Thiết kế tua bin thủy điện được phát triển từ những cối xay nước trong quá khứ. Thủy điện là một trong những nguồn năng lượng tái tạo có từ lâu đời nhất; cực kỳ đáng tin cậy; và tiếp tục là là một nguồn năng lượng chạy nền xuất sắc trong nhiều cộng đồng.
Gần đây, thủy điện đã được sử dụng như một nguồn năng lượng cao điểm và lưu trữ năng lượng. Kỹ sư có thể bơm nước lên đồi trong thời gian nhu cầu năng lượng thấp; và để năng lượng tiềm năng được lưu trữ cho việc sử dụng sau này.
Hoặc, các kỹ sư có thể cắt giảm dòng nước từ hồ chứa đến tua bin – hiệu quả là bật hoặc tắt tua bin vài lần một ngày.
Tua Bin Francis Của HydroFlex
Tua bin nước (water turbine) là một thuật ngữ chung dùng để chỉ các loại tua bin sử dụng năng lượng của nước để tạo ra công suất.
Tua bin thủy điện (hydroelectric turbine) là một loại cụ thể của tua bin nước, được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các nhà máy thủy điện. Tua bin thủy điện chuyển đổi năng lượng của nước chảy hoặc rơi từ độ cao thành điện năng.
Các thiết kế tua bin thủy điện thường không được tối ưu hóa cho các trạng thái chuyển tiếp đề cập ở trên. Chúng được thiết kế cho việc sử dụng liên tục. Đây là lý do tại sao nhiều công ty đang phát triển các tua bin thủy điện hoạt động hiệu năng tốt ở các mức lưu lượng khác nhau và dưới các tải động thay đổi. Khả năng này sẽ đáp ứng nhu cầu cao điểm về năng lượng; và bổ sung vào cấp điện cùng với các nguồn khác.
Tăng Cường Thủy Điện Cho Tải Cao Điểm Với Thiết Kế Tua Bin Nước Mới
Thủy điện đáng tin cậy hơn các nguồn năng lượng xanh khác.
Với Tua Bin Mới, Thủy Điện Có Thể Trở Thành Một Phần Quan Trọng Của Hỗn Hợp Năng Lượng Cao Điểm.
Các trang trại điện mặt trời và điện gió có thể dễ dàng bật hoặc tắt, nhưng chúng phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. Do đó, chúng có thể không thể xử lý nhu cầu cao điểm hàng ngày trừ khi chúng được bổ sung bởi các hệ thống lưu trữ năng lượng phức tạp. Mặt khác, hồ chứa hoạt động như một hệ thống lưu trữ năng lượng, miễn là nó tồn tại, thủy điện sẽ luôn dự đoán được.
“Thiết kế tua bin mới có thể khởi động và dừng tua bin 30 lần một ngày,” Ole Gunnar Dahlhaug, giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy cho biết. “Sự cải tiến này rất lớn. Các tua bin truyền thống có thể bật hoặc tắt từ một đến ba lần một ngày. Nếu một tua bin truyền thống bật hoặc tắt 30 lần một ngày, tải mỏi của nó sẽ giảm đáng kể tuổi thọ.”
Sự Khác Biệt Giữa Thiết Kế Tua Bin Thủy Điện Truyền Thống Và Thiết Kế Mới
Về lý thuyết, thủy điện có thể đẩy mạnh sản lượng trong vài giây hoặc vài phút. Các nhà máy điện than, với các tua bin lớn, có thể mất hàng giờ, thậm chí hàng ngày để tăng cường.
Lợi ích này chuyển thành một thách thức thiết kế thú vị vì các thay đổi nhanh chóng và sự biến đổi đặt thêm tải lên thiết bị. Đó là lý do tại sao các tua bin thủy điện thường được thiết kế để sử dụng liên tục, ổn định.
Sự Nhiễu Động Và Thay Đổi Áp Suất Trong Dòng Nước Sẽ Làm Tăng Tải Mỏi Cho Tua Bin.
Thay đổi trong dòng nước gây ra tải không ổn định và dao động áp suất cao, đặc biệt khi chuyển từ không có dòng chảy sang dòng chảy cao.
“Nếu các cánh tua bin không được thiết kế cho sự nhiễu động và dao động áp suất, chúng sẽ chịu rất nhiều tải mỏi,” Dahlhaug nói. “Khi bạn thay đổi hoạt động nhiều lần, mỗi thay đổi và biến đổi gây ra thêm tải mỏi, làm giảm tuổi thọ của tua bin.”
Không giống như các tua bin thủy điện truyền thống, thiết kế mới giảm thiểu sự nhiễu động và dao động áp suất gây ra bởi thay đổi lưu lượng nước. Kết quả là nó chịu đựng tải mỏi do những lực này tốt hơn so với các tua bin truyền thống.
Cách Tối Ưu Hóa Thiết Kế Tua Bin Nước
Để tạo ra các tua bin nước có thể chịu được sự biến đổi lưu lượng, các công ty như HydroFlex lặp lại các thiết kế của mình bằng cách sử dụng Mô phỏng Kỹ thuật Thâm nhập (Pervasive Engineering Simulation) của Ansys.
Mô Phỏng Âm Học Modal Của Tua Bin
Trước tiên, họ sử dụng Ansys CFX để mô hình hóa dòng chất lưu và Ansys Mechanical để kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc của tua bin. Sau đó, phần mềm Ansys OptiSlang sẽ tạo ra một phân tích tối ưu hóa tham số kết hợp các mô hình cơ học và dòng chảy vào một mô phỏng đa vật lý.”
Khi các mô phỏng hoàn tất và các kỹ sư thiết kế chọn ra tua bin tối ưu mới, công ty sẽ kiểm tra mô hình trong phòng thí nghiệm để xác minh kết quả. Thiết kế tua bin mới sẽ có khả năng chịu được các thay đổi thường xuyên của lưu lượng nước. Khả năng xử lý các lưu lượng thay đổi của tua bin cho phép một nhà máy thủy điện hoạt động dựa trên nhu cầu năng lượng cao điểm và cơ bản.
Bạn là giáo sư quan tâm đến phần mềm Ansys? Tìm hiểu thêm về Chương trình Học thuật Ansys.
Vina Aspire Là Đại Lý Ủy Quyền Chính Hãng Của Ansys Tư Vấn Và Cung Cấp Giải Pháp Mô Phỏng CFD & Cơ Học Cho Tua Bin Thủy Điện Tại Việt Nam & Đông Nam Á
Vina Aspire là Công ty tư vấn, cung cấp các giải pháp, dịch vụ CNTT, An ninh mạng, bảo mật & an toàn thông tin tại Việt Nam. Đội ngũ của Vina Aspire gồm những chuyên gia, cộng tác viên giỏi, có trình độ, kinh nghiệm và uy tín cùng các nhà đầu tư, đối tác lớn trong và ngoài nước chung tay xây dựng.
Các Doanh nghiệp, tổ chức có nhu cầu liên hệ Công ty Vina Aspire theo thông tin sau:
Email: info@vina-aspire.com | Website: www.vina-aspire.com
Tel: +84 944 004 666 | Fax: +84 28 3535 0668
Vina Aspire – Vững bảo mật, trọn niềm tin
