La turbina de reacción es un tipo de maquinaria hidráulica que convierte la energía hidráulica en energía mecánica utilizando la presión del flujo de agua.
(1) Estructura.Los principales componentes estructurales de la turbina de reacción incluyen rodete, cámara de conducción, mecanismo de guía de agua y tubo de aspiración.
1) Corredor.Runner es un componente de la turbina hidráulica que convierte la energía del flujo de agua en energía mecánica giratoria.De acuerdo con las diferentes direcciones de conversión de energía del agua, las estructuras de los corredores de varias turbinas de reacción también son diferentes.El corredor de turbina Francis está compuesto por palas retorcidas aerodinámicas, corona de rueda y anillo inferior;El rodete de la turbina de flujo axial se compone de álabes, cuerpo del rodete, cono de descarga y otros componentes principales: la estructura del rodete de la turbina de flujo inclinado es compleja.El ángulo de colocación de la hoja puede cambiar con las condiciones de trabajo y coincidir con la apertura de la paleta guía.La línea central de rotación de la pala forma un ángulo oblicuo (45 ° ~ 60 °) con el eje de la turbina.
2) Cámara de conducción.Su función es hacer que el agua fluya uniformemente hacia el mecanismo de guía de agua, reducir la pérdida de energía y mejorar la eficiencia de la turbina hidráulica.La caja espiral de metal con sección circular se usa a menudo para turbinas hidráulicas grandes y medianas con una cabeza de agua superior a 50 m, y la caja espiral de concreto con sección trapezoidal se usa a menudo para turbinas con una cabeza de agua inferior a 50 m.
3) Mecanismo de guía de agua.Generalmente se compone de un cierto número de paletas guía aerodinámicas y sus mecanismos giratorios dispuestos uniformemente en la periferia del rodete.Su función es guiar el flujo de agua hacia el corredor de manera uniforme y cambiar el flujo de la turbina hidráulica ajustando la apertura de la paleta guía para cumplir con los requisitos de carga de la unidad generadora.También juega el papel de sellado de agua cuando está completamente cerrado.
4) Tubo de aspiración.Parte de la energía restante en el flujo de agua a la salida del rodete no ha sido utilizada.La función del tubo de tiro es recuperar esta energía y descargar el agua aguas abajo.El tubo de tiro se puede dividir en forma de cono recto y forma curva.El primero tiene un gran coeficiente de energía y generalmente es adecuado para pequeñas turbinas horizontales y tubulares;Aunque el rendimiento hidráulico de este último no es tan bueno como el del cono recto, la profundidad de excavación es pequeña y se usa ampliamente en turbinas de reacción de tamaño grande y mediano.
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(2) Clasificación.La turbina de reacción se divide en turbina Francis, turbina diagonal, turbina axial y turbina tubular según la dirección del flujo de agua que pasa a través de la superficie del eje del rodete.
1) Turbina Francis.La turbina Francis (flujo axial radial o Francis) es un tipo de turbina de reacción en la que el agua fluye radialmente alrededor del rodete y fluye axialmente.Este tipo de turbina tiene una amplia gama de cabezales aplicables (30 ~ 700 m), estructura simple, volumen pequeño y bajo costo.La turbina Francis más grande que se ha puesto en funcionamiento en China es la turbina de la planta hidroeléctrica de Ertan, con una potencia de salida nominal de 582 mw y una potencia de salida máxima de 621 MW.
2) Turbina de flujo axial.La turbina de flujo axial es un tipo de turbina de reacción en la que el agua entra y sale del rodete axialmente.Este tipo de turbina se divide en tipo de hélice fija (tipo de hélice de tornillo) y tipo de hélice rotativa (tipo Kaplan).Las palas del primero son fijas y las del segundo pueden girar.La capacidad de descarga de la turbina de flujo axial es mayor que la de la turbina Francis.Debido a que la posición de las palas de la turbina del rotor puede cambiar con el cambio de carga, tiene una alta eficiencia en un amplio rango de cambio de carga.La resistencia a la cavitación y la fuerza mecánica de la turbina de flujo axial son peores que las de la turbina Francis, y la estructura también es más compleja.En la actualidad, la altura aplicable de este tipo de turbina ha alcanzado más de 80 m.
3) Turbina tubular.El flujo de agua de este tipo de turbina fluye axialmente desde el flujo axial hasta el rodete, y no hay rotación ni antes ni después del rodete.El rango de cabeza de utilización es de 3 ~ 20. Tiene las ventajas de una altura de fuselaje pequeña, buenas condiciones de flujo de agua, alta eficiencia, baja cantidad de ingeniería civil, bajo costo, sin voluta y tubo de tiro curvo, y cuanto menor sea la cabeza de agua, el más evidentes sus ventajas.
Según el modo de conexión y transmisión del generador, la turbina tubular se divide en tipo tubular completo y tipo semitubular.El tipo semitubular se divide además en tipo de bulbo, tipo de eje y tipo de extensión de eje, entre los cuales el tipo de extensión de eje se divide en eje inclinado y eje horizontal.En la actualidad, los más utilizados son el tipo tubular de bulbo, el tipo de extensión de eje y el tipo de eje, que se utilizan principalmente para unidades pequeñas.En los últimos años, el tipo de eje también se utiliza para unidades grandes y medianas.
El generador de la unidad tubular de extensión axial está instalado fuera del canal de agua, y el generador está conectado con la turbina de agua con un eje inclinado largo o un eje horizontal.La estructura de este tipo de extensión de eje es más simple que la del tipo de bulbo.
4) Turbina de flujo diagonal.La estructura y el tamaño de la turbina de flujo diagonal (también conocida como diagonal) se encuentran entre Francis y el flujo axial.La principal diferencia es que la línea central de la pala del rodete forma un cierto ángulo con la línea central de la turbina.Debido a las características estructurales, no se permite que la unidad se hunda durante la operación, por lo que el dispositivo de protección de señal de desplazamiento axial se instala en la segunda estructura para evitar la colisión entre la pala y la cámara del rodete.El rango de altura de utilización de la turbina de flujo diagonal es de 25 ~ 200 m.
En la actualidad, la potencia de salida nominal de una sola unidad más grande de una turbina de caída inclinada en el mundo es de 215 MW (antigua Unión Soviética), y la cabeza de utilización más alta es de 136 m (Japón).
Hora de publicación: 01-sep-2021
