Гидро турбины сонголт: Пелтон, Фрэнсис, Каплан турбин
Гидро турбин гэж юу вэ
Усан цахилгаан станцын (ГЭС) зүрх нь гидро турбин юм. Турбин нь усны боломжит болон кинетик энергийг механик эргэлтийн энерги болгон хувиргаж, нэг гол дээр суурилуулсан синхрон генератор түүнийг цахилгаан энерги болгон дамжуулна. Турбины гаралтын хүч нь усны напор (H, метр) ба урсацаас (Q, м3/с) шууд хамаарна:
P ≈ 9.81 · Q · H · η, энд P — хүч (кВт), η — турбин-генераторын нэгдсэн ашигт үйлийн коэффициент (ихэвчлэн 0.85–0.92).
Иймд ижил хүчийг өндөр напор багахан урсацаар, эсвэл бага напор их урсацаар гаргаж болно. Энэ хоёр туйлын нөхцөлд огт өөр бүтэцтэй турбин тохирдог.
Цохилтот ба реактив турбин
Ажиллах зарчмаараа гидро турбиныг хоёр ангилдаг:
- Цохилтот (импульс) турбин — усны бүх даралтыг хушуунд (соплод) хурд болгон хувиргаж, чөлөөт урсгал ажлын дугуйны халбаган дээр цохилтоор эргүүлнэ. Атмосферын даралтад ажилладаг. Жишээ: Пелтон.
- Реактив турбин — ажлын дугуй усанд бүрэн живж, дугуйг дайран өнгөрөх усны даралтын уналтаас реактив хүч үүсгэнэ. Жишээ: Фрэнсис, Каплан.
Пелтон — өндөр напор
Пелтон турбин 250 м-ээс дээш, зарим тохиолдолд 1000 гаруй метрийн напортой, урсац багатай уулархаг нөхцөлд тохирно. Нэг буюу хэд хэдэн хушуунаас гарах усны ширхэг халбаган хэлбэрийн шанага дээр цохилдог.
Фрэнсис — дунд напор
Дэлхийд хамгийн өргөн тархсан турбин. Ойролцоогоор 30–300 м напорт үр ашигтай ажиллах бөгөөд ус радиаль чиглэлээр орж, тэнхлэгийн дагуу гарна. Монголын дунд оврын ГЭС-үүд ихэвчлэн энэ төрлийг ашигладаг.
Каплан — бага напор
40 м-ээс доош напор, их урсацтай тэгш газарт тохирно. Пропеллер маягийн далавчийн өнцгийг ачааллын дагуу тохируулдаг тул урсац хэлбэлзсэн ч ашигт үйл өндөр хэвээр байна.
Харьцуулалт ба Монголын нөхцөл
| Турбин | Напор (H) | Урсац | Онцлог |
|---|---|---|---|
| Пелтон | 250–1000+ м | Бага | Цохилтот, хушуутай |
| Фрэнсис | 30–300 м | Дунд | Хамгийн түгээмэл |
| Каплан | 2–40 м | Их | Тохируулгатай далавч |
Монголын Дөргөн (12 МВт), Тайшир (11 МВт) зэрэг ГЭС дунд напортой тул Фрэнсис турбин суурилуулсан. Генераторын хүчдэл ихэвчлэн 6.3–10.5 кВ бөгөөд өсгөгч трансформатораар 110 кВ болгож Баруун бүс болон Алтай-Улиастайн эрчим хүчний системд холбогддог. Турбин сонголтыг эцэслэхдээ голын урсацын олон жилийн статистик, хатуу зөөгдөл, өвлийн −40°С хүрэх мөстөлтийг заавал тооцно.