Ο στρόβιλος αντίδρασης είναι ένα είδος υδραυλικού μηχανήματος που μετατρέπει την υδραυλική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια χρησιμοποιώντας την πίεση της ροής του νερού.
(1) Δομή.Τα κύρια δομικά στοιχεία του στροβίλου αντίδρασης περιλαμβάνουν δρομέα, θάλαμο κεφαλής, μηχανισμό οδηγού νερού και σωλήνα έλξης.
1) Δρομέας.Το Runner είναι ένα συστατικό του υδραυλικού στροβίλου που μετατρέπει την ενέργεια ροής νερού σε περιστρεφόμενη μηχανική ενέργεια.Σύμφωνα με τις διαφορετικές κατευθύνσεις μετατροπής της ενέργειας του νερού, οι δομές δρομέων διαφόρων τουρμπινών αντίδρασης είναι επίσης διαφορετικές.Ο δρομέας στροβίλου Francis αποτελείται από στριμμένα πτερύγια, κορώνα τροχού και κάτω δακτύλιο.Ο δρομέας του στροβίλου αξονικής ροής αποτελείται από πτερύγια, σώμα δρομέα, κώνο εκκένωσης και άλλα κύρια εξαρτήματα: η δομή του δρομέα τουρμπίνας κεκλιμένης ροής είναι πολύπλοκη.Η γωνία τοποθέτησης της λεπίδας μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τις συνθήκες εργασίας και να ταιριάζει με το άνοιγμα του πτερυγίου οδήγησης.Η κεντρική γραμμή περιστροφής του πτερυγίου σχηματίζει μια λοξή γωνία (45 ° ~ 60 °) με τον άξονα του στροβίλου.
2) Θάλαμος κεφαλής.Η λειτουργία του είναι να κάνει το νερό να ρέει ομοιόμορφα στον μηχανισμό οδήγησης νερού, να μειώνει την απώλεια ενέργειας και να βελτιώνει την απόδοση του υδραυλικού στροβίλου.Η μεταλλική σπειροειδής θήκη με κυκλική διατομή χρησιμοποιείται συχνά για υδραυλικούς στρόβιλους μεγάλου και μεσαίου μεγέθους με κεφαλή νερού άνω των 50 m και η τσιμεντένια σπειροειδής θήκη με τραπεζοειδή διατομή χρησιμοποιείται συχνά για τουρμπίνες με κεφαλή νερού κάτω από 50 μέτρα.
3) Μηχανισμός οδηγός νερού.Γενικά αποτελείται από έναν ορισμένο αριθμό βελτιωμένων πτερυγίων οδήγησης και τους περιστρεφόμενους μηχανισμούς τους ομοιόμορφα διατεταγμένους στην περιφέρεια του δρομέα.Η λειτουργία του είναι να καθοδηγεί τη ροή του νερού στον δρομέα ομοιόμορφα και να αλλάζει τη διαμπερή ροή του υδραυλικού στροβίλου ρυθμίζοντας το άνοιγμα του πτερυγίου οδήγησης, έτσι ώστε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις φορτίου της μονάδας γεννήτριας.Παίζει επίσης το ρόλο του στεγανοποιητικού νερού όταν είναι τελείως κλειστό.
4) Σωλήνας βύθισης.Μέρος της ενέργειας που απομένει στη ροή του νερού στην έξοδο του δρομέα δεν έχει χρησιμοποιηθεί.Η λειτουργία του σωλήνα έλξης είναι να ανακτά αυτήν την ενέργεια και να εκκενώνει το νερό κατάντη.Ο σωλήνας έλξης μπορεί να χωριστεί σε ίσιο σχήμα κώνου και καμπύλο σχήμα.Το πρώτο έχει μεγάλο συντελεστή ενέργειας και είναι γενικά κατάλληλο για μικρούς οριζόντιους και σωληνωτούς στρόβιλους.Αν και η υδραυλική απόδοση του τελευταίου δεν είναι τόσο καλή όσο αυτή του ευθύγραμμου κώνου, το βάθος εκσκαφής είναι μικρό και χρησιμοποιείται ευρέως σε τουρμπίνα αντίδρασης μεγάλου και μεσαίου μεγέθους.
,
(2) Ταξινόμηση.Ο στρόβιλος αντίδρασης χωρίζεται σε στρόβιλο Francis, διαγώνιο στρόβιλο, αξονικό στρόβιλο και σωληνοειδή στρόβιλο ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του νερού που διέρχεται από την επιφάνεια του άξονα του δρομέα.
1) Στρόβιλος Francis.Ο στρόβιλος Francis (ακτινική αξονική ροή ή Francis) είναι ένα είδος τουρμπίνας αντίδρασης στον οποίο το νερό ρέει ακτινικά γύρω από τον δρομέα και ρέει αξονικά.Αυτό το είδος τουρμπίνας έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμοστέων κεφαλών (30 ~ 700 m), απλή δομή, μικρό όγκο και χαμηλό κόστος.Ο μεγαλύτερος στρόβιλος Francis που έχει τεθεί σε λειτουργία στην Κίνα είναι ο στρόβιλος του υδροηλεκτρικού εργοστασίου Ertan, με ονομαστική ισχύ εξόδου 582 mw και μέγιστη ισχύ εξόδου 621 MW.
2) Στρόβιλος αξονικής ροής.Ο στρόβιλος αξονικής ροής είναι ένα είδος τουρμπίνας αντίδρασης στον οποίο το νερό ρέει μέσα και έξω από τον δρομέα αξονικά.Αυτό το είδος τουρμπίνας χωρίζεται σε τύπο σταθερής προπέλας (τύπος βιδωτής προπέλας) και τύπο περιστροφικής προπέλας (τύπος Kaplan).Οι λεπίδες της πρώτης είναι σταθερές και οι λεπίδες της δεύτερης μπορούν να περιστρέφονται.Η ικανότητα εκφόρτισης του στροβίλου αξονικής ροής είναι μεγαλύτερη από αυτή του στροβίλου Francis.Επειδή η θέση του πτερυγίου του στροβίλου του ρότορα μπορεί να αλλάξει με την αλλαγή φορτίου, έχει υψηλή απόδοση σε μεγάλο εύρος αλλαγής φορτίου.Η αντίσταση στη σπηλαίωση και η μηχανική αντοχή του στροβίλου αξονικής ροής είναι χειρότερες από εκείνες του στροβίλου Francis και η δομή είναι επίσης πιο περίπλοκη.Προς το παρόν, η εφαρμοστέα κεφαλή αυτού του είδους τουρμπίνας έχει φτάσει τα 80 μέτρα.
3) Σωληνοειδής τουρμπίνα.Η ροή του νερού αυτού του είδους τουρμπίνας ρέει αξονικά από την αξονική ροή προς τον δρομέα και δεν υπάρχει περιστροφή πριν και μετά τον δρομέα.Το εύρος της κεφαλής χρήσης είναι 3 ~ 20.. Έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού ύψους ατράκτου, καλών συνθηκών ροής νερού, υψηλής απόδοσης, χαμηλής ποσότητας πολιτικού μηχανικού, χαμηλού κόστους, χωρίς σπειροειδή και κυρτό σωλήνα βύθισης και όσο χαμηλότερη είναι η κεφαλή του νερού, πιο εμφανή τα πλεονεκτήματά του.
Σύμφωνα με τον τρόπο σύνδεσης και μετάδοσης της γεννήτριας, ο σωληνοειδής στρόβιλος χωρίζεται σε πλήρη σωληνωτό και ημισωληνοειδές τύπο.Ο ημισωληνωτός τύπος χωρίζεται περαιτέρω σε τύπο λαμπτήρα, τύπο άξονα και τύπο επέκτασης άξονα, μεταξύ των οποίων ο τύπος επέκτασης άξονα χωρίζεται σε κεκλιμένο άξονα και οριζόντιο άξονα.Επί του παρόντος, τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα είναι ο σωληνωτός τύπος λαμπτήρα, ο τύπος επέκτασης άξονα και ο τύπος άξονα, που χρησιμοποιούνται κυρίως για μικρές μονάδες.Τα τελευταία χρόνια, ο τύπος άξονα χρησιμοποιείται επίσης για μεγάλες και μεσαίες μονάδες.
Η γεννήτρια της σωληνοειδούς μονάδας αξονικής επέκτασης είναι εγκατεστημένη έξω από το κανάλι νερού και η γεννήτρια συνδέεται με τον υδροστρόβιλο με έναν μακρύ κεκλιμένο άξονα ή οριζόντιο άξονα.Η δομή αυτού του τύπου επέκτασης άξονα είναι απλούστερη από αυτή του τύπου λαμπτήρα.
4) Στρόβιλος διαγώνιας ροής.Η δομή και το μέγεθος του στροβίλου διαγώνιας ροής (επίσης γνωστού ως διαγώνιος) είναι μεταξύ Francis και αξονικής ροής.Η κύρια διαφορά είναι ότι η κεντρική γραμμή του πτερυγίου δρομέα βρίσκεται σε μια ορισμένη γωνία με την κεντρική γραμμή του στροβίλου.Λόγω των δομικών χαρακτηριστικών, η μονάδα δεν επιτρέπεται να βυθιστεί κατά τη λειτουργία, επομένως η διάταξη προστασίας σήματος αξονικής μετατόπισης εγκαθίσταται στη δεύτερη δομή για να αποτρέψει τη σύγκρουση μεταξύ της λεπίδας και του θαλάμου δρομέα.Το εύρος κεφαλής χρήσης του στροβίλου διαγώνιας ροής είναι 25 ~ 200 m.
Προς το παρόν, η μεγαλύτερη ενιαία μονάδα ονομαστικής ισχύος εξόδου κεκλιμένου σταγόνες τουρμπίνας στον κόσμο είναι 215 MW (πρώην Σοβιετική Ένωση) και η υψηλότερη κεφαλή χρήσης είναι 136 μέτρα (Ιαπωνία).
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-01-2021
