Пелтон турбин: Өндөр даралттай усны урсгалаас эрчим хүч авах хамгийн тохиромжтой сонголт
Эрчим хүчний эрэлт хэрэгцээ байнга нэмэгдэж байгаа энэ үед сэргээгдэх нөөцийг ашиглах нь хамгийн чухал шийдлүүдийн нэг юм. Цэвэр эрчим хүчний янз бүрийн хувилбаруудын дунд усан цахилгаан станцууд (УЦЦ) нь үр ашиг, тогтвортой байдал, найдвартай байдлаасаа шалтгаалан чухал хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч бүх газарт их хэмжээний урсацтай том голууд байдаггүй. Олон газар нутаг өөр өөр шинж чанартай байдаг: харьцангуй бага усны урсгалтай боловч өндөр даралттай байдаг - жишээлбэл, уулархаг бүс нутагт. Ийм нөхцөлд Пелтон турбин нь маш үр дүнтэй шийдэл болж гарч ирдэг. Энэхүү турбиныг өндөр даралттай усны потенциал энергийг механик энерги болгон хувиргах, дараа нь өндөр үр ашигтай цахилгаан энерги болгон хувиргах зориулалттай тусгайлан бүтээсэн.
Пелтон турбинууд болон тэдгээрийн ажиллах зарчмуудыг ойлгох
Пелтон турбин нь импульсийн усны турбины нэг төрөл юм. Гүйлтийн доторх даралтын өөрчлөлтийг ашигладаг урвалын турбинуудаас ялгаатай нь импульсийн турбинууд нь голчлон усны тийрэлтэт хөдөлгүүрийн импульсийн өөрчлөлт дээр ажилладаг. Хүзүүний голоос гарч буй ус нь цоргогоор дамжин хурдасч, өндөр хурдны тийрэлтэт хөдөлгүүр хэлбэрээр гарч ирдэг. Дараа нь энэ тийрэлтэт хөдөлгүүр нь турбины дугуйнд (гүйлтийн хөдөлгүүр) бэхлэгдсэн давхар хувин хэлбэртэй ирийг цохидог.
Пелтон хувингийн хэлбэр нь маш өвөрмөц: энэ нь төвийн нуруугаар (хуваагч) тусгаарлагдсан хоёр "аяга"-тай төстэй. Усны тийрэлтэт урсгал нь хуваагч руу цохиход урсгал хоёр хуваагдан бараг 180 градус хазайдаг. Энэхүү хазайлт нь их хэмжээний импульсийн хүчийг үүсгэж, гүйгчийг өндөр эргүүлэх хүчээр эргүүлдэг. Хувин руу цохисны дараа ус агаарт (агаар мандлын даралт) гардаг тул энерги хувиргах үйл явц нь голчлон гүйгчтэй холбогдохоос өмнө тийрэлтэт урсгалд явагддаг.
Товчхондоо, ажлын үе шатууд нь:
1. Өндөр даралттай ус хашаагаар урсдаг.
2. Цорго нь даралтыг хурд болгон хувиргаж, тийрэлтэт урсгал үүсгэдэг.
3. Шүршигч урсгал хувин руу цохигдож, усны импульсийг эргэлт болгон хувиргадаг.
4. Гүйлтийн эргэлт нь генератортой холбогдсон голыг эргүүлдэг.
5. Генератор цахилгаан үйлдвэрлэдэг.
Пелтон яагаад өндөр түвшинд амжилтанд хүрдэг вэ?
Пелтон турбинуудыг дараах системүүдэд хамгийн тохиромжтой ашигладаг:
– Өндөр толгойтой (ерөнхийдөө хэдэн зуун метр, бүр түүнээс ч илүү), мөн
– Харьцангуй бага эсвэл дунд зэргийн ялгадас.
Гол шалтгаан нь Пелтон эрчим хүчийг хэрхэн ашигладагт оршино. Өндөр даралттай үед усны даралт асар их байдаг. Цоргоор дамжуулан энэ даралт нь хувин дотор хүчтэй импульс үүсгэх чадвартай өндөр хурдны тийрэлтэт урсгал болж хувирдаг. Бага зэргийн цэнэг алдалттай байсан ч тийрэлтэт урсгалын дамжуулж буй энерги нь уналтын өндөр болон урсгалын хурдаас хамаардаг тул мэдэгдэхүйц хэвээр байна.
Эдгээр шинж чанарууд нь Пелтоныг дараахь зүйлд төгс тохирно.
– Уулын усан цахилгаан станц,
– Уулархаг бүс нутагт бичил усан цахилгаан станцууд,
– Өндөрлөг газар дээрх далан эсвэл усан сангаас гарах өндөр даралттай усны систем.
Пелтон турбины үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Пелтон турбин нь оновчтой ажиллахын тулд хэд хэдэн чухал хэсгээс бүрдэнэ.
1. Цорго болон жадны хавхлага (тохируулагч зүү)
Цорго нь өндөр хурдтай тийрэлтэт урсгал үүсгэх үүрэгтэй. Энэ нь ихэвчлэн усны урсгалыг толгойг нь мэдэгдэхүйц өөрчлөхгүйгээр зохицуулах жадны хавхлагатай байдаг. Зүүг хөдөлгөснөөр тийрэлтэт урсгалын хөндлөн огтлолын талбай өөрчлөгдөж, гаралтын чадлыг нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулах боломжийг олгодог.
2. Гүйгч болон хувин
Гүйгч нь олон тооны хувингуудыг тойрон эргэлддэг турбины дугуй юм. Пелтон хувингууд нь өндөр хурдны тийрэлтэт онгоцны цохилт болон элэгдлийн нөлөөллийг тэсвэрлэх ёстой тул бат бөх материалаар (зэвэрдэггүй ган эсвэл тусгай хайлш гэх мэт) хийгдсэн байдаг.
3. Бүрээс
Пелтон турбины бүрхүүл нь ерөнхийдөө урвалын турбин шиг даралтын камер биш харин бамбай болон ус цацрахаас хамгаалах хаалт болдог. Бүрхүүлийн загвар нь усыг аюулгүйгээр гадагш чиглүүлэхэд тусалдаг бөгөөд цацрахаас үүдэлтэй эрчим хүчний алдагдлын эрсдлийг бууруулдаг.
4. Тоормосны систем
Турбиныг аюулгүй зогсоохын тулд эргэлтийн эсрэг чиглэлд ус цацдаг механик тоормосны систем эсвэл тоормосны цорго ашигладаг.
5. Дефлектор (тодорхой загвар дээр)
Дефлектор нь ачааллын гэнэтийн өөрчлөлтийн үед тийрэлтэт урсгалыг чиглүүлэхэд тусалдаг бөгөөд ингэснээр гол цэнэглэх тохиргоо ажиллахаас өмнө эргэлт хэт хурдан (хэт хурд) хүрэхгүй.
Пелтон турбины давуу талууд
Пелтон турбинуудыг өндөр даралттай усны урсгалд хамгийн тохиромжтой сонголт гэж нэрлэдэг хэд хэдэн шалтгаан бий.
1. Том толгой дээр өндөр үр ашигтай
Пелтон турбин нь даралтын энергийг хурд болгон хувиргах нь цоргон дээр үр дүнтэй явагддаг бөгөөд дараа нь кинетик энерги нь харьцангуй "цэвэр" импульсийн механизмаар дамжин гүйгч рүү шилждэг тул маш сайн үр ашигтай ажиллах чадвартай.
2. Ачааллын хэлбэлзлийн үед тогтвортой гүйцэтгэл
Пелтон нь цорго болон жадны хавхлагыг тохируулснаар цахилгаан ачааллын хэрэгцээнд нийцүүлэн гаралтын чадлыг тохируулж чадна. Энэ нь хэлбэлзэлтэй хэрэглээтэй системүүдэд зайлшгүй шаардлагатай.
3. Дизайн нь харьцангуй энгийн бөгөөд засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар.
Тэд даралттай бүрхүүлд ажилладаггүй бөгөөд урвалын турбин шиг татах хоолой шаарддаггүй тул үзлэг, засвар үйлчилгээ хийхэд хялбар байдаг. Энэ нь алслагдсан бүс нутагт суурилуулахад давуу талтай.
4. Хөндий үүсэх эрсдэл бага
Реактив турбинуудад, ялангуяа нам даралттай газарт кавитаци нь томоохон бэрхшээл болдог. Пелтон турбинуудад хувингийн эргэн тойрон дахь даралт нь ерөнхийдөө атмосферийн даралттай ойролцоо байдаг тул кавитацийн эрсдэл харьцангуй бага байдаг.
5. Микрогидрод тохиромжтой
Олон бичил усан цахилгаан станцын төслүүд уулын усжуулалтын суваг эсвэл ус түгээх хоолойн өндөр толгойг ашигладаг. Пелтонуудыг ижил ажиллагааны зарчмуудыг баримталж, жижиг хэмжээгээр барьж болно.
Кетербатасан ян Перлу Дипертимбангкан
Зарим нөхцөлд илүү сайн боловч Пелтон турбин нь үргэлж хамгийн сайн сонголт байдаггүй. Үүний зарим хязгаарлалтууд нь:
– Намхан толгойтой хүмүүст тохиромжгүй
Бага даралттай үед үүссэн тийрэлтэт урсгал нь их хэмжээний импульс үүсгэхэд хангалттай хурдан биш байдаг. Эдгээр нөхцөлд Каплан эсвэл Фрэнсис турбин илүү тохиромжтой байдаг.
- Усны чанарт мэдрэмтгий
Элс эсвэл хатуу тоосонцор агуулсан ус нь цорго болон хувин дээр элэгдэл үүсгэж болзошгүй. Тиймээс шүүлтүүрийн систем (шүүлтүүр, тунгаах сав) шаардлагатай байдаг.
– Өндөр түвшний дэд бүтцийн шаардлага
Пелтон нь оновчтой ажиллахын тулд өндөр даралтыг тэсвэрлэх чадвартай хурдан хоолой болон сайн penstock систем шаарддаг. Энэ нь төслийн анхны өртгийг нэмэгдүүлж болзошгүй.
Пелтон турбины бодит хэрэглээ
Пелтон турбинуудыг толгод, уулархаг бүс нутагт, түүний дотор эгц гадаргуутай орнуудад цахилгаан станцуудад өргөн ашигладаг. Том хэмжээний усан цахилгаан станцуудаас гадна Пелтон турбинууд нь дараахь зүйлсээр алдартай.
– Алслагдсан тосгодод байрлах бичил усан цахилгаан станцууд,
– Даралтат усны урсгалаас эрчим хүч сэргээх системүүд (жишээлбэл, тодорхой ундны усны сүлжээнд),
– Байгалийн аялал жуулчлалын байгууламж, уулын амралтын газар эсвэл судалгааны станцуудад зориулсан сүлжээнээс гадуурх генераторууд.
Олон тохиолдолд өндөр даралт болон хязгаарлагдмал цэнэг зарцуулалтын хослол нь ихээхэн боломжийг олгодог: томоохон голуудыг далан хаахгүйгээр эрчим хүч үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд зохих ёсоор төлөвлөсөн тохиолдолд байгаль орчин, нийгмийн нөлөөллийг илүү сайн хянаж болно.
Хаах
Пелтон турбин нь эрчим хүчний шилжилтийн эрин үед хамааралтай хэвээр байгаа сонгодог технологи юм. Өндөр хурдны усны тийрэлтэт хөдөлгүүр ашигладаг импульсийн зарчим нь өндөр даралттай усны урсгалтай, том даралттай байршилд тохиромжтой сонголт болгодог. Өндөр үр ашигтай, харьцангуй хялбар засвар үйлчилгээ, ашиглалтын бат бөх чанар зэрэг давуу талууд нь бичил усан цахилгаан станцаас том цахилгаан станц хүртэл янз бүрийн хэмжээнд тохиромжтой болгодог.
Цэвэр эрчим хүчний хүртээмжийг нэмэгдүүлэх, ялангуяа толгодтой болон алслагдсан бүс нутагт Пелтон турбинууд нь практик бөгөөд батлагдсан шийдлийг санал болгож байна. Тунадас хянах, зохих материалын сонголт, аюулгүй сэнсний загвар зэрэг зохих төлөвлөлттэй бол эдгээр турбинууд нь найдвартай, хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй усан цахилгаан станцын гол тулгуур болж чадна.
