Бартариҳои турбинаҳои Франсис дар шароити ҷараёни оби фишори баланд
Турбинаҳои обӣ яке аз технологияҳои калидӣ дар нерӯгоҳҳои барқи обӣ (PLTA) мебошанд, зеро онҳо метавонанд энергияи потенсиалӣ ва кинетикии обро ба энергияи механикӣ табдил диҳанд, ки сипас тавассути генератор ба энергияи барқӣ табдил дода мешавад. Аз намудҳои гуногуни турбинаҳои истифодашуда - ба монанди Пелтон, Каплан ва Франсис - турбинаи Франсис ҳамчун интихоби хеле боэътимод барои диапазонҳои миёна ва баланд (баландии шаршараи об) маълум аст, хусусан вақте ки ҷараёни об зери фишори баланд аст. Ин бартарӣ турбинаи Франсисро ба "сутунмӯҳраи" бисёр нерӯгоҳҳои барқи обӣ дар кишварҳои гуногун, аз ҷумла Индонезия, табдил медиҳад, ки дар минтақаҳои кӯҳистонӣ потенсиали бузурги гидроэнергетикӣ дорад.
Фаҳмидани турбинаҳои Франсис ва хусусиятҳои ҷараёни фишори баланд
Турбинаи Франсис турбинаи реактивӣ аст, яъне қисми зиёди табдили энергия аз сабаби тағирёбии фишор дар дохили турбина ба амал меояд. Об тавассути қуттии фишордор ба турбина ворид мешавад ва сипас тавассути дарвозаҳои викет ба сӯи чархак (чархи турбина) равона карда мешавад. Дар дохили чархак фишори об коҳиш меёбад ва парҳоро гардонида, моменти гардишро дар меҳвари турбина ба вуҷуд меорад. Сипас об тавассути найчаи кашиш берун мешавад, ки ба барқароршавии қисме аз энергия мусоидат мекунад ва самаранокии умумиро афзоиш медиҳад.
Дар шароити ҷараёни фишори баланд, об дорои энергияи потенсиалии назаррас аст, ки агар турбина тавонад пастшавии фишорро устувор ва самаранок идора кунад, онро ба таври оптималӣ истифода бурдан мумкин аст. Ин ҷоест, ки турбинаи Франсис бартарӣ дорад: тарҳи реаксия ва геометрияи ҷараёни он имкон медиҳад, ки табдили ҳамвор, яксон ва назоратшавандаи энергия ба амал ояд.
1. Самаранокии баланд дар диапазони миёна-баланд
Яке аз бартариҳои асосии турбинаҳои Франсис самаранокии баланди онҳост, ки одатан ҳангоми тарҳрезӣ ва истифодаи дуруст аз 90% зиёд аст. Дар фишорҳои миёна то баланд - тақрибан аз 30 то 300 метр ва ҳатто дар баъзе тарҳҳо баландтар - турбинаҳои Франсис дар "минтақаи оптималии" худ кор мекунанд.
Дар ҷараёнҳои фишори баланд, самаранокӣ муҳим аст, зеро об энергияи зиёдро интиқол медиҳад. Турбинаҳои Франсис метавонанд талафоти энергияро тавассути инҳо кам кунанд:
– танзими дақиқи теғҳои роҳнамо,
– воридшавии нисбатан яксон ба даванда,
– истифодаи найчаи кашидашаванда барои кам кардани талафоти энергия дар баромадгоҳи турбина.
Дар натиҷа, қисми зиёди энергияи об ба гардиши чоҳ табдил дода мешавад ва қувваи барқро бе зиёд кардани ҷараёни аз ҳад зиёди об зиёд мекунад.
2. Тарроҳии реаксияи устувор барои фишори баланд
Бар хилофи турбинаҳои импулсӣ ба монанди Пелтон, ки ба ҷараёни об такя мекунанд, турбинаи Франсис дар системаи пӯшида бо ҷараёни фишордор кор мекунад. Ин тарҳ онро барои нерӯгоҳҳои барқи обӣ мувофиқтар мекунад, ки дар он ҷо оби фишори баландро ба корпуси турбинаи (нерӯгоҳи барқӣ) интиқол медиҳад. Турбинаи Франсис барои он тарҳрезӣ шудааст, ки аз лавҳаҳои роҳнамо ба гардишкунанда пастшавии тадриҷӣ ва назоратшавандаи фишор дошта бошад.
Афзалиятҳои ин устуворӣ инҳоянд:
– ларзишҳои механикӣ метавонанд пахш карда шаванд,
– сарборӣ ба ҷузъҳои турбина баробартар тақсим шудааст,
– хатари зарар аз сабаби ноустувории фишор камтар аст.
Шароити фишори баланд табиатан устувории хуби сохториро талаб мекунад. Турбинаҳои Франсис одатан бо истифода аз маводҳо ва равандҳои истеҳсолӣ сохта мешаванд, ки барои тоб овардан ба фишори дарозмуддат, қувваҳои гидродинамикӣ ва хастагии мавод тарҳрезӣ шудаанд.
3. Чандирии амалиётӣ дар тағирёбии сарборӣ
Нерӯгоҳҳои барқи обӣ на ҳамеша бо бори доимӣ кор мекунанд. Талабот ба нерӯи барқ дар давоми рӯз тағйир меёбад ва омилҳои гидрологӣ, ба монанди фаслҳои борон ва хушксолӣ, низ ба суръати ҷараён таъсир мерасонанд. Турбинаҳои Франсис чандирӣ пешниҳод мекунанд, зеро дарвозаҳои викетро метавон барои назорат кардани ҷараёни оби воридшаванда ба розетка танзим кард.
Дар шароити ҷараёнҳои фишори баланд, қобилияти танзими ин ҷараён барои турбина барои:
– кор карданро дар наздикии нуқтаи беҳтарини самаранокӣ идома диҳед,
- вокуниши фаврӣ ба тағйирот дар сарбории барқ;
– кам кардани хатари шароити ноустувори корӣ.
Ин чандирӣ турбинаҳои Фрэнсисро барои системаҳои муосири энергетикӣ, ки ба генераторҳое ниёз доранд, ки қодиранд борро пайгирӣ кунанд, на танҳо бо иқтидори баландтарин устувор кор кунанд.
4. Самаранокии хуб дар комбинатсияҳои гуногуни сар ва ҷараён
Турбинаҳои Франсис дар муқоиса бо дигар намудҳо ҳамчун турбинаҳои "бисёрфунксионалӣ" маъруфанд. Дар шароити фишори баланд, суръати ҷараён аксар вақт ба мисли нерӯгоҳҳои обии пастфишор зиёд нест. Масалан, турбинаҳои Каплан барои фишорҳои паст ва суръати ҷараёнҳои баланд мувофиқтаранд, дар ҳоле ки турбинаҳои Пелтон барои фишорҳои хеле баланд бо суръати нисбатан хурди ҷараён беҳтаринанд. Турбинаҳои Франсис дар ҷои миёна қарор доранд: қодиранд дар фишорҳои миёна ва баланд бо суръати ҷараёнҳои мӯътадил хуб кор кунанд.
Ин дар тарҳрезии нерӯгоҳҳои барқӣ бартариҳо фароҳам меорад, зеро он ба тарроҳон имкон медиҳад, ки андозаи турбина, диаметри ҷараёни об ва хусусиятҳои парро мувофиқи профили дарё ва топографияи маҳаллӣ танзим кунанд. Барои минтақаҳои кӯҳистонӣ бо фишори нисбатан баланд, вале партовҳои мавсимӣ, турбинаҳои Франсис аксар вақт интихоби хубе барои мувозинат кардани самаранокӣ ва арзиш мебошанд.
5. Истифодаи найчаи тарканда барои барқарорсозии энергия
Дар системаҳои фишори баланд, талафоти энергия дар баромадгоҳи турбина метавонад назаррас бошад. Бартарии турбинаи Франсис истифодаи найчаи кашидашаванда аст, ки суръати ҷараёни баромадгоҳро кам мекунад ва як қисми энергияи кинетикиро ба фишори статикӣ табдил медиҳад. Ин имкон медиҳад, ки фишори баромадгоҳи даванда аз фишори атмосфера пасттар бошад, аммо то он даме, ки кавитатсия назорат карда шавад, бехатар боқӣ мемонад.
Барқароркунии энергия тавассути найчаи кашидашаванда самаранокии умумии системаро афзоиш медиҳад. Ғайр аз ин, найчаи кашидашаванда ба ҷойгир кардани турбина дар баландии муайян бе аз даст додани фишори аз ҳад зиёди самаранок мусоидат мекунад ва дар тарҳбандии нерӯгоҳ чандирӣ фароҳам меорад.
6. Технологияи баркамол ва таҷрибаи амалиётӣ
Турбинаҳои Франсис яке аз намудҳои маъмултарини турбинаҳо дар саросари ҷаҳон мебошанд, аз ин рӯ, технологияҳои тарроҳӣ, истеҳсол ва нигоҳдории онҳо хеле пухта шудаанд. Дар шароити ҷараёни фишори баланд, эътимоднокӣ муҳим аст, зеро нокомиҳо метавонанд боиси қатъи тӯлонии кор ва хароҷоти назаррас шаванд.
Бартарии дигаре, ки аксар вақт нодида гирифта мешавад, мавҷудияти он аст:
– стандартҳои тарроҳӣ ва санҷиш,
– таҷрибаи саҳроӣ аз ҳазорҳо агрегатҳое, ки даҳсолаҳо боз фаъолият мекунанд,
– дастгирии осонтари қисмҳои эҳтиётӣ ва хизматрасонии техникӣ.
Аз сабаби пойгоҳи калони насб, омӯхтани ҳолатҳои воқеии корӣ (масалан, марбут ба ларзиш, кавитатсия ё фарсудашавии теғ) боиси такмили пайвастаи тарроҳӣ шудааст.
7. Назорати хатари кавитатсия дар фишори баланд
Кавитация ташаккул ва фурӯпошии ҳубобчаҳои буғӣ дар натиҷаи паст шудани фишори маҳаллӣ аз фишори буғи об аст. Дар турбинаҳои реактивӣ ба монанди турбинаҳои Франсис, кавитация метавонад мушкили ҷиддӣ бошад, хусусан дар минтақаҳои баромади найча ва лӯлаҳои обкашӣ. Аммо, турбинаҳои муосири Франсис дар коҳиш додани хатари кавитация якчанд бартариҳо доранд:
– тарҳрезии профили оптимизатсияшудаи корд бо истифода аз усулҳои ҳисоббарорӣ (CFD),
– интихоби маводҳои ба эрозия тобовар,
– танзими амалиёт тавре ки он аз нуқтаи тарҳрезӣ хеле дур набошад,
– тарҳи лӯлаи ибтидоӣ, ки ҷараёнро ҳамвор мекунад ва гирдбодҳоро кам мекунад.
Бо ин равиш, турбинаҳои Франсис метавонанд дар системаҳои фишори баланд боэътимод боқӣ монанд, ба шарте ки тарҳи NPSH (сари макидани мусбати холис) ва баландии насби турбина дуруст анҷом дода шаванд.
Хулоса
Турбинаҳои Франсис дар шароити ҷараёни об бо фишори баланд бартариҳои қавӣ доранд, ки самаранокии баланд, устувории амалиётӣ, танзимоти чандири суръати ҷараён ва қобилияти кори оптималӣ дар фишорҳои миёна ва баландро муттаҳид мекунанд. Ғайр аз ин, истифодаи найчаҳои тарроҳӣ барои барқарорсозии энергия, пухтагии технологӣ ва такмили тарҳ барои назорати кавитатсия ин турбинҳоро ба интихоби маъмул барои бисёр лоиҳаҳои гидроэнергетикӣ табдил медиҳад.
Дар рушди рӯзафзуни энергияи барқароршаванда, турбинаҳои Франсис омезиши беҳтарини самаранокӣ, эътимоднокӣ ва мутобиқшавиро пешниҳод мекунанд. Бо тарҳрезии дуруст ва нигоҳдории дуруст, турбинаҳои Франсис метавонанд самаранокии беҳтарини дарозмуддатро таъмин кунанд ва ҳамзамон потенсиали оби фишори баландро барои тавлиди нерӯи барқи тоза ва устувор ба ҳадди аксар расонанд.
