Фрэнсис турбина

Гидроэлектрлік энергияны өндіру үшін әлемде ең көп қолданылатын элементтердің бірі болып табылады Фрэнсис турбина. Бұл Джеймс Б.Френсис жасаған және реакция мен аралас ағын арқылы жұмыс істейтін турбо машина. Олар гидравликалық турбиналар, олар секірулер мен ағындардың кең спектрін беруге қабілетті және екі метрден бірнеше жүз метрге дейінгі беткейлерде жұмыс істейді.

Бұл мақалада біз сізге Фрэнсис турбинасының барлық сипаттамалары мен маңыздылығы туралы айтып береміз.

Негізгі сипаттамалары

Турбиналардың бұл түрі бірнеше метрден жүздеген метрге дейінгі биіктікте жұмыс істеуге қабілетті. Осылайша, ол көптеген бастар мен ағындарда жұмыс істей алатындай етіп жасалған. Құрылған жоғары тиімділікті желімнің және оған қолданылатын материалдардың арқасында бұл модель әлемде ең көп қолданылатын модельдердің бірі болады. Оның негізгі қолданылуы су электр станцияларында электр энергиясын өндіру саласында.

Су электр энергиясы, біз білетіндей, контейнерлердегі суды электр тогын жасау үшін пайдаланатын жаңартылатын энергия түрі. Бұл турбиналарды құрастыру өте қиын және қымбат, бірақ ондаған жылдар бойы жұмыс істей алады. Бұл осы типтегі турбиналардың бастапқы құнына инвестицияларды қалғандарынан жоғары етеді. Алайда бұған тұрарлық, өйткені алғашқы инвестициялар алғашқы бірнеше жылда өзін-өзі ақтай алады. Орташа пайдалану мерзімі 25 жыл болатын күн батареяларын қолданатын фотоэлектрлік энергиядағы сияқты, біз 10-15 жыл пайдалану кезінде инвестициямызды қайтара аламыз.

Фрэнсис турбина гидродинамикалық дизайнымен ерекшеленеді Бұл бізге судың ысырап болуы мүмкін болғандықтан, жоғары өнімділікке кепілдік береді. Олар сыртқы түрі бойынша өте берік және техникалық қызмет көрсету құны төмен. Бұл турбиналардың осы түрінің ең тиімді нүктелерінің бірі, өйткені техникалық қызмет көрсету төмен және жалпы шығындарды азайтады. Биіктігі 800 метрден асатын Фрэнсис турбинасын қондыруға мүлдем кеңес берілмейді, өйткені ауырлық күшінің өзгеруі өте көп. Сондай-ақ, турбинаның бұл түрін ағынның үлкен ауытқулары бар жерлерде орнатқан жөн емес.

Фрэнсис турбинасындағы кавитация

Кавитация - бұл біз әрқашан бақылауға алатын маңызды аспект. Бұл пайда болатын гидродинамикалық әсер турбиналар арқылы өтетін су ішінде бу қуыстары пайда болған кезде. Судағы сияқты, ол сұйық күйдегі кез-келген басқа сұйықтықта болуы мүмкін және ол арқылы депрессияның айырмашылықтарына жауап беретін күштерге әсер етті. Бұл жағдайда сұйықтық өткір жиектен жоғары жылдамдықпен өткенде және сұйықтық арасында декомпенсациялар болған кезде және Бернулли константасын сақтау кезінде болады.

Сұйықтықтың бу қысымы молекулалар бірден өзгеріп кететіндей болуы мүмкін, ол бу болып, көпіршіктер пайда болады. Бұл көпіршіктер қуыстар деп аталады. Бұл жерде кавитация ұғымы пайда болады.

Барлық осы көпіршіктер қысым көп болатын жерлерден қысымы аз жерлерге бару. Бұл сапар барысында бу кенеттен сұйық күйге оралады. Бұл көпіршіктердің ұсақталуы мен күйзелуіне әкеліп соқтырады және қатты бетінде энергияның көп мөлшерін шығаратын және соққы кезінде жарылып кететін газ ізін тудырады.

Мұның бәрі бізді Фрэнсис турбинасындағы кавитацияны ескеруге мәжбүр етеді.

Фрэнсис турбина бөлшектері

Турбиналардың бұл түрі әртүрлі бөлшектерден тұрады және әрқайсысы гидроэлектр энергиясын өндіруге кепілдік береді. Біз осы бөліктердің әрқайсысын талдаймыз:

• Спиральды камера: Бұл дөңгелектің кіре берісіндегі сұйықтықты біркелкі таратуға жауап беретін Фрэнсис турбинасының бөлігі. Бұл спиральды камера ұлудың пішініне ие және сұйықтықтың орташа жылдамдығы оның әр нүктесінде тұрақты болып тұруы керек. Бұл оның спираль мен ұлу түрінде болуы керек екендігінің себебі. Бұл камераның көлденең қимасы әр түрлі болуы мүмкін. Бір жағынан, тікбұрышты, ал екінші жағынан дөңгелек, дөңгелек жиі кездеседі.
• Таратушы: Бұл турбинаның бекітілген қалақтардан тұратын бөлігі. Бұл пышақтардың тек құрылымдық қызметі бар. Олар спираль камерасының біз жоғарыда айтқан құрылымын ұстап тұруға қызмет етеді және гидродинамикалық құрылымның барлығын ұстап тұруға және судың шығынын азайтуға жеткілікті қаттылық береді.
• Дистрибьютор: бұл бөлік қозғалмалы бағыттағыш қалақшалармен салынған. Бұл элементтер суды қозғалмайтын арабтарға бағыттауы керек. Сонымен қатар, бұл дистрибьютор Фрэнсис турбинасынан өткен кезде рұқсат етілген ағынды реттеуге жауапты. Турбинаның қуатын осылай өзгертуге болады, сондықтан оны электр желісінің жүктеме ауытқуларына мүмкіндігінше реттеу керек. Сонымен қатар, ол машинаның жұмысын жақсарту мақсатында сұйықтық ағынын бағыттай алады.
• Доңғалақ немесе ротор: бұл Фрэнсис турбинасының жүрегі. Себебі бұл жерде бүкіл машина арасында энергия алмасу жүреді. Сұйықтықтың дөңгелектен өткен сәтте оның энергиясы кинетикалық энергияның, қысым мен энергияның биіктікке қатысты потенциалдық энергиясының қосындысын құрайды. Турбина осы энергияны электр энергиясына айналдыруға жауапты. Доңғалақ осы энергияны білік арқылы электр генераторына беру үшін жауап береді, мұнда осы конверсия жүзеге асырылады. Ол машина жасауға арналған нақты айналым санына байланысты әр түрлі формада болуы мүмкін.
• Сору түтігі: Бұл сұйықтық турбинадан шығатын бөлік. Бұл бөліктің функциясы сұйықтыққа үздіксіздік беру және шығатын су деңгейінен жоғары қондырғыларда жоғалған секірісті қалпына келтіру болып табылады. Жалпы алғанда, бұл бөлік роторға жеткізілмеген энергияның бір бөлігін қалпына келтіруге көмектесетін сору эффектісін қалыптастыру үшін диффузор түрінде салынған.

Осы ақпарат арқылы сіз Фрэнсис турбина туралы көбірек біле аласыз деп сенемін.