Les turbines hydrauliques sont des machines qui convertissent l'énergie de l'eau qui coule ou tombe en énergie mécanique, qui est ensuite généralement transformée en énergie électrique dans les centrales hydroélectriques.Il existe différents types d'hydro-turbines, chacune adaptée à des conditions d'exploitation spécifiques.
La turbine Francis est adaptée aux scénarios de production d'électricité hydroélectrique à moyenne et haute tête (range général de la tête est de 20 à 300 mètres) et à moyenne et haute débit.En raison de sa performance efficace et stable, il est largement utilisé dans les centrales hydroélectriques de différentes tailles, qu'il s'agisse d'une grande centrale hydroélectrique, comme la centrale hydroélectrique des Trois Gorges en Chine, certaines unités utilisent une turbine géante Francis,ou de nombreuses petites et moyennes centrales hydroélectriques, peut jouer ses avantages pour fournir une alimentation fiable au réseau.
La turbine Francis est une turbine à réaction, ce qui signifie que le fluide de travail (eau) agit sur les lames du coureur à la fois par pression et par changement de momentum.C'est l'un des types d'hydro-turbines les plus utilisés au monde..
La turbine Francis a été développée par James B. Francis dans les années 1840.adaptation à une large gamme de conditions de débit et de débit dans la production d'énergie hydroélectrique.
L'eau pénètre dans la turbine à travers le boîtier en spirale, qui répartit uniformément l'eau autour du coureur.qui frappe les lames du coureur,Au fur et à mesure que l'eau coule sur les lames du coureur, elle donne un couple, ce qui fait tourner le coureur.qui aide à récupérer une partie de l'énergie cinétique de l'eau.
Le boîtier en spirale est conçu pour distribuer l'eau autour du coureur de manière uniforme et efficace.Sa section transversale diminue le long de la circonférence pour maintenir une vitesse constante de l'eau à mesure qu'elle s'approche du coureur..
Les pales de guidage, également appelées portes de filetage, peuvent être ajustées pour contrôler la quantité d'eau qui s'écoule dans le coureur.Ils dirigent également l'eau sur les lames du coureur à l'angle optimal pour une efficacité maximale.
Le coureur est la partie tournante de la turbine, composée d'une série de lames incurvées conçues pour extraire l'énergie de l'eau qui coule.La forme et le nombre de lames de coureur sont soigneusement conçus en fonction des conditions de fonctionnement spécifiques de la turbine.
Le tuyau de tirage est un tuyau divergent installé à la sortie du coureur.en récupérant ainsi une partie de l'énergie cinétique et en augmentant l'efficacité globale de la turbine.
La conception hydraulique de la turbine Francis se concentre sur l'optimisation du débit d'eau à travers les composants de la turbine.et le tuyau de traction pour minimiser les pertes et maximiser l'extraction d'énergieDes facteurs tels que la tête, le débit et la puissance requise sont cruciaux dans la conception hydraulique.
Les aspects de conception mécanique impliquent des considérations telles que la résistance et la durabilité des composants de la turbine.doivent pouvoir résister à des vitesses de rotation élevées et aux forces exercées par l'eau qui coule.Les roulements et les arbres sont conçus pour soutenir les pièces tournantes et transmettre efficacement l'énergie mécanique.
Les matériaux utilisés dans la construction des turbines Francis doivent être résistants à la corrosion, car ils sont constamment en contact avec l'eau.L'acier inoxydable est couramment utilisé pour le coureur et d'autres composants critiquesLe boîtier en spirale peut être constitué de plaques d'acier, tandis que le tube de traction peut être construit en béton ou en acier, selon la taille et l'emplacement de la turbine.
Liste des principaux matériaux de construction:
| Turbine | |
| Boîtier en spirale |
Q235B Appareils de détection des déchets |
| Restez dans le ring. |
Q235B Appareils de détection des déchets |
| Le coureur |
0Cr13Ni4Mo Similaire à ASTM CA6NM |
| L'axe |
45 Similaire à la norme ASTM 1450 |
| Couvercle de l'arbre |
1Cr18Ni9Ti Similaire à l'ASTM 321 |
| Vannes de guidage |
20SiMn Appareils de détection des déchets |
| Base de roulement |
Q235B Appareils de détection des déchets |
| Tuyaux de tirage |
Q235B Appareils de détection des déchets |
| Couverture de la tête |
Q235B Appareils de détection des déchets |
| Rings inférieurs |
Q235B Appareils de détection des déchets |
Les turbines Francis sont conçues pour fonctionner efficacement dans une gamme de conditions de charge.Dans des conditions de faible charge, les pales de guidage sont partiellement fermées, ce qui réduit la quantité d'eau qui circule à travers la turbine.
L'efficacité d'une turbine Francis est une mesure de l'efficacité avec laquelle elle convertit l'énergie de l'eau en énergie mécanique.Les caractéristiques de performance comprennent la relation entre la puissance de sortie, débit et tête, qui peuvent être représentés par des courbes de performance.
Des facteurs tels que la qualité de l'eau, l'usure des composants et la précision du système de commande peuvent affecter les performances de la turbine.réduire l'efficacité au fil du tempsUn système de contrôle bien entretenu est essentiel pour assurer un fonctionnement optimal dans des conditions variables.
Les turbines Francis sont largement utilisées dans les centrales hydroélectriques du monde entier.Plusieurs turbines Francis peuvent être installées pour répondre à des demandes d'électricité élevées.
Les turbines Francis sont les plus efficaces dans les applications à tête moyenne, généralement avec des têtes allant de 20 à 300 mètres.en les rendant polyvalents pour différents projets hydroélectriques.
Parmi les avantages des turbines Francis figurent une grande efficacité dans un large éventail de conditions de fonctionnement, la capacité de gérer différents débits et leur aptitude à être utilisées sur des têtes moyennes.Ils sont également relativement fiables et nécessitent moins d'entretien que certains autres types de turbines.
Les limitations peuvent inclure des coûts initiaux plus élevés par rapport à certaines conceptions de turbines plus simples.l'installation et l'entretien des turbines Francis peuvent nécessiter des compétences et des équipements spécialisés.
La turbine Pelton est une turbine à impulsion, qui est différente de la turbine Francis de type réaction.Les turbines Francis sont meilleures pour la moyenne tête.Une comparaison peut inclure des aspects tels que l'efficacité, le coût et la complexité de la conception.
La turbine Kaplan est également une turbine de réaction, mais elle est conçue pour des applications à faible tête et à débit élevé.Le choix entre les deux dépend des caractéristiques spécifiques de la tête et du débit du site hydroélectrique.
Lors du choix d'une turbine pour un projet hydroélectrique, il faut tenir compte de facteurs tels que la tête, le débit, le coût, l'efficacité et l'impact environnemental.Une analyse détaillée de ces facteurs peut aider à choisir le type de turbine le plus approprié, qu'il s'agisse d'une Francis, Pelton, Kaplan, ou d'autres types de turbines.
Les procédures d'entretien courantes pour les turbines Francis comprennent l'inspection régulière des composants pour l'usure, la lubrification des roulements et le nettoyage de l'intérieur de la turbine.La surveillance du système de commande et l'étalonnage des capteurs sont également des tâches d'entretien importantes..
Les problèmes courants peuvent inclure des vibrations, un bruit anormal et une efficacité réduite.lames de coureur endommagées, ou des problèmes avec le système de commande. La réparation ou le remplacement de composants défectueux peuvent être nécessaires pour résoudre les problèmes.
Les innovations récentes incluent l'utilisation de matériaux de pointe pour améliorer la durabilité et l'efficacité, comme le développement de nouveaux alliages pour les lames de coureur.La dynamique des fluides computationnels (CFD) est également utilisée plus largement dans le processus de conception pour optimiser les performances hydrauliques de la turbine.
L'avenir de la technologie des turbines hydrauliques peut impliquer d'autres améliorations de l'efficacité, la capacité à fonctionner dans des conditions plus variables et une intégration accrue avec les systèmes de réseaux intelligents.L'accent peut également être mis sur la réduction de l'impact environnemental de la production d'énergie hydroélectrique, tels que la minimisation des effets sur les populations de poissons.
Cet article couvre les principes de base, les composants, la conception, le fonctionnement, les applications, les avantages et les inconvénients des turbines hydrauliques Francis.,Il s'agit d'un programme d'aide à l'amélioration de la qualité de l'air et de la qualité des services.
Les turbines Francis jouent un rôle crucial dans la production d'énergie renouvelable, car elles sont un moyen fiable et efficace d'exploiter l'énergie de l'eau.La poursuite de la recherche et du développement dans la technologie des turbines Francis contribuera à un avenir énergétique plus durable.
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