معلومة

التوربينات الهيدروليكية: كيف تعمل

التوربينات الهيدروليكية: كيف تعمل


التوربينات الهيدروليكية، يقومون بتحويل الطاقة إلى طاقة. الطاقة الكامنة أو الحركية للسائل ، في الميكانيكا ثم الكهربائية ، إذا أردنا ذلك. هذه هي الأجهزة الميكانيكية ذات غلة عالية نوعا ما، تقدر في المتوسط ​​بأكثر من 90٪ ، ولهذا السبب فهي تحظى بتقدير كبير ، حتى لو لم يكن تركيبها دائمًا "سريع الحركة": يتطلب الكثير من البنى التحتية.

ال التوربينات الهيدروليكية تتكون بشكل عام من عضو ثابت ، و موزعومن أحد الأجهزة المحمولة: المكره. يعطي الموزع اتجاه التدفق الذي يصل بعد ذلك إلى المكره ، ويقوم أيضًا بضبطه وتحويل طاقة ضغط التدفق إلى طاقة حركية. عندما يحدث هذا التحول بالكامل في الموزع ، فإن ملف التوربينات الهيدروليكية يقال للعمل، وإلا يمكننا التحدث عنه توربينات التفاعل الهيدروليكي. الانتقال من الموزع إلى المكره ، حيث نشهد تحول الطاقة الكامنة و / أو الحركية للمياه - التي تصل اعتمادًا على النوع - إلى طاقة ميكانيكية ناتجة عن عمود المحرك.

سلف توربينات كهربائية إنها عجلة المياه المستخدمة على نطاق واسع منذ القرن السابع عشر وتعتمد بشكل حصري تقريبًا على استغلال الطاقة الكامنة. لم يكن بإمكانه توفير قوى عظمى ، لذلك لم يشعر بالفزع على الفور. سارت الأمور بشكل أفضل عندما مررنا مع توربينات المياه الحديثة لاستغلال الطاقة الحركية.

نحو القرن التاسع عشر ، لذلك ، توربينات هيدروليكية من نوع بيلتون، مع وجود عيب في الأحواض الاصطناعية باهظة الثمن إلى حد ما بسبب الحاجة إلى اختلافات في الارتفاع حتى مئات الأمتار. تدريجيًا ، اقتربنا من التوربينات الهيدروليكية بمتطلبات أقل ومناسبة أيضًا لارتفاعات بضعة أمتار (2-3) ، كابلان، والتي تبدو مثل المراوح المنبوبة. أرشفة في المتاحف عجلات المياه، أو اليوم تقريبًا ، تعد توربينات بيلتون وفرانسيس وكابلان هي التوربينات الهيدروليكية الأكثر استخدامًا لإنتاج الكهرباء.

مبدأ التشغيل بشكل عام هو استغلال سقوط السائل ، وبالتالي فهو مرتبط بالارتفاع الذي يوضع فيه الخزان العلوي ، مقارنة بالخزان السفلي ، وكلاهما جزء من التوربينات الهيدروليكية وعادة ما تكون تحت الضغط الجوي.

توربينات بيلتون الهيدروليكية

ال التوربينات الهيدروليكية من هذا النوع فهي قابلة للتنفيذ ومجهزة بفوهة واحدة أو أكثر تقوم بتحويل ضغط الماء بالكامل إلى طاقة حركية. عادة ما نجدهم يقفزون من 50 إلى 1300 متر. كل فوهة من هذه الأجهزة تخلق نفاثًا بمعدل تدفق ينظمه صمام إبرة ، ثم توجد لوحة عاكسة تعمل على تحويل التدفق من الشفرات لتجنب المشاكل في حالة انقطاع الحمل المفاجئ.

عيب واحد من توربينات المياه بيلتون هي حقيقة أنهم يستطيعون معالجة كمية محدودة من الماء ، بسبب خطر التداخل بين التدفقات الفردية القادمة من فتحتين متجاورتين. ومع ذلك ، نجدها في كل من المحور الرأسي والأفقي ، سواء في النباتات الكبيرة أو من أجل محطات الطاقة المائية الدقيقة.

توربينات تورغو الهيدروليكية

فهو يقع في حوالي توربينات العمل الهيدروليكية أيضًا في هذه الحالة ، لكن القفزات التي يمكنهم العمل عليها مختلفة تمامًا: نحن بين 15 و 300 متر. بالمقارنة مع Pelton ، يوفر هذا النوع شفرات ذات شكل وترتيب مختلفين بحيث تضرب طائرة نفاثة عدة شفرات في وقت واحد. بفضل هذه الوسيلة ، فإن التوربينات الهيدروليكية تورغو ليس لديهم قيود خاصة على حجم الماء.

نظرًا لأنها مصممة ، فإنها لا توفر وجود مُضاعِف مع ما يترتب على ذلك من انخفاض في التكاليف وزيادة الموثوقية. منتشر في أوروبا توربينات تورغو الهيدروليكية لا تحظى بشعبية كبيرة في إيطاليا ، على الأقل حتى الآن ، بشكل عام يوصى بها في المواقف ذات الاختلافات القوية في التدفقات أو في المياه العكرة.

توربينات كابلان الهيدروليكية

هنا بعض توربينات التفاعل الهيدروليكي، على عكس السابقة ، وأيضًا مع التدفق المحوري ، فهو مثالي أيضًا للقفزات المنخفضة ، من 2 إلى 20 مترًا. إن شفرات العجلات قابلة للتعديل دائمًا ، في حين أن شفرات الموزع يمكن تثبيتها أو تعديلها ، لذلك هناك نوعان مختلفان من هذه التوربينات الهيدروليكية. الضبط المزدوج ، Kaplan الحقيقي ، هو الذي يحتوي على جميع الشفرات القابلة للتعديل بينما إذا كانت شفرات العجلة فقط قابلة للتعديل ، فلدينا شبه Kaplan ، أو تعديل فردي.

أقصى قوة وصل إليها اليوم توربينات كابلان المائية حوالي 200000 كيلو واط. من هذا "النموذج" ثم اشتق التوربينات الهيدروليكية ينغمس في الماء في النباتات التي تستغل حركة المد والجزر: يطلق عليهممصباح ولها المولد والمضاعف بشكل مناسب في علبة مقاومة للماء.

توربينات فرانسيس الهيدروليكية

نبقى من بين التوربينات الهيدروليكية رد فعل التدفق الشعاعي، لكن فرانسيس لديها بالقوة الموزع بشفرات قابلة للتعديل والمكره ذات الشفرات الثابتة وتستخدم على نطاق واسع للقفز بين 10 و 350 مترًا. هناك أيضًا نموذج "فرانسيس سبيدي" ، مرة أخرى بتدفق شعاعي ولكن عادم محوري. الميزة هي أن الماء يمر من الموزع إلى المكره دون أن يتلامس مع الغلاف الجوي في أي وقت ولكنه ليس كذلك التوربينات الهيدروليكية مع العديد من المزايا مقارنة بالآخرين ، نجدها تقريبًا فقط محطات الضخ.

توربينات صغيرة كهرومائية

فهو يقع في حوالي التوربينات الهيدروليكية التي تقع بالكامل ضمن الفئة "الكهرومائية الصغيرةلذلك من محطات توليد الطاقة الكهرومائية التي لا تتجاوز طاقتها الكهربائية 100 كيلوواط ، مع تأثير بيئي محدود.
في هذا النطاق من العمل ، فإن أكثرها استخدامًا هي بلا شك بيلتون ، بالإضافة إلى تلك المسماة بانكي ، ومن الواضح أنها مثالية لمعدلات تدفق المياه المحدودة.

نجد هؤلاء النباتات الصغيرة كلاهما يستخدم مع المياه المتدفقة وداخل قنوات المياه ، فإن شروط تشغيلهما اثنان وأساسيتان. يجب أن يكون هناك قفزة مائية كافية ، حتى بضعة أمتار ، ومعدل تدفق للمياه ، ثابت إلى حد ما وليس موسميًا ، حتى 0.5 لتر فقط في الثانية جيدة.

أما بالنسبة للتطبيقات الملموسة لـ التوربينات الدقيقة الكهرومائية، فنحن ننظر إلى كل من النباتات المتصلة بالشبكة والنباتات المعزولة ، دون أي تفضيلات على الإطلاق. ومع ذلك ، لا يسعني إلا أن أذكر هذه العروض الخاصة في السياق الأول التوربينات الهيدروليكية يمكنهم الاستفادة من الحوافز المخصصة للمصادر المتجددة بالإضافة إلى كونها فرصة لإجراء التبادل على الفور.

ال التوربينات الدقيقة لها مزاياها ، وهي أيضًا مثالية لتلبية الاحتياجات الكهربائية للمباني دون الاتصال بالشبكة ، إذا كان من الواضح أن هناك توفرًا كافيًا من المياه. أمثلة؟ مجتمعات صغيرة معزولة ومزارع وأكواخ جبلية وسياحة زراعية.

إذا أعجبك هذا المقال ، فاستمر في متابعتي أيضًا على Twitter و Facebook و Google+ و Pinterest و ... في أي مكان آخر عليك أن تجدني!

مقالات أخرى قد تهمك

  • تكلفة النظام الكهروضوئي
  • مصادر الطاقة المتجددة في ايطاليا
  • توربينات برج الطاقة الشمسية


فيديو: كيف تعمل التوربينات البخارية (يونيو 2021).