Tua bin nước, với các tua bin Kaplan, Pelton và Francis là những tua bin phổ biến nhất, là một máy quay lớn hoạt động để chuyển đổi động năng và thế năng thành thủy điện. Những sản phẩm tương đương hiện đại của bánh xe nước này đã được sử dụng trong hơn 135 năm để sản xuất điện công nghiệp và gần đây hơn là sản xuất năng lượng thủy điện.
Tua bin nước được sử dụng để làm gì ngày nay?
Ngày nay, thủy điện đóng góp 16% sản lượng điện của thế giới. Vào thế kỷ 19, tua bin nước chủ yếu được sử dụng cho điện công nghiệp trước khi lưới điện trở nên phổ biến. Hiện nay, chúng được sử dụng để phát điện và có thể được tìm thấy ở các đập hoặc khu vực có dòng nước chảy mạnh.
Với nhu cầu năng lượng toàn cầu tăng nhanh chóng và các yếu tố như biến đổi khí hậu và cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch, thủy điện có tiềm năng tạo ra tác động lớn như một dạng năng lượng xanh trên phạm vi toàn thế giới. Khi quá trình tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch và thân thiện với môi trường vẫn tiếp tục, tua bin Francis có thể chứng minh là một giải pháp rất phổ biến và ngày càng được áp dụng rộng rãi trong những năm tới.
Tua bin nước tạo ra điện như thế nào?
Áp suất nước tạo ra từ dòng nước chảy tự nhiên hoặc nhân tạo tồn tại như nguồn năng lượng cho các tua bin nước. Năng lượng này được thu lại và chuyển thành năng lượng thủy điện. Một nhà máy thủy điện thường sử dụng một con đập trên một con sông đang hoạt động để lưu trữ nước. Sau đó, nước được giải phóng theo từng đợt, chảy qua tua bin, làm quay tua bin và kích hoạt máy phát điện sau đó tạo ra điện.
Tua bin nước lớn cỡ nào?
Dựa trên cột nước mà chúng hoạt động, các tua bin nước có thể được phân loại thành cột nước cao, trung bình và thấp. Các hệ thống thủy điện cột nước thấp lớn hơn, vì tua bin nước phải lớn để đạt được lưu lượng cao trong khi áp suất nước thấp được áp dụng trên các cánh quạt. Đổi lại, các hệ thống thủy điện cột nước cao không cần chu vi bề mặt lớn như vậy, vì chúng được sử dụng để khai thác năng lượng từ các nguồn nước chuyển động nhanh hơn.
Biểu đồ giải thích kích thước của các bộ phận khác nhau của hệ thống thủy điện bao gồm cả tua bin nước
Biểu đồ giải thích kích thước của các bộ phận khác nhau của hệ thống thủy điện bao gồm cả tua bin nước
Dưới đây, chúng tôi sẽ giải thích một số ví dụ về các loại tuabin nước khác nhau được sử dụng cho các ứng dụng và áp suất nước khác nhau.
Tua bin Kaplan (Cột áp 0-60m)
Các tua bin này được gọi là tua bin phản ứng dòng trục, vì chúng thay đổi áp suất của nước khi nước chảy qua. Tua bin Kaplan giống như một cánh quạt và có các cánh có thể điều chỉnh để tối đa hóa hiệu suất trên một phạm vi mức nước và áp suất.
Biểu đồ tuabin Kaplan
Tua bin Pelton (áp suất 300m-1600m)
Tua bin Pelton—hay bánh xe Pelton—được gọi là tua bin xung lực, là tua bin lấy năng lượng từ nước chuyển động. Tua bin này phù hợp với các ứng dụng có đầu nước cao, vì nó cần áp suất nước lớn để tác dụng lực lên các gầu hình thìa và khiến đĩa quay và tạo ra năng lượng.
Tua bin Pelton
Tua bin Francis (Cột áp 60m-300m)
Tua bin nước cuối cùng và nổi tiếng nhất, tua bin Francis, chiếm 60% thủy điện thế giới. Hoạt động như một tua bin tác động và phản ứng hoạt động ở mức nước trung bình, tua bin Francis kết hợp các khái niệm dòng chảy hướng trục và hướng tâm. Bằng cách này, tua bin lấp đầy khoảng cách giữa tua bin nước cao và thấp, tạo ra thiết kế hiệu quả hơn và thách thức các kỹ sư ngày nay cải tiến hơn nữa.
Cụ thể hơn, tuabin Francis hoạt động bằng cách nước chảy qua một vỏ xoắn ốc vào các cánh dẫn hướng (tĩnh) kiểm soát dòng nước chảy về phía các cánh quạt (chuyển động). Nước buộc cánh quạt quay thông qua tác động kết hợp và phản ứng của các lực, cuối cùng thoát ra khỏi cánh quạt thông qua một ống hút xả dòng nước vào môi trường bên ngoài.
Làm thế nào để chọn thiết kế tuabin nước?
Việc lựa chọn thiết kế tuabin tối ưu thường phụ thuộc vào một điều; lượng đầu và lưu lượng mà bạn có thể tiếp cận. Sau khi xác định được loại áp suất nước mà bạn có thể khai thác, bạn có thể quyết định xem "thiết kế tuabin phản ứng" kín như tuabin Francis hay "thiết kế tuabin xung lực" mở, như tuabin Pelton phù hợp hơn.
Sơ đồ tuabin nước
Cuối cùng, bạn có thể thiết lập tốc độ quay cần thiết của máy phát điện mà bạn đề xuất.
Thời gian đăng: 15-07-2022
