Reaktionsturbine ist eine Art hydraulische Maschinerie, die hydraulische Energie in mechanische Energie umwandelt, indem sie den Druck des Wasserflusses nutzt.
(1) Struktur.Die wichtigsten strukturellen Komponenten der Reaktionsturbine umfassen Laufrad, Triebwasserkammer, Wasserführungsmechanismus und Saugrohr.
1) Läufer.Läufer ist eine Komponente einer hydraulischen Turbine, die Wasserströmungsenergie in rotierende mechanische Energie umwandelt.Entsprechend unterschiedlichen Wasserenergieumwandlungsrichtungen sind auch die Laufradstrukturen verschiedener Reaktionsturbinen unterschiedlich.Francis-Turbinenlaufrad besteht aus stromlinienförmigen, verdrehten Schaufeln, Radkranz und unterem Ring;Das Laufrad einer Axialturbine besteht aus Laufschaufeln, Laufradkörper, Austrittskegel und anderen Hauptkomponenten: Die Struktur des Turbinenlaufrads mit geneigter Strömung ist komplex.Der Schaufelplatzierungswinkel kann sich mit den Arbeitsbedingungen ändern und der Öffnung der Leitschaufel entsprechen.Die Mittellinie der Schaufelrotation bildet mit der Turbinenachse einen schiefen Winkel (45 ° ~ 60 °).
2) Headrace-Kammer.Seine Funktion besteht darin, das Wasser gleichmäßig zum Wasserführungsmechanismus fließen zu lassen, den Energieverlust zu reduzieren und die Effizienz der hydraulischen Turbine zu verbessern.Spiralgehäuse aus Metall mit kreisförmigem Querschnitt werden häufig für große und mittelgroße Wasserturbinen mit einer Wassersäule über 50 m verwendet, und Spiralgehäuse aus Beton mit trapezförmigem Querschnitt werden häufig für Turbinen mit einer Wassersäule unter 50 m verwendet.
3) Wasserführungsmechanismus.Es besteht in der Regel aus einer bestimmten Anzahl stromlinienförmiger Leitschaufeln und deren Drehwerken, die gleichmäßig am Umfang des Laufrades angeordnet sind.Seine Funktion besteht darin, den Wasserstrom gleichmäßig zum Laufrad zu leiten und den Durchfluss der hydraulischen Turbine durch Verstellen der Öffnung des Leitrads zu verändern, um den Lastanforderungen der Generatoreinheit gerecht zu werden.Es spielt auch die Rolle der Wasserabdichtung, wenn es vollständig geschlossen ist.
4) Saugrohr.Ein Teil der verbleibenden Energie in der Wasserströmung am Laufradauslass wurde nicht genutzt.Die Funktion des Leitrohrs besteht darin, diese Energie zurückzugewinnen und das Wasser stromabwärts abzuleiten.Das Zugrohr kann in eine gerade Kegelform und eine gebogene Form unterteilt werden.Ersteres hat einen großen Energiekoeffizienten und ist im Allgemeinen für kleine horizontale und röhrenförmige Turbinen geeignet;Obwohl die hydraulische Leistung des letzteren nicht so gut ist wie die des geraden Kegels, ist die Aushubtiefe gering und wird häufig in großen und mittelgroßen Reaktionsturbinen verwendet.
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(2) Klassifizierung.Die Reaktionsturbine wird in Francis-Turbine, Diagonal-Turbine, Axial-Turbine und Rohrturbine entsprechend der Richtung des Wasserflusses unterteilt, der durch die Wellenoberfläche des Laufrads fließt.
1) Francis-Turbine.Francis-Turbine (Radial-Axial-Flow oder Francis-Turbine) ist eine Art Reaktionsturbine, bei der Wasser das Laufrad radial umströmt und axial fließt.Diese Art von Turbine hat einen breiten Bereich anwendbarer Fallhöhen (30 ~ 700 m), eine einfache Struktur, ein kleines Volumen und niedrige Kosten.Die größte Francis-Turbine, die in China in Betrieb genommen wurde, ist die Turbine des Wasserkraftwerks Ertan mit einer Nennausgangsleistung von 582 MW und einer maximalen Ausgangsleistung von 621 MW.
2) Axialturbine.Die Axialströmungsturbine ist eine Art Reaktionsturbine, bei der Wasser axial in das Laufrad ein- und ausströmt.Diese Art von Turbine wird in Festpropellertypen (Schraubenpropellertyp) und Drehpropellertypen (Kaplantyp) unterteilt.Die Klingen der ersteren sind feststehend und die Klingen der letzteren können sich drehen.Die Förderkapazität der Axialturbine ist größer als die der Francis-Turbine.Da sich die Blattposition der Rotorturbine mit dem Lastwechsel ändern kann, hat sie einen hohen Wirkungsgrad in einem großen Lastwechselbereich.Der Kavitationswiderstand und die mechanische Festigkeit der Axialturbine sind schlechter als die der Francis-Turbine, und die Struktur ist auch komplexer.Derzeit hat die anwendbare Fallhöhe dieser Art von Turbine mehr als 80 m erreicht.
3) Röhrenturbine.Der Wasserstrom dieser Art von Turbine fließt axial von der Axialströmung zum Laufrad, und es gibt keine Rotation vor und nach dem Laufrad.Der Nutzungskopfbereich liegt zwischen 3 und 20. Er hat die Vorteile einer geringen Rumpfhöhe, guter Wasserströmungsbedingungen, eines hohen Wirkungsgrads, einer geringen Bautechnikmenge, niedriger Kosten, ohne Spirale und gebogenes Saugrohr und je niedriger der Wasserkopf ist deutlicher seine Vorteile.
Je nach Verbindungs- und Übertragungsmodus des Generators wird die Rohrturbine in Vollrohrtyp und Halbrohrtyp unterteilt.Der halbröhrenförmige Typ wird weiter unterteilt in Kolbentyp, Wellentyp und Wellenverlängerungstyp, unter denen der Wellenverlängerungstyp in geneigte Welle und horizontale Welle unterteilt wird.Gegenwärtig sind die am weitesten verbreiteten Röhren-, Wellenverlängerungs- und Wellentypen, die hauptsächlich für kleine Einheiten verwendet werden.In den letzten Jahren wird der Wellentyp auch für große und mittlere Einheiten verwendet.
Der Generator der Rohreinheit mit axialer Verlängerung ist außerhalb des Wasserkanals installiert, und der Generator ist mit einer langen geneigten Welle oder einer horizontalen Welle mit der Wasserturbine verbunden.Der Aufbau dieses Wellenverlängerungstyps ist einfacher als der des Birnentyps.
4) Schrägstromturbine.Die Struktur und Größe der Diagonalströmungsturbine (auch Diagonalturbine genannt) liegt zwischen Francis- und Axialströmung.Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Mittellinie des Laufrads in einem bestimmten Winkel zur Mittellinie der Turbine steht.Aufgrund der strukturellen Eigenschaften darf die Einheit während des Betriebs nicht absinken, daher ist die Axialverschiebungs-Signalschutzvorrichtung in der zweiten Struktur installiert, um die Kollision zwischen dem Blatt und der Laufradkammer zu verhindern.Der Nutzhöhenbereich der Diagonalströmungsturbine beträgt 25 ~ 200 m.
Derzeit beträgt die weltweit größte Nennausgangsleistung einer Schrägfallturbine 215 MW (ehemalige Sowjetunion) und die höchste Nutzhöhe 136 m (Japan).
Postzeit: 01.09.2021
