Obstaja veliko vrst hidrogeneratorjev. Danes si podrobneje predstavimo aksialni hidrogenerator. Uporaba aksialnih hidrogeneratorjev v zadnjih letih je predvsem razvoj visokih vodnih tlakov in velikih dimenzij. Razvoj domačih aksialnih turbin je prav tako hiter. V zgrajeni hidroelektrarni Gezhouba sta nameščeni dve vrsti aksialnih lopatastih turbin, od katerih ima ena premer tekača 11,3 m, kar je premer tekača podobnih turbin na svetu. Tukaj so prednosti in slabosti vmesnih aksialnih turbin.
Prednosti aksialne turbine
V primerjavi s Francisovo turbino ima aksialna turbina naslednje glavne prednosti:
1. Visoka specifična hitrost in dobre energijske lastnosti. Zato sta njena enotna hitrost in enotni pretok višja kot pri Francisovi turbini. Pri enakih pogojih tlaka in izhodne moči lahko znatno zmanjša velikost hidravlične turbine in težo ter prihrani material, kar prinaša velike ekonomske koristi.
2. Oblika in hrapavost površine lopatic rotorja aksialne turbine se enostavno izpolnjujeta v proizvodnji. Ker se lopatice aksialne propelerske turbine lahko vrtijo, je povprečni izkoristek višji kot pri Francisovi turbini. Pri spremembi obremenitve in tlaka se izkoristek le malo spremeni.
3. Lopatice rotorja aksialne turbine je mogoče razstaviti, da se olajša izdelava in transport.
Zato aksialna turbina ostane stabilna v širokem območju delovanja, ima manj vibracij ter visok izkoristek in izhodno moč. V območju nizkega vodnega stolpca skoraj nadomesti Francisovo turbino. V zadnjih desetletjih je doživela velik razvoj in široko uporabo glede na zmogljivost posamezne enote in vodni stolpec.
3. Slabosti aksialne turbine
Vendar pa ima aksialna turbina tudi slabosti, ki omejujejo njeno področje uporabe. Njene glavne pomanjkljivosti so:
1. Število lopatic je majhno in konzolno, zato je trdnost slaba in se ne more uporabljati za hidroelektrarne s srednjim in visokim tlakom.
2. Zaradi velikega pretoka enote in visoke hitrosti enote ima pod enakim vodnim tlakom manjšo sesalno višino kot Francisova turbina, kar ima za posledico veliko globino izkopa in relativno visoko naložbo v temelje elektrarne.
Glede na zgoraj navedene pomanjkljivosti aksialnih turbin se uporabna višina aksialne turbine nenehno izboljšuje z uporabo novih materialov z visoko trdnostjo in odpornostjo proti kavitaciji pri izdelavi turbin ter izboljšanjem napetostnih stanj lopatic pri zasnovi. Trenutno je območje uporabe aksialnih propelerskih turbin 3-90 m, kar je vstopilo v področje Francisovih turbin. Na primer, izhodna moč ene same tuje aksialne propelerske turbine je 181700 kW, višina je 88 m, premer tekača pa 10,3 m. Izhodna moč ene same aksialne propelerske turbine, izdelane na Kitajskem, je 175000 kW, višina je 78 m, premer tekača pa 11,3 m. Aksialna turbina s fiksnimi propelerji ima fiksne lopatice in preprosto strukturo, vendar se ne more prilagoditi hidroelektrarnam z velikimi spremembami vodnega tlaka in obremenitve. Za velike hidroelektrarne s stabilnim vodnim tlakom, ki služijo kot osnovna obremenitev ali več enot, se lahko po ekonomski primerjavi upošteva tudi pri sezonski obilici električne energije. Njeno uporabno območje vodnega stolpca je 3-50 m. Aksialna propelerska turbina ima običajno vertikalno napravo, njen delovni proces pa je v osnovi enak kot pri Francisovi turbini. Razlika je v tem, da se pri spremembi obremenitve ne uravnava le vrtenje vodilne lopatice, temveč se uravnava tudi vrtenje lopatice tekača, da se ohrani visoka učinkovitost.
Francisovo turbino smo že predstavili. Med hidrogeneratorji se Francisova turbina zelo razlikuje od aksialne turbine. Na primer, strukturne oblike njihovega rotorja so različne. Lopatice Francisove turbine so skoraj vzporedne z glavno gredjo, medtem ko so lopatice aksialne turbine skoraj pravokotne na glavno gred.
Čas objave: 19. april 2022
