مبدأ العمل والخصائص الهيكلية لتدفق مدخل المياه لمولد توربين الهجوم المضاد

التوربينات الهجومية المضادة هي نوع من الآلات الهيدروليكية التي تستخدم ضغط تدفق المياه لتحويل طاقة الماء إلى طاقة ميكانيكية.

(1) الهيكل.المكونات الهيكلية الرئيسية لتوربين الهجوم المضاد هي العداء وغرفة تحويل المياه وآلية توجيه المياه وأنبوب السحب.
1) عداء.العداء هو جزء من التوربين المائي الذي يحول طاقة تدفق الماء إلى طاقة ميكانيكية دوارة.اعتمادًا على اتجاه تحويل طاقة الماء ، تختلف أيضًا هياكل العداء لمختلف توربينات الهجوم المضاد.يتكون عداء التوربينات فرانسيس من شفرات ملتوية مبسطة وتاج وحلقة سفلية ومكونات عمودية رئيسية أخرى ؛يتكون عداء التوربينات ذات التدفق المحوري من شفرات وجسم عداء ومخروط تصريف ومكونات رئيسية أخرى: هيكل عداء التوربينات ذو التدفق القطري أكثر تعقيدًا.يمكن تغيير زاوية وضع الشفرة وفقًا لظروف العمل ومطابقتها مع فتحة ريشة التوجيه.يقع خط مركز دوران الشفرة بزاوية مائلة (45 درجة -60 درجة) على محور التوربين.
2) غرفة تحويل المياه.وتتمثل وظيفتها في جعل الماء يتدفق بالتساوي في آلية توجيه المياه ، وتقليل فقد الطاقة ، وتحسين كفاءة التوربين.غالبًا ما تستخدم التوربينات الكبيرة والمتوسطة الحجم حلزونات معدنية ذات مقطع عرضي دائري برؤوس تزيد عن 50 مترًا ، وحلزونًا خرسانيًا شبه منحرف المقطع العرضي لمن هم أقل من 50 مترًا.
3) آلية توجيه المياه.تتكون بشكل عام من عدد معين من دوارات التوجيه المبسطة وآلياتها الدورية المرتبة بالتساوي على محيط العداء.وتتمثل وظيفتها في توجيه تدفق المياه بالتساوي إلى العداء ، وعن طريق ضبط فتح ريشة التوجيه ، لتغيير معدل تدفق التوربين لتلبية متطلبات الحمل لمجموعة المولد ، كما أنها تلعب دورًا في إحكام إغلاق المياه عندما يتم إغلاقه بالكامل.
4) أنبوب السحب.لا يزال تدفق المياه عند مخرج العداء يحتوي على جزء من الطاقة الفائضة التي لم يتم استخدامها.يتمثل دور أنبوب السحب في استعادة هذا الجزء من الطاقة وتفريغ المياه في اتجاه مجرى النهر.ينقسم أنبوب السحب إلى نوعين ، مخروط مستقيم ومنحني.الأول له معامل طاقة كبير وهو مناسب بشكل عام للتوربينات الصغيرة الأفقية والأنبوبية ؛هذا الأخير لديه أداء هيدروليكي أقل من المخاريط المستقيمة ، ولكن لديه عمق حفر أصغر ، ويستخدم على نطاق واسع في توربينات الهجوم المضاد الكبيرة والمتوسطة الحجم.

(2) التصنيف.وفقًا للاتجاه المحوري لتدفق المياه عبر العداء ، يتم تقسيم التوربين الصدم إلى توربين فرانسيس ، وتوربينات تدفق قطري ، وتوربينات تدفق محوري ، وتوربينات أنبوبية.
1) توربين فرانسيس.توربين فرانسيس (التدفق المحوري الشعاعي أو فرانسيس) هو توربين مضاد للهجوم حيث يتدفق الماء شعاعيًا من محيط العداء إلى الاتجاه المحوري.هذا النوع من التوربينات لديه نطاق واسع من الرؤوس القابلة للتطبيق (30-700 م) ، هيكل بسيط ، حجم صغير وتكلفة منخفضة.أكبر توربين فرانسيس تم تشغيله في الصين هو محطة إرتان للطاقة الكهرومائية ، بطاقة إنتاجية تبلغ 582 ميجاوات وقوة إنتاج قصوى تبلغ 621 ميجاوات.
2) توربينات التدفق المحوري.التوربينات ذات التدفق المحوري هي توربين هجوم مضاد يتدفق فيه الماء من الاتجاه المحوري ويتدفق من العداء في الاتجاه المحوري.ينقسم هذا النوع من التوربينات إلى نوعين: نوع الشفرة الثابتة (نوع اللولب) والنوع الدوار (نوع كابلان).تم إصلاح شفرات الأول ، ويمكن تدوير شفرات الأخير.قدرة مرور الماء لتوربين التدفق المحوري أكبر من قدرة توربين فرانسيس.نظرًا لأن ريش التوربينات ذات المجداف يمكن أن تغير وضعها مع التغييرات في الحمل ، فإنها تتمتع بكفاءة أعلى في نطاق واسع من تغييرات الحمل.الأداء المضاد للتجويف والقوة الميكانيكية لتوربين التدفق المحوري أسوأ من أداء توربين فرانسيس ، كما أن الهيكل أكثر تعقيدًا.في الوقت الحاضر ، وصل الرأس القابل للتطبيق لهذا النوع من التوربينات إلى 80 مترًا أو أكثر.
3) التوربينات الأنبوبية.يتدفق تدفق الماء لهذا النوع من التوربينات المائية بشكل محوري من العداء ، ولا يوجد دوران قبل العداء وبعده.نطاق رأس الاستخدام هو 3-20..يتميز جسم الطائرة بمزايا الارتفاع الصغير ، وظروف تدفق المياه الجيدة ، والكفاءة العالية ، والهندسة المدنية الأقل ، والتكلفة المنخفضة ، وعدم الحاجة إلى أنابيب السحب المنحنية واللولبية ، وكلما انخفض الرأس ، كانت المزايا أكثر وضوحًا.
تنقسم التوربينات الأنبوبية إلى نوعين: التدفق الكامل ونصف التدفق وفقًا لاتصال المولد ووضع النقل.تنقسم توربينات التدفق شبه خلال التدفق إلى نوع المصباح ونوع العمود ونوع امتداد العمود.من بينها ، نوع امتداد العمود ينقسم أيضًا إلى نوعين.هناك محور مائل ومحور أفقي.في الوقت الحاضر ، يتم استخدام النوع الأنبوبي المصباح الأكثر استخدامًا ونوع امتداد العمود ونوع العمود الرأسي في الغالب في الوحدات الصغيرة.في السنوات الأخيرة ، تم استخدام نوع العمود أيضًا في الوحدات الكبيرة والمتوسطة الحجم.
يتم تثبيت مولد الوحدة الأنبوبية لتمديد العمود خارج الممر المائي ، ويتم توصيل المولد بالتوربين بعمود مائل أطول أو عمود أفقي.هيكل نوع امتداد العمود هذا أبسط من نوع المصباح.
4) التوربينات ذات التدفق القطري.يقع هيكل وحجم التدفق القطري (يسمى أيضًا التوربينات القطرية) بين التدفق المختلط والتدفق المحوري.الاختلاف الرئيسي هو أن الخط المركزي لشفرات العداء يكون بزاوية معينة من خط الوسط للتوربين.نظرًا للخصائص الهيكلية ، لا يُسمح للوحدة بالغرق أثناء التشغيل ، لذلك يتم تثبيت جهاز حماية إشارة الإزاحة المحورية في الهيكل الثاني لمنع الحوادث التي تصطدم بها الشفرات وغرفة العداء.نطاق رأس الاستخدام لتوربينات التدفق القطري هو 25 200 م.