථාවර-තාර ටර්බයිනවල සංසන්දනාත්මක නිරූපණයට වැඩි අධ්‍යාපනික වටිනාකමක් ඇත: එකම ප්‍රවාහ අනුපාතය යටතේ, වෙනස් කළ හැකි-තාර ටර්බයිනය, තල කෝණය සකස් කිරීමෙන්, ස්ථාවර-තාර ටර්බයිනයට වඩා 8-10% ක කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගනී (කාර්යක්ෂමතා වක්‍රය තිරයේ තථ්‍ය කාලීනව ප්‍රදර්ශනය කෙරේ), “වෙනස් කළ හැකි-තාර ටර්බයින පුළුල් පරාසයක ප්‍රවාහ අනුපාතවලට අනුවර්තනය වීමට හැකි වීමේ” තාක්ෂණික වාසිය බුද්ධිමත්ව නිරූපණය කරයි. වාරිමාර්ග ප්‍රදේශවල කුඩා ජල විදුලිය පිළිබඳ ඉගැන්වීමේදී මෙම සංසන්දනය විශේෂයෙන් වැදගත් වන අතර, “ග්‍රාමීය කුඩා ජල විදුලි ව්‍යාපෘතිවල අක්ෂීය-ප්‍රවාහ ටර්බයින බොහෝ විට භාවිතා කරන්නේ මන්දැයි” සිසුන්ට තේරුම් ගැනීමට උපකාරී වේ. නැඹුරු-ප්‍රවාහ ටර්බයින ආකෘතිය “හිස අනුවර්තනයේ ප්‍රවීණයෙකු” වන අතර, එහි ධාවන තල අක්ෂය ප්‍රධාන පතුවළට 45° කෝණයකින් (මිශ්‍ර ප්‍රවාහයක් සහ අක්ෂීය-ප්‍රවාහ ටර්බයිනයක් අතර) සකස් කරයි. ආකෘතියේ තල සමමුහුර්තව සකස් කළ හැකිය (-5° සිට +25° දක්වා), මාර්ගෝපදේශක වෑන් සහ ධාවකය එකට සකස් කිරීම සමඟ. සිමියුලේටඩ් හිස මීටර් 40 සිට මීටර් 120 දක්වා වැඩි වන විට, තල කෝණය ස්වයංක්‍රීයව +25° සිට -5° දක්වා සකස් වන අතර, 120 rpm හි ස්ථාවර ධාවන වේගයක් පවත්වා ගනිමින්, "3-ගුණයක හිස විචලනයකට වඩා ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයේ" ලක්ෂණය පෙන්නුම් කරයි. විනිවිද පෙනෙන ආවරණය අද්විතීය ප්‍රවාහ මාර්ගය පැහැදිලිව නිරීක්ෂණය කිරීමට ඉඩ සලසයි, සහ තිරයේ ඇති කාර්යක්ෂමතා සමෝච්ඡ සිතියම නරඹන්නන්ට එහි "මිශ්‍ර-ප්‍රවාහ සහ අක්ෂීය-ප්‍රවාහ ටර්බයින අතර අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව" තේරුම් ගැනීමට උපකාරී වේ.

(2) ආවේග ටර්බයින ආකෘතිය: ජල ප්‍රවාහයේ සහ තලවල “ගැටුම් ආකාරයේ” ශක්ති මුදා හැරීම
පෙල්ටන් ටර්බයින ආකෘතිය ඉහළ-හිස යෙදුම් සඳහා "බල ශූරයා" වන අතර එය ස්විට්සර්ලන්තයේ ලියොන්හාර්ඩ් බලාගාරයේ සම්භාව්‍ය සැලසුම අනුකරණය කරයි. කෝප්ප හැඩැති බාල්දි 12 ක් (එක් එක් ධාරිතාව 50mL, ක්‍රෝම් ආලේපිත පිත්තල වලින් සාදා ඇත) ධාවකය වටා ඒකාකාරව බෙදා හරිනු ලැබේ (විෂ්කම්භය 25cm); "තුණ්ඩය" (විෂ්කම්භය 0.5cm) 360° භ්‍රමණය වේ. අධි පීඩන ජලය (50m/s) අධිවේගී ජෙට් එකක් සාදයි, එය බාල්දිවල "විස්තිකාරකයට" හරියටම බලපායි, ජලයේ චාලක ශක්තිය භ්‍රමණය වන ධාවකයේ යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරයි. ගතික නිරූපණයේ කැපී පෙනෙන ලක්ෂණය වන්නේ "ජෙට් බලපෑම" හරහා ශක්ති හුවමාරුවයි: තනි තුණ්ඩයක් සක්‍රිය කළ විට, ටර්බයින රෝදයට බලපාන ජල ජෙට් යානය සැලකිය යුතු "ප්‍රතික්‍රියා බලයක්" (රොටරයේ ක්ෂණික ත්වරණය) ජනනය කරයි, 300 rpm දක්වා ළඟා වන අතර 500W අනුකරණය කරන ලද උත්පාදක ප්‍රතිදාන බලයක්. තුණ්ඩ දෙකක් (සමමිතිකව සකසා ඇති) සමඟ, වේගය 580 rpm දක්වා සහ බලය 980W දක්වා වැඩි වේ. තිරයේ දැක්වෙන්නේ “මෙම වර්ගයේ ටර්බයිනයක කාර්යක්ෂමතාව ඉහළ ජල හිසක් යටතේ 90% දක්වා ළඟා විය හැකි අතර, ජලය ආවරණයට ඇතුළු නොවන අතර එමඟින් ඉහළ අවසාදිත අන්තර්ගතයක් සහිත ජලය සඳහා සුදුසු වේ” යන්නයි. මෙම සැලසුම “චාලක ශක්ති හුවමාරුව ජල පීඩනය මත රඳා නොපවතින නමුත් අධිවේගී ජල ප්‍රවාහයේ බලපෑම මත පමණක් රඳා පවතී” යන මූලධර්මය පැහැදිලිව නිරූපණය කරයි, එය “මීටර් 100 ට වැඩි හිසක් සහිත කඳුකර ජල විදුලි බලාගාර” සඳහා සුදුසු වන්නේ මන්දැයි පරිපූර්ණ ලෙස පැහැදිලි කරයි. නැඹුරු-බලපෑම් ටර්බයින ආකෘතිය “ආනත ජෙට් බලපෑමේ” නම්‍යශීලී අනුවර්තනය වීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කරයි, තුණ්ඩය ටර්බයින් රෝද තලයට 22.5° කෝණයකින් යුක්ත වන අතර, ජලය ස්කූප් හැඩැති තල (තල 18) වලට වක්‍රව බලපායි. අන්තර්ක්‍රියාකාරී විශේෂාංගය නරඹන්නන්ට තුණ්ඩ කෝණය සකස් කිරීමට ඉඩ සලසයි, රෝටර් වේගයේ වෙනස නිරීක්ෂණය කරයි - කෝණය 22.5° සිට අපගමනය වන විට 10-15% ක අඩුවීමක්, කාර්යක්ෂමතාවයට කෝණ නිරවද්‍යතාවයේ බලපෑම නිරූපණය කරයි. මෙම වර්ගයේ ආකෘතිය බොහෝ විට "කඳුකර ප්‍රදේශවල කුඩා පරිමාණ ජල විදුලිය" නිරූපණය කිරීමට භාවිතා කරයි, එය "මීටර් 20-300 ක හිසක් සහ කුඩා ප්‍රවාහ අනුපාත සහිත බෙදා හරින ලද බලශක්ති පද්ධති" සඳහා සුදුසු වේ. ද්විත්ව බලපෑම් ටර්බයින ආකෘතිය "තලවලට දෙවරක් බලපෑම් කරන ජලය" මගින් බලශක්ති භාවිතය උපරිම කරයි. ටර්බයින රෝදයට තල ස්ථර දෙකක් ඇත; පළමු බලපෑමෙන් පසු, ජලය රෝදය හරහා ගලා ගොස් පහළ ස්ථරයට බලපෑම් කරයි. විනිවිද පෙනෙන රෝදය නරඹන්නන්ට "ද්විත්ව බලපෑම්" මාර්ගය දැකීමට ඉඩ සලසයි. තිරයේ දැක්වෙන්නේ "ද්විත්ව බලපෑම් සැලසුමේ කාර්යක්ෂමතාව තරමක් අඩු වුවද (75-85%), එහි සරල ව්‍යුහය සහ අඩු පිරිවැය ග්‍රාමීය ක්ෂුද්‍ර ජල විදුලිය සඳහා සුදුසු වේ". මෙම සැලසුම "සරල මෝස්තරවල බලශක්ති භාවිතයේ ප්‍රඥාව" පහසුවෙන් පැහැදිලි කරයි. (3) විශේෂ ජල ටර්බයින ආකෘති වර්ග: ආන්තික තත්වයන් සඳහා නව්‍ය නිර්මාණ
බල්බ ටර්බයින ආකෘතිය අඩු-හිස ජල විදුලි බලාගාර සඳහා "පැතලි-පැතිකඩ" විසඳුමකි. එය "බල්බ හැඩැති" ව්‍යුහයක් දක්වයි - උත්පාදක යන්ත්‍රය ජල ප්‍රවාහ මාර්ගයේ බල්බ හැඩැති ආවරණයක් තුළ තබා ඇති අතර, ටර්බයින රෝටරය උත්පාදක පතුවළට සෘජුවම සම්බන්ධ වේ (සර්පිලාකාර ආවරණයක් නොමැත). ඒකකය හරහා ජලය අක්ෂීයව ගලා යයි. මීටර් 2-8 ක අනුකරණය කරන ලද හිස උස සඳහා (උදා: උදම් බලාගාර), රෝටරය (විෂ්කම්භය 40cm, වක්‍ර තල 8) 80 rpm හි භ්‍රමණය වේ. තිරයේ "බල්බ ටර්බයින 88% දක්වා කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගත හැකි අතර, අඩු සිවිල් ඉංජිනේරු පිරිවැයක් සහිතව, ගංගා පතුල් බලාගාර සඳහා සුදුසු වේ." විනිවිද පෙනෙන ආවරණය "සෘජු-හරහා ජල ප්‍රවාහ" ලක්ෂණය පැහැදිලිව පෙන්වන අතර, උදම් සහ වාරිමාර්ග නාලිකා වැනි අඩු-හිස යෙදුම්වල එහි පුළුල් භාවිතය පැහැදිලි කරයි. උදම් ටර්බයින ආකෘතිය ද්විපාර්ශ්වික බල උත්පාදනය පෙන්නුම් කරයි. එහි රොටර් තල සමමිතික "S-හැඩැති" සැලසුමක් ඇති අතර, ජලය වමේ සිට දකුණට හෝ දකුණේ සිට වමට (60 rpm) ගලා යනවාද යන්න නොසලකා රෝටරය භ්‍රමණය වීමට ඉඩ සලසයි. මෙම ආකෘතිය "වඩදිය බාදිය සමාකරණ ටැංකියකට" සම්බන්ධ කර ඇති අතර, එය ඉහළ යන සහ පහත වැටෙන ජල මට්ටම් භාවිතා කරමින් ප්‍රත්‍යාවර්ත ප්‍රවාහයක් නිර්මාණය කරයි, "වඩදිය බාදිය අතරතුර විදුලි උත්පාදනය → අඩු වඩදිය බාදිය අතරතුර විදුලි උත්පාදනය → නිශ්චල වඩදිය බාදිය අතරතුර වසා දැමීම" යන චක්‍රය පෙන්නුම් කරයි. තිරයේ දැක්වෙන්නේ "වඩදිය බාදිය ටර්බයින චන්ද්‍ර ගුරුත්වාකර්ෂණය භාවිතා කරන අතර, පුනර්ජනනීය වන අතර බෙහෙවින් පුරෝකථනය කළ හැකි" බවයි. මෙම සැලසුම "පිරිසිදු ශක්තිය සහ ස්වාභාවික රිද්මයන්" අතර සහජීවනය දෘශ්‍යමය වශයෙන් පැහැදිලි කරයි.