Turbinlərin növləri və onların hidroelektrik sistemlərində tətbiqləri
Su elektrik stansiyaları (SUE) qlobal elektrik enerjisi ehtiyaclarını ödəmək üçün həyati əhəmiyyətli bərpa olunan enerji mənbəyidir. Su elektrik stansiyasının vacib bir komponenti generatoru hərəkətə gətirmək üçün suyun kinetik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən turbindir. Hər biri spesifik xüsusiyyətlərə və tətbiqlərə malik müxtəlif növ turbinlər mövcuddur. Bu məqalədə su elektrik stansiyalarında istifadə olunan turbin növlərini və hər bir növün SUE sistemində necə tətbiq olunduğunu müzakirə edəcəyik.
1. Pelton Turbinası
Pelton turbini, yüksək su səviyyəsi və aşağı axın sürəti olan yerlər üçün hazırlanmış bir impuls turbin növüdür. Bu turbin, burundan çıxan suyun turbin çarxındakı cibinə dəyməsi prinsipi ilə işləyir. Bu yüksək kinetik enerjili su axını turbin çarxının yüksək səmərəliliklə fırlanmasına səbəb olur.
Tətbiqlər:
Pelton turbinləri dağlıq ərazilərdə və ya yüksək təzyiqli boruları olan və əhəmiyyətli dərəcədə aşağı düşmələrə məruz qalan ərazilərdə yerləşən elektrik stansiyaları üçün uyğundur. Məsələn, Norveçdəki bir çox su elektrik stansiyaları Pelton turbinlərindən istifadə edir, çünki təpəli ərazi bu tip turbinlərə üstünlük verir.
2. Francis turbini
Hidroelektrik sistemlərində istifadə edilən ən çox yayılmış turbin Francis turbinidir. Bu tip reaksiya turbinləri təzyiqli suyu stator pərləri vasitəsilə fırlanan rotora zorla ötürməklə işləyir. Francis turbinləri geniş su düşməsi və axın şəraitində yaxşı işləyə bilər və bu da onları çox yönlü edir.
Tətbiqlər:
Francis turbinləri tez-tez orta və yüksək düşmə hündürlüyünə və orta və böyük axın həcmlərinə malik su elektrik stansiyalarında istifadə olunur. Çindəki Üç Dərə Su Elektrik Stansiyası kimi böyük su elektrik stansiyaları layihələrində Francis turbinlərindən istifadə olunur.
3. Kaplan Turbinası
Su elektrik stansiyalarında tez-tez istifadə olunan digər bir turbin növü Kaplan turbinidir. Bu, tənzimlənən pərləri olan pervanellə idarə olunan reaksiya turbinidir. Kaplan turbin xüsusilə aşağı düşmə hündürlükləri və yüksək su axınları üçün hazırlanmışdır.
Tətbiqlər:
Kaplan turbinləri tez-tez böyük su həcminə malik, lakin kiçik yüksəklik fərqlərinə malik böyük çaylarda, məsələn, Avropa və Şimali Amerikadakı Dunay və Missisipi çayları kimi böyük çaylardakı elektrik stansiyalarında istifadə olunur.
4. Turqo Turbinası
Turgo turbini, Pelton turbininə bənzər impuls turbininin bir variantıdır, lakin daha yüksək su axınları və orta dərəcədə düşmələr üçün uyğundur. Bu turbin rotoru hərəkətə gətirmək üçün turbin pərlərinə müəyyən bir bucaq altında vuran su jetindən istifadə edir.
Tətbiqlər:
Turqo Turbinləri Pelton Turbinləri ilə müqayisədə daha yüksək axınlarda daha səmərəli olduğundan, onlar tez-tez orta düşmələr və artan axınlar olan ərazilərdə kiçik və orta elektrik stansiyalarında istifadə olunur və bu, dünyanın bir çox mikro-hidroelektrik layihələrində, xüsusən də Qrenlandiyada və Cənubi Amerikanın bəzi yerlərində müşahidə olunur.
5. Çarpaz axın turbinası (Banki-Michell)
Çarpaz axın turbinləri və ya bəzən Banki-Michell turbinləri adlanan turbinlər, aşağı və orta dərəcədə düşmə və dəyişkən su axını olan tətbiqlərdə istifadə üçün nəzərdə tutulmuş impuls turbinləridir. Su turbindən eninə istiqamətdə axır və əhəmiyyətli mexaniki qüvvə təmin edir.
Tətbiqlər:
Çarpaz axınlı turbinlər mikro və mini-su elektrik stansiyalarında istifadə olunur, asan tikinti və ucuz enerji həlli tələb edən ucqar kəndlər və ya kənd yerləri üçün uyğundur. Nepal və İndoneziyadakı layihələr bu tip turbinin geniş yayılmasının nümunələridir.
6. Turbin lampası
Lampa turbinası, həmçinin boruşəkilli turbin kimi də tanınır, xüsusilə bəndlərdə və ya şlüz qapılarında su altında işləmək üçün hazırlanmış Kaplan turbin növüdür. Bu turbinlərin generator komponentləri su keçirməyən bir quruluşa (lampa) daxil edilir və bu da yüksək enerji çevrilmə səmərəliliyinə imkan verir.
Tətbiqlər:
Lampa turbinli su elektrik stansiyaları adətən çay deltaları və ya qabarma-çəkilmə sahələri kimi aşağı axınlı, aşağı düşməli ərazilərdə yerləşir. Bu texnologiyanın nümunələrinə Cənubi Koreyadakı bir neçə böyük çay bəndində rast gəlmək olar.
Hidroloji Şəraitə Əsaslanan Turbin Seçimi
Turbin növünün seçimi elektrik stansiyası ərazisindəki hidroloji şəraitdən çox asılıdır. Bu seçimə bir neçə amil təsir göstərir, o cümlədən:
1. Təzyiq (Düşmə): Su damlasının hündürlüyü istifadə edilə bilən turbinin növünü məhdudlaşdıracaq. Pelton turbinləri yüksək təzyiqlər üçün, Kaplan turbinləri isə aşağı təzyiqlər üçün daha uyğundur.
2. Axın Sürəti: Mövcud su axını həcmi turbinin səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə müəyyən edir. Aşağı axın Pelton turbinləri üçün, yüksək axın isə Kaplan və ya lampa turbinləri üçün uyğundur.
3. Axın Dəyişkənliyi: İl ərzində su axınında dəyişikliklər potensialı turbin seçiminə də təsir göstərir. Kaplan kimi tənzimlənən bıçaqlı turbinlər statik turbinlərə nisbətən dəyişkən axınları idarə etməkdə daha çevikdir.
Müasir və Gələcək Texnologiyası
Texnoloji irəliləyişlərlə yanaşı, hidroelektrik turbinləri də inkişaf etməyə davam edir. Hidroelektrik turbin əməliyyatlarının səmərəliliyini və etibarlılığını artırmaq üçün rəqəmsal idarəetmə və IoT (Əşyaların İnterneti) əsaslı monitorinq kimi müasir texnologiyalar tətbiq olunmağa başlanmışdır. Yüngül kompozit materiallar və yeni aerodinamik dizaynlar üzərində tədqiqatlar da performansı artırmaq və texniki xidmət xərclərini azaltmaq üçün davam edir.
Bundan əlavə, su həyatına ekoloji təsiri minimuma endirmək üçün hazırlanmış balıq dostu turbinlər kimi innovativ turbinlər müasir turbin dizaynında əsas diqqət mərkəzinə çevrilir.
Nəticə
Turbinlər hidroelektrik sisteminin ürəyidir və turbin növünün seçimi elektrik stansiyasının fəaliyyətinə, səmərəliliyinə və dayanıqlığına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Pelton, Francis, Kaplan, Turgo, Crossflow və Bulb da daxil olmaqla müxtəlif turbin növləri mövcud olduğundan, hər bir sahə hidroloji şəraitinə ən uyğun turbini seçə bilər. Texnologiya inkişaf etməyə davam edir, hidroenerji istehsalı üçün yeni və daha səmərəli həllər təqdim edir və bu da onu qlobal təmiz və dayanıqlı enerji axtarışında ən vacib bərpa olunan enerji mənbələrindən birinə çevirir.
