Турбинаи Фрэнсис: Чӣ тавр он кор мекунад ва бартариҳои он барои энергияи гидроэлектрикӣ
Пендахулуан
Дар талошҳои ҷаҳонӣ барои баланд бардоштани устуворӣ ва коҳиш додани вобастагӣ аз сӯзишвории истихроҷшаванда, манбаъҳои барқароршавандаи энергия ба самти асосӣ табдил ёфтаанд. Як манбаи барқароршавандаи энергия, ки беҳтарин аз имконоти табиат истифода мебарад, нерӯгоҳи барқи обӣ мебошад. Ин энергия барои тавлиди нерӯи барқ ба қувваи оби равон такя мекунад. Дар байни намудҳои гуногуни турбинаҳо, ки дар истеҳсоли нерӯгоҳи барқи обӣ истифода мешаванд, турбинаи Франсис яке аз самараноктарин ва бисёрҷонибатаринҳо ба ҳисоб меравад. Дар ин мақола тарзи кори турбинаи Франсис ва бартариҳои он дар заминаи нерӯгоҳи барқи обӣ баррасӣ мешавад.
Турбинаи Франсис чист?
Турбинаи Франсис як навъи турбинаи реактивӣ аст, ки ба таври васеъ дар нерӯгоҳҳои барқи обӣ истифода мешавад. Он ба номи ихтироъкори худ Ҷеймс Б. Франсис, ки онро дар нимаи асри 19 таҳия кардааст, номгузорӣ шудааст. Ин турбинаҳо барои суръати баланд ва самаранокии баланд тарҳрезӣ шудаанд, ки ба онҳо имкон медиҳанд, ки доираи васеи шароити ҷараёни обро истифода баранд.
Чӣ тавр турбинаи Франсис кор мекунад
Турбинаҳои Франсис аз рӯи принсипи табдил додани энергияи потенсиалии об ба энергияи кинетикӣ ва дар ниҳоят ба энергияи механикӣ, ки барои ба кор андохтани генератор истифода мешавад, кор мекунанд. Дар зер шарҳи муфассалтари тарзи кори турбинаи Франсис оварда шудааст.
1. Обгири: Об аз обанбор ё дарё ба қубури калоне, ки қубури сӯзишворӣ номида мешавад, ҷорӣ мешавад. Қубури сӯзишворӣ барои равона кардан ва афзоиши суръати ҷараёни об ба сӯи турбина хизмат мекунад.
2. Кранҳои роҳнамо: Сипас об аз як қатор кранҳои роҳнамои танзимшаванда, ки бо номи кранҳои роҳнамо ё дарвозаҳои викет маълуманд, мегузарад. Ин кранҳои роҳнамо миқдори оберо, ки ба турбина ворид мешавад, танзим мекунанд ва онро бо кунҷи оптималӣ ба парҳои турбина равона мекунанд.
3. Давондавон: Пас аз гузаштан аз канатҳои роҳнамо, об ба парраҳои турбина, ки ба чарх пайвастанд, ҷорӣ мешавад. Давондавон қисми асосии турбина буда, шакли чархро дорад ва дорои як қатор парраҳои каҷ мебошад. Ҳангоми ҷорӣ шудани об аз ин парраҳо, энергияи потенсиалӣ ва кинетикии об ба энергияи механикӣ дар шакли гардиш табдил меёбад.
4. Самаранокӣ ва энергияи кинетикӣ: Об, ки аз гардиш мегузарад, суръати баланди гардишро бо самаранокии аъло ба вуҷуд меорад. Сипас энергияи кинетикӣ аз ин гардиш тавассути меҳвар ба генератор интиқол дода мешавад.
5. Муҳаррики генератор: Гардиши гардишкунанда барои ба кор андохтани генераторе истифода мешавад, ки барқ истеҳсол мекунад. Ин генератор энергияи механикиро ба энергияи барқӣ табдил медиҳад, ки онро метавон тавассути шабакаи барқ барои истифода аз ҷониби истеъмолкунандагон тақсим кард.
Сохтмон ва тарроҳӣ
Турбинаҳои Франсис одатан барои кор дар доираи васеи сарҳо ва ҷараёнҳои гидравликӣ тарҳрезӣ шудаанд, ки онҳоро барои барномаҳои гуногун хеле чандир мегардонад. Инҳоянд баъзе аз ҷузъҳои асосии турбинаи Франсис:
– Корпус: Одатан аз оҳани рехтагарӣ ё пӯлод сохта мешавад, корпус ҳамаи ҷузъҳои турбинаро муҳофизат ва дастгирӣ мекунад.
– Давондавон: Қисми асосии турбина, ки барои ба кор андохтани генератор чарх мезанад.
– Кранҳои роҳнамо: Кранҳои танзимшаванда барои назорат кардани ҷараёни об ба гардишкунанда.
– Пенсток: Қубури калоне, ки обро аз обанбор ба турбинаи бо фишори баланд интиқол медиҳад.
– Қубури обкашӣ: Қубури холӣкунии конусшакл барои кам кардани суръати оби аз турбина баромада ва баланд бардоштани самаранокӣ.
Афзалиятҳои турбинаи Франсис
Истифодаи турбинаҳои Фрэнсис дар нерӯгоҳҳои барқи обӣ дар муқоиса бо дигар намудҳои турбинаҳо як қатор бартариҳои назаррасро ба бор меорад:
1. Самаранокии баланд: Турбинаҳои Франсис бо самаранокии баланди худ машҳуранд, ки аксар вақт дар шароити оптималӣ ба 90% ё бештар аз он мерасанд. Ин самаранокии баланд маънои онро дорад, ки аз ҳар як воҳиди ҳаҷми оби рехта энергияи бештарро ба нерӯи барқ табдил додан мумкин аст.
2. Чандирии амалиётӣ: Ин турбина метавонад дар доираи васеи сарбориҳои об ва суръати ҷараён самаранок кор кунад, ки онро барои шароити гуногуни ҷуғрофӣ ва гидрологӣ мувофиқ мегардонад. Бар хилофи турбинаҳои Пелтон, ки дар сарбориҳои баланд ва ҷараёнҳои паст беҳтаринанд, ё турбинаҳои Каплан, ки барои сарбориҳои пасти об мувофиқанд, турбинаҳои Франсис метавонанд дар ҳарду шароит хуб кор кунанд.
3. Тарҳи паймон ва мустаҳкам: Сохтори механикии турбинаи Франсис хеле паймон ва мустаҳкам аст, ки имкон медиҳад насби осонтар ва нигоҳдории осонтар анҷом дода шавад. Ин тарҳи паймон инчунин хароҷоти сохтмон ва насбро кам мекунад.
4. Қобилияти боркунии тағйирёбанда: Турбинаҳои Франсис қобилиятҳои аълои танзими бор доранд. Ин маънои онро дорад, ки онҳо метавонанд қувваи барқии худро мувофиқи талаботи шабака зуд танзим кунанд ва устувории бештари системаи барқро таъмин намоянд.
5. Устуворӣ ва эътимоднокӣ: Қисмҳои турбинаи Франсис одатан аз маводҳои баландсифат сохта мешаванд, ки ба зангзанӣ ва фарсудашавӣ тобоваранд. Ин мӯҳлати кори дароз ва талаботи ҳадди ақали нигоҳдориро таъмин мекунад.
6. Аз ҷиҳати экологӣ тоза: Илова бар самаранокии баланди он, истифодаи турбинаҳои Франсис дар нерӯгоҳҳои барқӣ партовҳои карбонро ба таври назаррас коҳиш медиҳад, зеро онҳо ҳангоми кор газҳои гулхонаӣ истеҳсол намекунанд. Ин онҳоро дар муқоиса бо нерӯгоҳҳои барқии бо сӯзишвории истихроҷшаванда ба як варианти аз ҷиҳати экологӣ тозатар табдил медиҳад.
Таҳқиқоти мавридӣ: Истифодаи турбинаи Франсис
Турбинаҳои Франсисро дар миқёсҳои гуногун, аз нерӯгоҳҳои хурд то лоиҳаҳои бузург, истифода бурдан мумкин аст. Як мисоли татбиқи васеъмиқёс Нерӯгоҳи барқи обии Се Дара (НБО) дар Чин аст, ки яке аз бузургтарин нерӯгоҳҳои барқи обӣ дар ҷаҳон аст. Ин нерӯгоҳи барқи обӣ шумораи зиёди турбинаҳои Франсисро истифода мебарад, ки ба иқтидори умумии он, ки 22,500 МВт аст, саҳми назаррас мегузорад.
Мушкилот ва роҳҳои ҳал
Бо вуҷуди бартариҳои зиёдаш, турбинаи Франсис инчунин бо як қатор мушкилоти техникӣ рӯбарӯ аст:
1. Эрозия ва зангзанӣ: Кори доимӣ дар шароити гуногуни об метавонад боиси эрозия ва зангзанӣ дар ҷузъҳои турбина гардад. Ҳалли масъала истифодаи маводҳоеро дар бар мегирад, ки ба ин шароит тобовартаранд ва пӯшишҳои махсуси муҳофизатӣ истифода мебаранд.
2. Ҷойгиршавии таҳшинҳо: Ҷойгиршавии таҳшинҳо дар қаъри чоҳ ва ҷӯйбор метавонад самаранокии кориро коҳиш диҳад. Ҳалли ин мушкилот тарҳрезии системаи муассири ҷойгиршавӣ ва филтратсияи таҳшинҳо, инчунин тозакунии мунтазамро талаб мекунад.
3. Сармоягузории ибтидоии баланд: Сохтани нерӯгоҳи барқи обӣ бо турбинаи Франсис сармоягузории ибтидоии назаррасро талаб мекунад. Аммо, ин хароҷот аксар вақт бо хароҷоти ками амалиётӣ ва мӯҳлати тӯлонии иншоот ҷуброн карда мешавад.
Хулоса
Турбинаҳои Франсис дар истеҳсоли устувори нерӯи барқи обӣ нақши калидӣ мебозанд. Бо самаранокии баланд, чандирии амалиётӣ ва қобилияти идора кардани сарбории об ва ҷараёни тағйирёбанда, турбинаҳои Франсис роҳи ҳалли беҳтарин барои доираи васеи барномаҳои гидроэнергетикӣ мебошанд. Мушкилоти амалиётӣ ва сармоягузории ибтидоии зиёдро бо банақшагирӣ ва идоракунии дуруст метавон бартараф кард, ки онҳоро ба як сармоягузории арзишманди дарозмуддат дар талошҳои ҷаҳонӣ барои коҳиш додани партовҳои карбон ва беҳтар кардани устувории энергия табдил медиҳад. Ҳамчун як технологияи санҷидашудаи вақт, турбинаҳои Франсис дар ҷустуҷӯи мо барои ояндаи сабзтари энергия роҳи ҳалли боэътимод ва самаранокро пешниҳод мекунанд.
