Основы гидроэнергетики. Диагональные гидротурбины
Как известно, поворотно-лопастные гидротурбины не могут применяться при высоких напорах, уступая радиально-осевым турбинам. Однако последние, имея жестко зафиксированные лопасти, имеют максимальную эффективность лишь в определенных диапазонах напоров и расходов воды. Ряд достоинств поворотно-лопастной и радиально-осевой гидротурбин совмещают в себе диагональные гидротурбины, о которых мы сегодня и расскажем.
Диагональная турбина Зейской ГЭС.
Диагональные гидротурбины являются одними из самых молодых. Патент на них был получен американцем Бигсом в 1932 году, но распространение эти турбины получили лишь в 1960-70 годах, после длительной доработки силами многих инженеров, из которых следует выделить англичанина Дериаца (на Западе эти турбины так и называют - Deriaz turbine) и работавшего в СССР Квятковского.
Рабочее колесо диагональной турбины. Взято отсюда
Принципиальной особенностью диагональных турбин является значительный наклон их лопастей, на угол 30-60 градусов. При этом лопасти имеют возможность поворота, как и у обычной поворотно-лопастной турбины. В результате, диагональные турбины могут использоваться на довольно высоких напорах - от 30 до 150 м, и при этом сохранять высокую эффективность при значительном изменении напоров и расходов. Однако. диагональные гидротурбины существенно сложнее и дороже радиально-осевых, в связи с чем используются они значительно реже последних, в основном на ГЭС, режим работы которых подразумевает большие колебания напора.
Схема диагональной гидротурбины.
Существуют и диагональные гидротурбины с зафиксированными лопастями, своего рода аналог пропеллерной турбины. Применяются они нечасто, главным образом на малых ГЭС.
На базе диагональной турбины можно создать и обратимую гидротурбину для работы на гидроаккумулирующей гидроэлектростанции (ГАЭС). Такие гидротурбины ставят на ГАЭС с относительно небольшими напорами и значительными колебаниями напоров. Такие ГАЭС не сказать чтобы очень распространены, но встречаются, особенно в Японии. Первой же ГАЭС с диагональными насос-турбинами стала канадская Sir Adam Beck 2 у Ниагарского водопада.
Диагональная насос-турбина. Взято отсюда
В России имеются две ГЭС с диагональными турбинами, и причем очень крупными - Зейская и Колымская. Турбины Зейской ГЭС имеют мощность 225 МВт, это одни из крупнейших (если не крупнейшие) турбины такого типа в мире. На Колымской ГЭС турбины тоже немаленькие - по 180 МВт.
Турбина Колымской ГЭС - вид снизу.