Reakční turbína je druh hydraulického stroje, který přeměňuje hydraulickou energii na mechanickou energii pomocí tlaku proudící vody.
(1) Konstrukce. Hlavní konstrukční komponenty reakční turbíny zahrnují oběžné kolo, sběrnou komoru, mechanismus rozvodu vody a sací trubku.
1) Oběžné kolo. Oběžné kolo je součástí hydraulické turbíny, která přeměňuje energii proudící vody na rotační mechanickou energii. V závislosti na různých směrech přeměny vodní energie se liší i konstrukce oběžného kola různých reakčních turbín. Oběžné kolo Francisovy turbíny se skládá z proudnicových zkroucených lopatek, koruny kola a spodního věnce; oběžné kolo axiální turbíny se skládá z lopatek, tělesa oběžného kola, výtlačného kužele a dalších hlavních součástí: konstrukce oběžného kola šikmé turbíny je složitá. Úhel umístění lopatek se může měnit v závislosti na provozních podmínkách a odpovídat otvoru rozváděcí lopatky. Středová osa otáčení lopatek svírá s osou turbíny šikmý úhel (45° ~ 60°).
2) Vtoková komora. Její funkcí je zajistit rovnoměrný tok vody k mechanismu rozvodu vody, snížit ztráty energie a zlepšit účinnost hydraulické turbíny. Kovová spirálová skříň s kruhovým průřezem se často používá pro velké a střední hydraulické turbíny s vodním sloupcem nad 50 m a betonová spirálová skříň s lichoběžníkovým průřezem se často používá pro turbíny s vodním sloupcem pod 50 m.
3) Mechanismus pro rozvádění vody. Obecně se skládá z určitého počtu aerodynamických rozváděcích lopatek a jejich rotačních mechanismů rovnoměrně uspořádaných po obvodu oběžného kola. Jeho funkcí je rovnoměrně vést proud vody k oběžnému kolu a měnit průtok hydraulickou turbínou nastavením otevření rozváděcí lopatky tak, aby splňovala požadavky na zatížení generátorové jednotky. Hraje také roli vodotěsného těsnění, když je zcela uzavřeno.
4) Sací trubka. Část zbývající energie v proudění vody na výstupu z oběžného kola nebyla využita. Funkcí sací trubky je tuto energii rekuperovat a vodu odvádět po proudu. Sací trubky lze rozdělit na rovné kuželové a zakřivené. První z nich má velký energetický koeficient a je obecně vhodný pro malé horizontální a trubkové turbíny; ačkoli hydraulický výkon druhého z nich není tak dobrý jako u rovného kuželu, hloubka výkopu je malá a je široce používán u velkých a středních reakčních turbín.
,
(2) Klasifikace. Reakční turbína se podle směru proudění vody procházející povrchem hřídele oběžného kola dělí na Francisovu turbínu, diagonální turbínu, axiální turbínu a trubkovou turbínu.
1) Francisova turbína. Francisova turbína (radiálně axiální nebo Francisova) je druh reakční turbíny, ve které voda proudí radiálně kolem oběžného kola a proudí axiálně. Tento typ turbíny má široký rozsah použitelného spádu (30 ~ 700 m), jednoduchou konstrukci, malý objem a nízké náklady. Největší Francisovou turbínou, která byla uvedena do provozu v Číně, je turbína vodní elektrárny Ertan s jmenovitým výkonem 582 MW a maximálním výkonem 621 MW.
2) Axiální turbína. Axiální turbína je druh reakční turbíny, ve které voda proudí do a z oběžného kola axiálně. Tento typ turbíny se dělí na typ s pevnou vrtulí (typ se šroubovou vrtulí) a typ s rotační vrtulí (typ Kaplan). Lopatky první jsou pevné a lopatky druhé se mohou otáčet. Výtlačný výkon axiální turbíny je větší než u Francisovy turbíny. Protože se poloha lopatek rotoru turbíny může měnit se změnou zatížení, má vysokou účinnost ve velkém rozsahu změn zatížení. Odolnost proti kavitaci a mechanická pevnost axiální turbíny jsou horší než u Francisovy turbíny a konstrukce je také složitější. V současné době dosáhl použitelný spád tohoto typu turbíny více než 80 m.
3) Trubková turbína. Proud vody v tomto typu turbíny proudí axiálně od axiálního proudu k oběžnému kolu a nedochází k žádné rotaci před ani za oběžným kolem. Rozsah využití sloupce je 3 ~ 20. Má výhody malé výšky trupu, dobrých podmínek pro proudění vody, vysoké účinnosti, nízkých stavebních nákladů, nízkých nákladů, absence spirály a zakřivené sací trubky a čím nižší je sloupec vody, tím zřetelnější jsou jeho výhody.
Podle způsobu zapojení a přenosu generátoru se trubkové turbíny dělí na plně trubkové a polotrubové. Polotrubové se dále dělí na baňkové, hřídelové a hřídelové, přičemž hřídelové se dělí na šikmé a vodorovné. V současné době se nejčastěji používají baňkové trubkové turbíny, hřídelové a hřídelové, které se většinou používají pro malé jednotky. V posledních letech se hřídelové turbíny používají i pro velké a střední jednotky.
Generátor axiální trubkové jednotky je instalován vně vodního kanálu a je spojen s vodní turbínou dlouhou šikmou hřídelí nebo vodorovnou hřídelí. Konstrukce tohoto typu prodloužení hřídele je jednodušší než u typu s baňkou.
4) Diagonální turbína. Konstrukce a velikost diagonální (také známé jako diagonální) turbíny se nacházejí mezi Francisovou a axiální turbínou. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že středová osa lopatek oběžného kola svírá s středovou osou turbíny určitý úhel. Vzhledem ke konstrukčním vlastnostem se jednotka během provozu nemůže propadat, proto je v druhé konstrukci instalováno zařízení na ochranu proti axiálnímu posunutí, které zabraňuje kolizi mezi lopatkami a oběžnou komorou. Rozsah využití diagonální turbíny je 25 ~ 200 m.
V současné době je největší jmenovitý výstupní výkon jedné jednotky šikmé turbíny na světě 215 MW (bývalý Sovětský svaz) a nejvyšší spádová výška je 136 m (Japonsko).
Čas zveřejnění: 1. září 2021
