En vattenturbin är en typ av turbinmaskineri inom fluidmaskineri. Så tidigt som omkring 100 f.Kr. föddes prototypen för vattenturbinen. Vid den tiden var dess huvudsakliga funktion att driva maskiner för spannmålsbearbetning och bevattning. En vattenturbin, som en mekanisk anordning som drivs av vattenflöde, har utvecklats till den nuvarande vattenturbinen, och dess tillämpningsområde har också utökats. Var används då moderna vattenturbiner huvudsakligen?
Vattenturbinen används huvudsakligen för pumpkraftverk. När kraftsystemets belastning är lägre än grundbelastningen kan den användas som en vattenpump för att använda överskottskapaciteten för att pumpa vatten från nedströms reservoaren till uppströms reservoaren och lagra energi i form av potentiell energi. När systembelastningen är högre än grundbelastningen kan den användas som en vattenturbin för att generera elektricitet för att justera toppbelastningen. Därför kan rena pumpkraftverk inte öka kraftsystemets effekt, men kan förbättra driftsekonomin för värmekraftverk och förbättra kraftsystemets totala effektivitet. Sedan 1950-talet har pumpkraftverk varit allmänt uppskattade och utvecklats snabbt över hela världen.
Pumpaggregat som utvecklats tidigt eller med hög vattentryck använder oftast tre maskintyper, det vill säga de består av en generatormotor, vattenturbin och vattenpump i serie. Fördelen är att vattenturbinen och vattenpumpen är konstruerade separat, vilket kan ha hög effektivitet, och enhetens rotationsriktning är densamma vid generering och pumpning, vilket snabbt kan konverteras från kraftgenerering till pumpning, eller från pumpning till kraftgenerering. Samtidigt kan turbinen användas för att starta enheten. Nackdelarna är hög kostnad och stora investeringar i kraftverk.
Bladen på den lutande pumpturbinens löprör kan rotera och fortfarande ha god driftsprestanda när vattenhöjden och belastningen ändras. Emellertid begränsad av de hydrauliska egenskaperna och materialets hållfasthet var dess maximala vattenhöjd endast 136,2 m i början av 1980-talet (Kogen nr 1 kraftverk i Japan). För högre vattenhöjder krävs Francis-pumpturbiner.
Pumpkraftverket är utrustat med övre och nedre reservoarer. Under förutsättning att samma energi lagras kan en ökning av tryckhöjden minska lagringskapaciteten, öka enhetshastigheten och minska projektkostnaden. Därför utvecklas kraftverk med hög tryckhöjd över 300 meter snabbt. Francis-pumpturbinen med världens högsta vattentryck är installerad i Beinabashta kraftverk i Jugoslavien. Dess enhetseffekt är 315 MW och turbinens vattentryck är 600,3 meter. Pumpen har en tryckhöjd på 623,1 m och en rotationshastighet på 428,6 r/min. Den togs i drift 1977. Sedan 1900-talet har vattenkraftverk utvecklats mot höga parametrar och stor kapacitet. Med ökningen av eldkapaciteten i kraftsystemet och utvecklingen av kärnkraft, för att lösa problemet med rimlig toppavskärning, bygger länder över hela världen aktivt pumpkraftverk utöver att kraftigt utveckla eller expandera storskaliga kraftverk i större vattensystem. Därför har pumpturbiner utvecklats snabbt.
Som en kraftmaskin som omvandlar vattenflödets energi till roterande mekanisk energi är vattenturbiner en oumbärlig del i vattenturbingeneratorer. Numera blir problemet med miljöskydd allt allvarligare. Vattenkraft, en kraftproduktionsmetod som använder ren energi, ökar i användning och marknadsförs. För att fullt ut utnyttja olika hydrauliska resurser har tidvatten, slättvatten och jämna vågor också väckt stor uppmärksamhet, vilket har lett till den snabba utvecklingen av rörformiga turbiner och andra små enheter.
Publiceringstid: 6 april 2022
