Protiútoková turbína je druh hydraulického stroje, který využívá tlak vodního proudu k přeměně vodní energie na mechanickou energii.
(1) Struktura.Hlavními konstrukčními součástmi protiútokové turbíny jsou oběžné kolo, komora pro odvádění vody, mechanismus vedení vody a sací trubka.
1) Běžec.Oběžné kolo je součástí vodní turbíny, která přeměňuje energii vodního proudu na rotační mechanickou energii.V závislosti na směru přeměny vodní energie se také liší konstrukce oběžného kola různých protiútokových turbín.Oběžné kolo Francisovy turbíny se skládá z proudnicově zkroucených lopatek, koruny a spodního prstence a dalších hlavních vertikálních součástí;oběžné kolo turbíny s axiálním průtokem se skládá z lopatek, tělesa oběžného kola a odtokového kužele a dalších hlavních součástí: konstrukce oběžného kola diagonální turbíny je složitější.Úhel umístění čepele lze změnit podle pracovních podmínek a přizpůsobit jej otevření vodicí lopatky.Osa rotace lopatky je v šikmém úhlu (45°-60°) k ose turbíny.
2) Komora pro odvádění vody.Jeho funkcí je zajistit rovnoměrné proudění vody do mechanismu vedení vody, snížení energetických ztrát a zlepšení účinnosti turbíny.Velké a středně velké turbíny často používají kovové spirály kruhového průřezu s hlavami nad 50 m a betonové spirály lichoběžníkového průřezu pro ty pod 50 m.
3) Mechanismus vedení vody.Obecně se skládá z určitého počtu proudnicových vodicích lopatek a jejich rotačních mechanismů rovnoměrně uspořádaných na obvodu oběžného kola.Jeho funkcí je rovnoměrné vedení toku vody do oběžného kola a nastavením otvoru vodicí lopatky změnit průtok turbíny tak, aby splňovala požadavky na zatížení generátorového soustrojí, a také hraje roli utěsnění vody. když je úplně zavřená.
4) Sací trubice.Proud vody na výstupu z žlabu má stále část přebytečné energie, která nebyla využita.Úlohou sací trubky je rekuperovat tuto část energie a vypouštět vodu po proudu.Sací trubka se dělí na dva typy, rovný kuželový a zakřivený.První jmenovaný má velký energetický koeficient a je obecně vhodný pro malé horizontální a trubkové turbíny;poslední jmenovaný má nižší hydraulický výkon než přímé kužely, ale má menší hloubku kopání a je široce používán ve velkých a středně velkých protiútočných turbínách.
(2) Klasifikace.Podle axiálního směru proudění vody oběžným kolem se nárazová turbína dělí na Francisovu turbínu, diagonální turbínu, axiální turbínu a trubkovou turbínu.
1) Francisova turbína.Francisova (radiální axiální proudění nebo Francis) turbína je protiútočná turbína, ve které voda proudí radiálně z obvodu oběžného kola do axiálního směru.Tento druh turbíny má širokou škálu použitelných hlav (30-700 m), jednoduchou konstrukci, malý objem a nízkou cenu.Největší Francisovou turbínou, která byla uvedena do provozu v Číně, je vodní elektrárna Ertan se jmenovitým výkonem 582 MW a maximálním výstupním výkonem 621 MW.
2) Axiální průtoková turbína.Axiální průtoková turbína je protiúderová turbína, ve které voda přitéká z axiálního směru a vytéká z oběžného kola v axiálním směru.Tento typ turbíny se dělí na dva typy: typ s pevnými lopatkami (šroubový typ) a rotační typ (typ Kaplan).Čepele prvního jsou pevné a čepele druhého lze otáčet.Kapacita průtoku vody u axiální turbíny je větší než u Francisovy turbíny.Protože lopatky lopatkové turbíny mohou měnit polohu se změnami zatížení, mají vyšší účinnost v širokém rozsahu změn zatížení.Antikavitační výkon a mechanická pevnost turbíny s axiálním průtokem jsou horší než u Francisovy turbíny a konstrukce je také složitější.V současné době dosahuje použitelný spád tohoto druhu turbíny 80 m a více.
3) Trubková turbína.Proud vody tohoto druhu vodní turbíny vytéká axiálně ven z oběžného kola a nedochází k žádné rotaci před a za oběžným kolem.Rozsah využití hlavy je 3-20..Trup má výhody malé výšky, dobrých podmínek proudění vody, vysoké účinnosti, menšího stavebního inženýrství, nízkých nákladů, bez potřeby spirál a zakřivených sacích trubek a čím nižší je hlava, tím jsou výhody zjevnější.
Trubkové turbíny se dělí na dva typy: plnoprůtokové a poloprůtokové podle zapojení generátoru a režimu přenosu.Poloprůtokové turbíny se dále dělí na typ baňkový, typ hřídele a typ prodloužení hřídele.Mezi nimi je také typ prodloužení hřídele rozdělen na dva typy.Existuje šikmá osa a vodorovná osa.V současné době se u malých jednotek většinou používá nejpoužívanější trubkový typ žárovky, typ prodloužení hřídele a typ vertikální hřídele.V posledních letech se šachtový typ používá i u velkých a středních celků.
Generátor trubkové jednotky nástavce hřídele je instalován mimo vodní cestu a generátor je připojen k turbíně delší šikmou hřídelí nebo horizontální hřídelí.Tato konstrukce typu prodloužení hřídele je jednodušší než typ žárovky.
4) Diagonální průtoková turbína.Struktura a velikost diagonální průtokové (také nazývané diagonální) turbíny jsou mezi smíšeným prouděním a axiálním prouděním.Hlavní rozdíl je v tom, že středová osa oběžných lopatek je v určitém úhlu ke středové ose turbíny.Kvůli konstrukčním charakteristikám se jednotka během provozu nesmí potopit, proto je ve druhé konstrukci instalováno zařízení na ochranu signálu axiálního posunutí, aby se zabránilo nehodám, při kterých dojde ke kolizi lopatek a oběžné komory.Rozsah užitné hlavy diagonální průtokové turbíny je 25–200 m.
Čas odeslání: 19. října 2021
