Типи гідротурбін мікро гідроелектростанцій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Пропелерні турбіни (турбіна Каплана)

Пропелерна турбіна має найвищу швидкохідність серед усіх типів турбін. Що дозволяє при малих швидкостях потоку отримувати більшу швидкість обертання. Високі обороти турбіни в свою чергу дозволяють застосовувати більш швидкісні, а значить, більш легкі та дешеві електрогенератори або зменшувати витрати на передавальні пристрої (редуктори або ремінні системи передач). Тому пропелерні турбіни застосовують при найнижчих напорах, коли швидкості потоку невеликі.

На вигляд робоче колесо пропелерної турбіни схоже на вентилятор (рис. 20).

Рис.20. Пропелерна турбіна з фіксованими лопатями

Лопаті в турбіні можуть виготовлятися як фіксованими, так і поворотними (рис.21). У першому випадку лопаті нерухомо закріплені під вибраним кутом, що відповідає робочому натиску та оптимальному навантаженню генератора. Поворотні лопаті виправдано застосовувати у великих турбінах при значних коливаннях напору та роботі генератора за умов зі змінним навантаженням. За допомогою поворотних лопатей можна підтримувати незмінну частоту обертання робочого колеса і частоту напруги, що виробляється в генераторах.

Рис.21. Поворотно-лопатева турбіна (турбіна Каплана)

Рис.21-1. Принцип роботи

У пропелерної турбіні є напрямний апарат (рис. 22), який служить для подачі потоку води під потрібним кутом на лопаті турбіни для досягнення максимального коефіцієнта корисної дії. Напрямний апарат дозволяє регулювати потужність турбіни, а також, у деяких випадках, повністю припиняти доступ води до робочого колеса турбіни.

Рис.22. Напрямний апарат турбіни

Пропелерні турбіни забезпечуються трубами, що відсмоктують. Відсмоктувальна труба являє собою канал для відведення води з турбіни, що розширюється по перерізу. При збільшенні перерізу трубопроводу швидкість води та її кінетична енергія зменшуються, що дозволяє зменшити втрати енергії у потоці, що відходить. Крім того, труба, що відсмоктує, дозволяє розташувати турбіну вище рівня води в нижньому б'єфі.

Б'єф (фр. bief) це частина водного простору, прилегла до гідротехнічної споруди. Розрізняють верхній б'єф (прилеглий до напірного басейну) та нижній б'єф (прилеглий до скидного каналу).

Труби, що відсмоктують, бувають прямі, так і вигнуті, як показано на рис. 23 і 24:

Рис.23. Гідроагрегат з прямою відсмоктуючою

Рис.24. Гідроагрегат з зігнутою трубою трубою, що відсмоктує

Радіально-осьові турбіни (Турбіна Френсіса)

Вода на робоче колесо радіально-осьової турбіни надходить із зовнішнього боку колеса і рухається радіусом до центру турбіни (рис. 25). Пройшовши між лопатями складної просторової вигнутої форми, вода віддає енергію ротору, змушуючи його обертатися.

Рис.25. Радіально-осьова (турбіна Френсіса)

Рис.25-1. Радіально-осьова (турбіна Френсіса), зовнішній вигляд

Для правильної та рівномірної подачі води по всьому колу робочого колеса воно оточене спіральною камерою (рис. 26). Між спіральною камерою та колесом поміщається напрямний апарат, що складається з лопатей, що направляють воду на робоче колесо турбіни під потрібним кутом. Лопаті направляючого апарату можуть бути виконані поворотними для зміни витрати води та найкращого напрямку потоку на лопаті робочого колеса (рис. 27). Це підвищує ККД турбіни на нерозрахункових режимах. Напрямний апарат може бути оснащений як системою ручного регулювання, так і автоматичною.

Рис.26. Схема спіральної камери та напрямного апарату турбіни Френка

Рис.27. Турбіна Френсіса з напрямним апаратом з ручним регулюванням

У радіально-осьових турбінах існує небезпека гідравлічного удару напірному трубопроводі. При аварії генератора чи різкому падінні навантаження напрямні лопатки зменшують витрату води, й у напірному трубопроводі виникає гідравлічний удар, що може призвести до розриву трубопроводу. Для запобігання аваріям радіально-осьові турбіни забезпечують запобіжним холостим випуском, що скидає воду зі спіральної камери в нижній б'єф при стрибках тиску.

Для високонапірних радіально-осьових турбін важливо зменшити можливі витоку води повз лопаті робочого колеса. Це досягається високою точністю виготовлення деталей, що сполучаються, і спеціальними ущільненнями, що зменшують втрати напору.

Після проходження робочого колеса вода надходить у трубу, що відсмоктує, має конусну форму. Проходячи по трубі, що відсмоктує, вода збільшує свій переріз і сповільнюється, що призводить до зменшення кінетичної енергії марно йде з відпрацьованою водою. Крім того, відсмоктувальна труба дозволяє розташовувати гідроагрегати значно вище нижнього б'єфу води, що зручно для будівництва будівлі ГЕС.

Для виробництва турбін застосовуються спеціальні високозносостійкі сорти сталей, що забезпечують довготривалу та надійну роботу турбін.

Ковшові турбіни (Турбіни Пелтона)

Цей тип турбін застосовують при великих напорах. Напірний трубопровід заходить у будівлю гідроелектростанції і закінчується соплом, що спрямовує струмінь на робоче колесо турбіни. Струмінь води, що вилітає з сопла, прокочується по увігнутій поверхні ковша і змінює напрямок свого руху на протилежний (рис. 28).

Рис.28. Схема ковша (ковшова турбіна Пелтона)

Рис.28-1. Робоче колесо (ковшова турбіна Пелтона)

Максимальний ККД буде в тому випадку, коли струмінь, що відбився від ковша, має нульову швидкість по відношенню до корпусу. Це досягається, як показує аналіз, при окружній швидкості ковша, що дорівнює половині швидкості струменя.

Ковші в турбіні роблять спареними і струмінь подають на стик ковшів для компенсації осьових зусиль на підшипники ротора. Сопло турбіни служить для регулювання кількості води, що надходить. Голка, що переміщується всередині сопла, змінює переріз каналу та витрату води, що надходить на колесо турбіни (рис. 29).

Рис.29. Схема сопла з голчастим клапаном (ковшова турбіна Пелтона)

Крім сопла для регулювання параметрів турбіни застосовують дефлектор, що є перешкодою, що знаходиться між соплом і ковшем, яке відхиляє струмінь і зменшує силу впливу струменя на ротор гідроагрегату. Дефлектор дозволяє уникнути гідравлічних ударів при регулюванні турбіни. При регулюванні струменя лише голкою у разі різкого падіння електричного навантаження в мережі голка перекриває вихід води, що викликає гідравлічний удар у трубопроводі, та можливість його пошкодження. Відпрацьована вода стікає у нижній б'єф. Тому для зменшення втрат напору сопло та турбіна повинна розташовуватися якнайнижче до рівня стоку. Корпус турбіни служить для захисту від бризок приміщення гідроелектростанції і робиться великих розмірів, щоб відбита від корпусу вода не потрапляла назад на ротор і не зменшувала ККД установки.

У ковшових турбінах часто встановлюють кілька сопел рознесених по колу робочого колеса, що зменшує навантаження опори обертання (рис. 30).

Сучасне гідротурбобудування розвивається з урахуванням наступних основних тенденцій:

• підвищення економічності та надійності в експлуатації;
• збільшення швидкохідності гідротурбін з метою забезпечення необхідної розрахункової потужності при менших габаритах та вагах гідроагрегатів, що забезпечує зниження вартості енергетичного обладнання та будівлі ГЕС;
• поліпшення енергетичних характеристик гідротурбін та підвищення середнього експлуатаційного ККД агрегатів при роботі при нерозрахункових навантаженнях та натиску;
• зменшення пульсацій тиску в проточній частині (особливо за робочим колесом радіально-осьової гідротурбіни) та супутніх їм вібрацій агрегату;
• гідроагрегатів;
• застосування на ГЕС потужних гідроагрегатів дозволяє зменшити їх кількість, підвищити ККД та знизити вартість енергетичного обладнання та будівлі;
• подальшого зростання поодиноких потужностей.

Рис.30. Турбіна Пелтона з двома соплами

Передавальні пристрої

Передавальні пристрої необхідні передачі обертальної енергії від турбіни до генератору. Деякі конструкції мікро ГЕС передбачають пряму передачу енергії за допомогою валу (робоче колесо та ротор генератора знаходяться на одному валу). Інші системи передачі (ремінні або редукторні) можуть, як змінювати передавальне число обертання робочого колеса до ротора генератора, так і передавати його без змін.

Автори: Картанбаєв Б.А., Жумаділов К.А., Зазульський А.А.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву Система головного освітлення Ford Glare-Free Highbeam 22.03.2016 Компанія Ford представила електронну систему Glare-Free Highbeam, призначену для керування головним світлом. Комплекс забезпечує максимум освітленості без засліплення інших учасників руху. Glare-Free Highbeam працює в парі із системами Auto High Beam (автоматичне перемикання ближнього/дальнього світла) та Ford Dynamic LED з технологією Adaptive Front Lighting (світлодіодні фари з адаптивним головним освітленням). Для роботи нового комплексу використовується камера, встановлена ​​в зоні лобового скла та призначена для виявлення інших транспортних засобів та велосипедистів. Завдяки Glare-Free Highbeam головне освітлення постійно підлаштовується під дорожню обстановку, що змінюється. Система виявляє машини, що наближаються або видаляються, на відстані до 800 метрів і плавно приглушує світло окремих пучків, запобігаючи засліпленню водіїв і одночасно зберігаючи максимальне освітлення інших ділянок. У процесі роботи системи враховуються найрізноманітніші показники, такі як поточна швидкість автомобіля, природне освітлення, відстань до транспортного засобу попереду та навіть активність склоочисників. Система Glare-Free Highbeam вже доступна на нових моделях Ford S-MAX та Galaxy, а найближчим часом з'явиться на кросовері Ford Edge.

Інші цікаві новини:

▪ Політ на Марс змінить людський організм

▪ 100 км на одному літрі палива

▪ DVD плеєр з можливістю редагування відео

▪ Графен прискорює оптичні комутатори у 100 разів

▪ Антикварки та обертання протона

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Цікаві факти. Добірка статей

▪ стаття Кому це вигідно? Крилатий вислів

▪ стаття Хто знав механізм роботи вертольота до нашої ери? Детальна відповідь

▪ стаття Оператор автоматичних та напівавтоматичних ліній, зайнятий операціями лакування деталей. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Установка Падаючий сніг. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Зовнішнє освітлення. Живлення установок зовнішнього освітлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024