Цахилгаан үйлдвэрлэхэд Каплан турбин ба Пелтон турбины ялгаа
Усан цахилгаан станцууд (УЦС) нь ногоон, тогтвортой цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх хамгийн өргөн хэрэглэгддэг технологийн нэг юм. УЦС-д турбинууд нь усны кинетик болон потенциал энергийг механик энерги болгон хувиргахад гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд дараа нь генераторын тусламжтайгаар цахилгаан энерги болгон хувиргадаг. УЦС-д байнга ашиглагддаг хоёр төрлийн турбин бол Каплан турбин ба Пелтон турбин юм. Хоёулаа усны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах үүрэгтэй боловч дизайн, ажиллах механизм, ашиглалтын нөхцөл, хэрэглээ зэрэг олон талаараа ялгаатай байдаг. Энэ нийтлэлд Каплан турбин ба Пелтон турбинуудын ялгаа, орчин үеийн цахилгаан үйлдвэрлэлд тэдгээрийн хамаарлыг нарийвчлан авч үзэх болно.
1. Дизайн ба бүтэц
Каплан болон Пелтон турбинууд нь ажиллах арга барилынхаа үндсэн ялгааг тусгасан загвартай байдаг.
Каплан турбин
Каплан турбин нь хөлгийн сэнстэй төстэй хийцтэй урвалын турбин юм. Энэхүү хийц нь усыг турбины голын дагуу тэнхлэгийн дагуу урсгах боломжийг олгодог. Каплан турбины зарим үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд дараахь зүйлс орно.
– Runner (Pen): Төрөл бүрийн усны урсгал болон даралтад үр ашгийг оновчтой болгохын тулд хэд хэдэн тохируулгатай иртэй. Энэхүү тохируулга нь Каплан турбиныг олон төрлийн ашиглалтын ачаалалд үр ашигтай ажиллуулах боломжийг олгодог.
– Чиглүүлэгчийн сэнс: Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь усны урсгалыг гүйгч рүү зөв өнцгөөр чиглүүлэх үүрэгтэй бөгөөд ингэснээр энерги хувиргалтын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.
– Суурилуулах хоолой: Усны хурдыг бууруулж, даралтыг бага зэрэг сэргээж, нийт үр ашгийг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг гүйлтийн ёроолд байрлах ус зайлуулах хоолой.
Пелтон Турбин
Пелтон турбин нь ихэвчлэн өндөр усны даралттай, бага урсгалтай цахилгаан станцуудад ашиглагддаг импульсийн турбин юм. Пелтон турбины үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд дараахь зүйлс орно.
– Гүйгч: Усны тийрэлтэт импульсийг шууд хүлээн авах зориулалттай хэд хэдэн хувингаас бүрдэнэ. Хувин бүр нь усны тийрэлтэтийг хоёр хэсэгт хувааж, усны импульсийг бууруулж, кинетик энергийг механик энерги болгон хувиргадаг.
– Цорго ба тийрэлтэт: Цорго нь усыг тодорхой хэмжээ, хурдаар хувин руу чиглүүлж, үйлдвэрлэсэн энергийг оновчтой болгох боломжийг олгодог.
– Бүрээс: Ашигласан усыг системээс гаргахын тулд гүйгчийг хааж, бусад хувинтай харьцахаас сэргийлж, турбулент байдлыг багасгадаг.
2. Ажлын механизм
Каплан турбин
Каплан турбин нь урвалын зарчмаар ажилладаг бөгөөд даралт болон усны кинетик энергийн өөрчлөлт нь турбины эргэлтэд нөлөөлдөг. Ус чиглүүлэгч сэнсээр дамжин гүйгч рүү урсах үед усны даралт буурч, хурд нь нэмэгдэж, гүйгчийг эргүүлэх хүчийг үүсгэдэг. Ирний өнцгийг тохируулах нь Каплан турбиныг усны урсгалын олон янзын нөхцөлд үр ашигтай ажиллах боломжийг олгодог.
Пелтон Турбин
Пелтон турбин нь импульсийн зарчмаар ажилладаг бөгөөд ус нь цоргоноос өндөр хурдны тийрэлтэт урсгал хэлбэрээр ялгарч, хувин дээр гүйгч рүү цохигддог. Усны тийрэлтэт урсгал хувин руу цохиход усны импульс хувин руу шилжиж, гүйгчийг эргүүлдэг. Хувин руу цохисны дараа ус хоёр хэсэгт хуваагдаж, бусад хувинтай саад учруулахаас сэргийлж системээс гадагш чиглүүлэгддэг.
3. Үйл ажиллагааны нөхцөл
Каплан турбин
Каплан турбинууд нь усны урсгал өндөр, усны даралт бага эсвэл дунд зэргийн өндөртэй нөхцөлд ашиглахад тохиромжтой. Эдгээрийг ихэвчлэн том голын далан болон тасралтгүй усны урсгалтай том хэмжээний цахилгаан станцуудад ашигладаг. Ашиглалтын нөхцөлд дараахь зүйлс орно.
– Усны гарц (урсгалын хурд): Өндөр
– Усны толгой (Усны толгой): Багаас дунд хүртэл (2 метрээс 70 метр хүртэл)
– Хувьсах чадвар: Янз бүрийн ачаалал болон урсгалын нөхцөлд үр ашигтай ажиллах чадвартай.
Пелтон Турбин
Пелтон турбинууд нь усны өндөр даралттай, урсгал багатай нөхцөлд тохиромжтой. Тэдгээрийг ихэвчлэн уулархаг газар эсвэл усны эх үүсвэр болон турбины байршлын хооронд өндрийн зөрүү мэдэгдэхүйц байдаг газарт ашигладаг. Ашиглалтын нөхцөлд дараахь зүйлс орно.
– Усны гарц (урсгалын хурд): Бага
– Усны толгой (Толгой): Өндөр (100 метрээс 1000 метрээс дээш)
– Хувьсах чанар: Цоргоноор төвлөрсөн усны урсгалаас шалтгаалан оргил ачааллын нөхцөлд оновчтой үр ашиг.
4. Апликаси дан Пенггунаан
Каплан турбин
Каплан турбиныг уян хатан үр ашгийн тохируулгатай өндөр хүчин чадалтай турбин шаарддаг томоохон хэмжээний ус түгээх төслүүдэд өргөн ашигладаг. Каплан турбины зарим нийтлэг хэрэглээнд дараахь зүйлс орно.
– Голын далангийн цахилгаан станц: Цахилгаан үйлдвэрлэхэд их хүчин чадалтай голын усны урсгалыг ашиглах.
– Усжуулалт болон үерийн хяналтын систем: Усжуулалтын суваг болон үерийн хяналтын далангаас гарах усны урсгалын хэлбэлзэлд дасан зохицох.
– Түрлэгийн усан цахилгаан станц: Далайн түрлэгийн өндөр болон нам үеийн усны түвшний өөрчлөлтөд тохируулга хийдэг.
Пелтон Турбин
Пелтон турбинуудыг уулархаг газар эсвэл өндөрлөг газраас тасралтгүй ус авах боломжтой газруудад жижиг, дунд хэмжээний цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх төслүүдэд өргөн ашигладаг. Пелтон турбины нийтлэг хэрэглээнд дараахь зүйлс орно.
– Жижиг болон дунд хэмжээний усан цахилгаан станцууд: Уулархаг бүс нутаг гэх мэт газарзүйн өндөрлөг газар нутагт.
– Автономит цахилгаан станцууд: Усны даралт ихсэх магадлал өндөртэй алслагдсан суурин газрууд эсвэл хотын гаднах байгууламжуудыг цахилгаан эрчим хүчээр хангах.
– Жижиг усан цахилгаан станц: Жижиг бөгөөд энгийн, бага хүчин чадалтай боловч тогтвортой усны эх үүсвэртэй газарт тохиромжтой.
5. Үр ашиг ба гүйцэтгэл
Каплан турбин
Каплан турбины үр ашиг нь ерөнхийдөө маш өндөр бөгөөд хамгийн тохиромжтой нөхцөлд 90 гаруй хувьд хүрдэг. Ирний өнцгийг тохируулах чадвар нь Каплан турбинуудыг урсгал болон ачааллын өргөн хүрээнд оновчтой ажиллуулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь өндөр уян хатан байдал шаарддаг хэрэглээнд тохиромжтой сонголт болгодог.
Пелтон Турбин
Пелтон турбинууд нь маш өндөр үр ашигтай бөгөөд ихэвчлэн 85-90% орчим байдаг. Хэдийгээр тэдгээрт Каплан турбинуудын ир тохируулах механизм байхгүй ч усны өндөр даралт болон төвлөрсөн урсгалын нөхцөлд үр ашиг нь оновчтой хэвээр байна. Үр ашгийг усны тийрэлтэтийг нарийн чиглүүлдэг цоргоны загвараар дамжуулан хадгалдаг.
Дүгнэлт
Усан цахилгаан станцын хувьд Каплан болон Пелтон турбинууд хоёулаа ашиглалтын нөхцлөөс хамааран тодорхой давуу тал, хэрэглээтэй байдаг. Каплан турбинууд нь өндөр урсгалтай, бага ба дунд усны толгойд маш сайн ажилладаг бөгөөд ир тохируулах чадвар нь олон төрлийн ачаалал, урсгалд дасан зохицох боломжийг олгодог. Нөгөөтэйгүүр, Пелтон турбинууд нь өндөр даралттай, бага урсгалтай нөхцөлд тусгайлан бүтээгдсэн бөгөөд тусгай хувингийн загвараараа эдгээр нөхцөлд өндөр үр ашигтай ажиллах чадвартай байдаг.
Каплан турбин болон Пелтон турбины хоорондох сонголтыг усны нөөц, эрчим хүчний хэрэгцээ, орон нутгийн газарзүйн нарийвчилсан шинжилгээнд үндэслэх ёстой. Ялгаа болон хамгийн тохиромжтой хэрэглээг зөв ойлгосноор усан цахилгаан станцуудыг цахилгаан эрчим хүчийг үр ашигтай, найдвартай, тогтвортой үйлдвэрлэхэд оновчтой болгож болно.
