Что такое водяная турбина?

Что такое водяная турбина?

Водяная турбина используется для выработки гидравлической энергии на плотинах и других сооружениях. Обычно она устанавливается там, где большие объемы воды падают с высоких мест, таких как водопады и плотины, или где вода движется с высокой скоростью, например, в порогах. Турбина вращается этим потоком, преобразуя энергию в электричество.

Водяные турбины классифицируются как импульсные турбины или реактивные турбины, в зависимости от того, как падающая вода заставляет лопасти вращаться. Импульсные турбины, такие как турбина Пелтона, используют скорость падающей и ускоренной воды, в то время как реактивные турбины, такие как турбины Фрэнсиса и пропеллерные турбины, используют как скорость, так и давление воды.

Типы и структура водяных турбин

Современные водяные турбины преобразуют потенциальную энергию воды в энергию скорости, подавая высокоскоростную воду на лопасти. Существует два основных типа: импульсные турбины и реактивные турбины. Турбина Пелтона является примером импульсной турбины, в то время как турбины Фрэнсиса и пропеллерные турбины являются примерами реактивных турбин.

Эти турбины имеют значительную генерирующую мощность, и даже изменение эффективности на 1% может значительно повлиять на выход. Оптимальная конструкция необходима в зависимости от размера электростанции и высоты водопада.

Импульсная турбина

Турбина Пелтона, распространенный тип импульсной турбины, используется на электростанциях с большими перепадами и высокой скоростью воды. Она направляет сильную струю воды на лопасти турбины, чтобы вращать турбину. Турбины Пелтона известны своим использованием в местах с большими перепадами, таких как электростанция Будрон в Швейцарии.

Реакционная турбина

Фрэнсисовы и пропеллерные турбины являются реактивными турбинами. Турбина Фрэнсиса использует как скорость, так и давление падающей воды, при этом вода поступает в спиральный корпус и протекает через направляющие лопатки, прежде чем попасть на рабочие колеса. Турбины Фрэнсиса универсальны, подходят для различных перепадов и широко используются в Японии.

Пропеллерные турбины, по принципу схожие с турбинами Фрэнсиса, но отличающиеся формой рабочего колеса, часто используются на электростанциях с меньшими перепадами воды и высокой скоростью потока. Они становятся все более популярными в микрогидроэлектрогенерации.

Водяная турбина и гидрогенерация

Водяные турбины подключены к генераторам, и их вращение генерирует электроэнергию. Скорость вращения меняется в зависимости от объема воды и падения уровня, что требует мер по стабилизации выработки электроэнергии, таких как добавление воздуха или воды в центр вихря корпуса.