مبدأ ونطاق تطبيق التوربينات المائية

التوربينات المائية عبارة عن آلة تربينية في آلية الموائع.في وقت مبكر من عام 100 قبل الميلاد ، وُلد النموذج الأولي للتوربينات المائية ، عجلة المياه.في ذلك الوقت ، كانت الوظيفة الرئيسية هي قيادة الآلات لمعالجة الحبوب والري.لقد تطورت العجلة المائية ، كجهاز ميكانيكي يستخدم تدفق المياه كطاقة ، إلى التوربينات المائية الحالية ، كما تم توسيع نطاق تطبيقها.إذن أين تستخدم توربينات المياه الحديثة بشكل رئيسي؟
تستخدم التوربينات بشكل رئيسي في محطات توليد الطاقة بالضخ.عندما يكون حمل نظام الطاقة أقل من الحمل الأساسي ، يمكن استخدامه كمضخة مياه لاستخدام القدرة الزائدة لتوليد الطاقة لضخ المياه من الخزان السفلي إلى الخزان العلوي لتخزين الطاقة في شكل طاقة كامنة ؛عندما يكون حمل النظام أعلى من الحمل الأساسي ، يمكن استخدامه كتوربين هيدروليكي ، يولد الكهرباء لتنظيم أحمال الذروة.لذلك ، لا يمكن لمحطة طاقة التخزين النقية التي يتم ضخها أن تزيد من قوة نظام الطاقة ، ولكن يمكنها تحسين الاقتصاد التشغيلي لوحدات توليد الطاقة الحرارية وتحسين الكفاءة الكلية لنظام الطاقة.منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تقييم وحدات التخزين التي يتم ضخها على نطاق واسع وتم تطويرها بسرعة في البلدان حول العالم.

معظم وحدات التخزين التي يتم ضخها والتي تم تطويرها في مرحلة مبكرة أو ذات رأس ماء مرتفع تتبنى نوع ثلاث آلات ، أي أنها تتكون من محرك مولد وتوربينات مائية ومضخة مياه في سلسلة.ميزتها هي أن التوربين ومضخة المياه مصممان بشكل منفصل ، ويمكن أن يكون لكل منهما كفاءة أعلى ، وتدور الوحدة في نفس الاتجاه عند توليد الكهرباء وضخ المياه ، ويمكن تحويلها بسرعة من توليد الطاقة إلى الضخ ، أو من الضخ إلى توليد الطاقة.في نفس الوقت ، يمكن استخدام التوربين لبدء تشغيل الوحدة.عيبها أن التكلفة مرتفعة والاستثمار في محطة الطاقة كبير.
يمكن تدوير شفرات عداء توربين مضخة التدفق المائل ، ولا يزال لديه أداء تشغيل جيد عندما يتغير رأس الماء والحمل.ومع ذلك ، نظرًا لقيود الخصائص الهيدروليكية وقوة المواد ، بحلول أوائل الثمانينيات ، كان رأسها الصافي 136.2 مترًا فقط.(أول محطة طاقة يابانية تاكاجين).للرؤوس الأعلى ، يلزم وجود توربينات مضخة فرانسيس.
تحتوي محطة تخزين الطاقة التي يتم ضخها على خزانات علوية وسفلية.في حالة تخزين نفس الطاقة ، يمكن أن تؤدي زيادة المصعد إلى تقليل سعة التخزين وزيادة سرعة الوحدة وتقليل تكلفة المشروع.لذلك ، فإن محطة تخزين الطاقة عالية الرأس التي يزيد ارتفاعها عن 300 متر قد تطورت بسرعة.تم تركيب توربين المضخة فرانسيس مع أعلى رأس مائي في العالم في محطة باينا باستا للطاقة في يوغوسلافيا.عام في التشغيل.منذ القرن العشرين ، تطورت وحدات الطاقة الكهرومائية في اتجاه معايير عالية وقدرة كبيرة.مع زيادة قدرة الطاقة الحرارية في نظام الطاقة وتطوير الطاقة النووية ، من أجل حل مشكلة تنظيم الذروة المعقولة ، بالإضافة إلى التطوير القوي أو التوسع في محطات الطاقة على نطاق واسع في أنظمة المياه الرئيسية ، البلدان في جميع أنحاء العالم تعمل بنشاط على بناء محطات توليد الطاقة بالضخ والتخزين ، مما أدى إلى التطور السريع لتوربينات المضخات.

كآلة طاقة تقوم بتحويل طاقة تدفق المياه إلى طاقة ميكانيكية دوارة ، فإن التوربينات المائية هي جزء لا غنى عنه من مجموعة المولدات المائية.في الوقت الحاضر ، أصبحت مشكلة حماية البيئة أكثر خطورة ، كما أن تطبيق وتعزيز الطاقة الكهرومائية ، التي تستخدم الطاقة النظيفة ، آخذ في الازدياد.من أجل الاستفادة الكاملة من الموارد الهيدروليكية المختلفة ، اجتذبت المد والجزر والأنهار العادية ذات الانخفاض المنخفض جدًا وحتى الأمواج اهتمامًا واسع النطاق ، مما أدى إلى التطور السريع للتوربينات الأنبوبية والوحدات الصغيرة الأخرى.