اصل و دامنه کاربرد توربین آبی

توربین آب یک توربوماشین در ماشین آلات سیال است.در حدود 100 سال قبل از میلاد، نمونه اولیه توربین آبی، چرخ آب، متولد شد.در آن زمان، وظیفه اصلی هدایت ماشین آلات برای پردازش غلات و آبیاری بود.چرخ آب به عنوان یک وسیله مکانیکی که از جریان آب به عنوان نیرو استفاده می کند، به توربین آبی فعلی تبدیل شده و دامنه کاربرد آن نیز گسترش یافته است.بنابراین توربین های آبی مدرن عمدتاً در کجا استفاده می شوند؟
توربین ها عمدتاً در نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده استفاده می شوند.هنگامی که بار سیستم قدرت کمتر از بار اصلی باشد، می توان از آن به عنوان پمپ آب استفاده کرد تا از ظرفیت تولید برق اضافی برای پمپاژ آب از مخزن پایین دست به مخزن بالادست برای ذخیره انرژی در قالب انرژی پتانسیل استفاده کند.هنگامی که بار سیستم بالاتر از بار اصلی باشد، می توان از آن به عنوان یک توربین هیدرولیک استفاده کرد، برق را برای تنظیم بارهای اوج تولید می کند.بنابراین، نیروگاه ذخیره سازی پمپی خالص نمی تواند قدرت سیستم قدرت را افزایش دهد، اما می تواند اقتصاد عملیاتی واحدهای تولید برق حرارتی را بهبود بخشد و راندمان کلی سیستم قدرت را بهبود بخشد.از دهه 1950، واحدهای ذخیره سازی پمپ شده به طور گسترده در کشورهای سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته و به سرعت توسعه یافته اند.

اکثر واحدهای ذخیره سازی پمپ شده که در مراحل اولیه یا با هد آب بالا توسعه یافته اند از نوع سه ماشینی هستند، یعنی از یک موتور ژنراتور، یک توربین آب و یک پمپ آب به صورت سری تشکیل شده اند.مزیت آن این است که توربین و پمپ آب به صورت جداگانه طراحی شده اند که هر کدام می توانند بازده بالاتری داشته باشند و دستگاه در هنگام تولید برق و پمپاژ آب در یک جهت می چرخد ​​و می تواند به سرعت از تولید برق به پمپاژ یا از پمپاژ به پمپ تبدیل شود. تولید برقدر عین حال می توان از توربین برای راه اندازی واحد استفاده کرد.عیب آن این است که هزینه آن بالا است و سرمایه گذاری نیروگاه نیز زیاد است.
پره های توربین پمپ جریان مورب قابل چرخش هستند و در هنگام تغییر هد آب و بار، عملکرد عملکرد خوبی دارد.با این حال، به دلیل محدودیت ویژگی های هیدرولیک و مقاومت مواد، در اوایل دهه 1980، سر خالص آن تنها 136.2 متر بود.(نیروگاه اول تاکاگن ژاپن).برای هدهای بالاتر، توربین های پمپ فرانسیس مورد نیاز است.
نیروگاه ذخیره سازی پمپاژ دارای مخازن بالایی و پایینی است.در شرایط ذخیره انرژی مشابه، افزایش بالابر می تواند ظرفیت ذخیره سازی را کاهش داده، سرعت واحد را افزایش دهد و هزینه پروژه را کاهش دهد.بنابراین، نیروگاه ذخیره انرژی بالای 300 متر به سرعت توسعه یافته است.توربین پمپ فرانسیس با بالاترین هد آب در جهان در نیروگاه باینا باستا در یوگسلاوی نصب شده است.سال بهره برداریاز قرن بیستم، واحدهای برق آبی در جهت پارامترهای بالا و ظرفیت زیاد در حال توسعه هستند.با افزایش ظرفیت انرژی حرارتی در سیستم قدرت و توسعه انرژی هسته ای، به منظور حل مشکل تنظیم منطقی پیک، علاوه بر توسعه یا گسترش شدید نیروگاه های مقیاس بزرگ در سیستم های آبی بزرگ، کشورهای جهان به طور فعال در حال ساخت نیروگاه های ذخیره سازی پمپی هستند که منجر به توسعه سریع توربین های پمپ می شود.

به عنوان یک ماشین قدرت که انرژی جریان آب را به انرژی مکانیکی دوار تبدیل می کند، یک توربین آبی جزء ضروری یک مجموعه هیدروژنراتور است.امروزه مشکل حفاظت از محیط زیست روز به روز جدی تر شده و کاربرد و ترویج نیروگاه های آبی که از انرژی های پاک استفاده می کند رو به افزایش است.به منظور استفاده کامل از منابع مختلف هیدرولیکی، جزر و مد، رودخانه‌های دشتی با افت بسیار کم و حتی امواج نیز توجه گسترده‌ای را به خود جلب کرده‌اند که در نتیجه توسعه سریع توربین‌های لوله‌ای و سایر واحدهای کوچک ایجاد شده است.