Vattenturbinen är en turbomaskin i fluidmaskineriet. Redan omkring 100 f.Kr. föddes prototypen för vattenturbinen, vattenhjulet. Vid den tiden var dess huvudsakliga funktion att driva maskiner för spannmålsbearbetning och bevattning. Vattenhjulet, som en mekanisk anordning som använder vattenflödet som kraft, har utvecklats till den nuvarande vattenturbinen, och dess tillämpningsområde har också utökats. Så var används moderna vattenturbiner huvudsakligen?
Turbiner används huvudsakligen i pumpkraftverk. När kraftsystemets belastning är lägre än grundbelastningen kan de användas som en vattenpump för att använda överskottskapaciteten för att pumpa vatten från nedströms reservoaren till uppströms reservoaren för att lagra energi i form av potentiell energi. När systembelastningen är högre än grundbelastningen kan de användas som en hydraulisk turbin och generera elektricitet för att reglera toppbelastningar. Därför kan inte ett rent pumpkraftverk öka kraftsystemets effekt, men det kan förbättra driftsekonomin för värmekraftverk och förbättra kraftsystemets totala effektivitet. Sedan 1950-talet har pumpkraftverk värderats i stor utsträckning och utvecklats snabbt i länder runt om i världen.
De flesta pumpaggregat som utvecklats tidigt eller med hög vattenhöjd använder tre-maskinstypen, det vill säga de består av en generatormotor, en vattenturbin och en vattenpump i serie. Fördelen är att turbinen och vattenpumpen är konstruerade separat, vilket kan ha högre effektivitet, och enheten roterar i samma riktning vid generering av el och pumpning av vatten, och kan snabbt konvertera från kraftproduktion till pumpning, eller från pumpning till kraftproduktion. Samtidigt kan turbinen användas för att starta enheten. Nackdelen är att kostnaden är hög och kraftverksinvesteringen är stor.
Bladen på löpröret till den snedflödespumpturbinen kan roteras, och den har fortfarande god driftsprestanda när vattentrycket och belastningen ändras. På grund av begränsningar i hydrauliska egenskaper och materialhållfasthet var dess nettohöjd i början av 1980-talet endast 136,2 meter. (Japans Takagen First Power Station). För högre tryckhöjder krävs Francis-pumpturbiner.
Pumpkraftverket har övre och nedre reservoarer. Under förutsättning att samma energi lagras kan en ökning av lyftkraften minska lagringskapaciteten, öka enhetens hastighet och minska projektkostnaden. Därför har kraftverket med hög tryckhöjd över 300 meter utvecklats snabbt. Francis-pumpturbinen med världens högsta vattentryck installerades i Baina Basta kraftverk i Jugoslavien. Sedan 1900-talet har vattenkraftverk utvecklats i riktning mot höga parametrar och stor kapacitet. Med ökningen av värmekraftkapaciteten i kraftsystemet och utvecklingen av kärnkraft, för att lösa problemet med rimlig toppreglering, utöver att kraftigt utveckla eller expandera storskaliga kraftverk i större vattensystem, bygger länder runt om i världen aktivt pumpkraftverk, vilket resulterar i en snabb utveckling av pumpturbiner.
Som en kraftmaskin som omvandlar vattenflödets energi till roterande mekanisk energi är en vattenkraftturbin en oumbärlig del av en vattenkraftgenerator. Numera blir problemet med miljöskydd allt allvarligare, och tillämpningen och främjandet av vattenkraft, som använder ren energi, ökar. För att fullt ut utnyttja olika hydrauliska resurser har tidvatten, slättvattenfloder med mycket lågt fall och jämna vågor också väckt stor uppmärksamhet, vilket har resulterat i den snabba utvecklingen av rörformiga turbiner och andra små enheter.
Publiceringstid: 23 mars 2022
