La turbine à réaction est une sorte de machine hydraulique qui convertit l'énergie hydraulique en énergie mécanique en utilisant la pression du débit d'eau.
(1) Structure.Les principaux composants structurels de la turbine à réaction comprennent le coureur, la chambre de tête, le mécanisme de guidage d'eau et le tube de tirage.
1) Coureur.Le coureur est un composant de la turbine hydraulique qui convertit l'énergie du débit d'eau en énergie mécanique rotative.Selon les différentes directions de conversion de l'énergie de l'eau, les structures de roue des différentes turbines à réaction sont également différentes.La roue de turbine Francis est composée d'aubes torsadées profilées, d'une couronne de roue et d'un anneau inférieur ;La roue de la turbine à flux axial est composée d'aubes, d'un corps de roue, d'un cône de décharge et d'autres composants principaux : la structure de la roue de la turbine à flux incliné est complexe.L'angle de placement de la lame peut changer avec les conditions de travail et correspondre à l'ouverture de l'aube directrice.L'axe de rotation des pales forme un angle oblique (45° ~ 60°) avec l'axe de la turbine.
2) Chambre du canal de tête.Sa fonction est de faire couler l'eau uniformément vers le mécanisme de guidage de l'eau, de réduire la perte d'énergie et d'améliorer l'efficacité de la turbine hydraulique.Le boîtier en spirale métallique à section circulaire est souvent utilisé pour les turbines hydrauliques de grande et moyenne taille avec une hauteur d'eau supérieure à 50 m, et le boîtier en spirale en béton à section trapézoïdale est souvent utilisé pour les turbines avec une hauteur d'eau inférieure à 50 m.
3) Mécanisme de guidage de l'eau.Il est généralement composé d'un certain nombre d'aubes directrices carénées et de leurs mécanismes rotatifs régulièrement disposés sur la périphérie de la roue.Sa fonction est de guider uniformément le débit d'eau vers la roue et de modifier le débit traversant de la turbine hydraulique en ajustant l'ouverture de l'aube directrice, de manière à répondre aux exigences de charge du groupe électrogène.Il joue également le rôle d'étanchéité à l'eau lorsqu'il est complètement fermé.
4) Tube de tirage.Une partie de l'énergie restante dans le débit d'eau à la sortie du canal n'a pas été utilisée.La fonction de l'aspirateur est de récupérer cette énergie et d'évacuer l'eau en aval.Le tube de tirage peut être divisé en forme de cône droit et en forme incurvée.Le premier a un grand coefficient d'énergie et convient généralement aux petites turbines horizontales et tubulaires ;Bien que les performances hydrauliques de ce dernier ne soient pas aussi bonnes que celles du cône droit, la profondeur d'excavation est faible et il est largement utilisé dans les turbines à réaction de grande et moyenne taille.
,
(2) Classement.La turbine à réaction est divisée en turbine Francis, turbine diagonale, turbine axiale et turbine tubulaire selon la direction de l'écoulement de l'eau traversant la surface de l'arbre de la roue.
1) Turbine Francis.La turbine Francis (radial axial flow ou Francis) est une sorte de turbine à réaction dans laquelle l'eau s'écoule radialement autour de la roue et s'écoule axialement.Ce type de turbine a une large gamme de têtes applicables (30 ~ 700 m), une structure simple, un petit volume et un faible coût.La plus grande turbine Francis mise en service en Chine est la turbine de la centrale hydroélectrique d'Ertan, avec une puissance de sortie nominale de 582 MW et une puissance de sortie maximale de 621 MW.
2) Turbine à flux axial.La turbine à flux axial est une sorte de turbine à réaction dans laquelle l'eau s'écoule dans et hors de la roue axialement.Ce type de turbine est divisé en type à hélice fixe (type à hélice à vis) et type à hélice rotative (type Kaplan).Les pales du premier sont fixes et les pales du second peuvent tourner.La capacité de décharge de la turbine à flux axial est supérieure à celle de la turbine Francis.Étant donné que la position des aubes de la turbine à rotor peut changer avec le changement de charge, elle a un rendement élevé dans une large plage de changement de charge.La résistance à la cavitation et la résistance mécanique de la turbine à flux axial sont pires que celles de la turbine Francis, et la structure est également plus complexe.À l'heure actuelle, la tête applicable de ce type de turbine a atteint plus de 80 m.
3) Turbine tubulaire.Le flux d'eau de ce type de turbine s'écoule axialement du flux axial vers la roue, et il n'y a pas de rotation avant et après la roue.La plage de tête d'utilisation est de 3 ~ 20. ses avantages plus évidents.
Selon le mode de connexion et de transmission du générateur, la turbine tubulaire est divisée en type entièrement tubulaire et type semi-tubulaire.Le type semi-tubulaire est en outre divisé en type à bulbe, type à arbre et type à extension d'arbre, parmi lesquels le type à extension d'arbre est divisé en arbre incliné et arbre horizontal.À l'heure actuelle, les plus largement utilisés sont le type tubulaire à bulbe, le type à extension d'arbre et le type à arbre, qui sont principalement utilisés pour les petites unités.Ces dernières années, le type de puits est également utilisé pour les unités de grande et moyenne taille.
Le générateur de l'unité tubulaire à extension axiale est installé à l'extérieur du canal d'eau, et le générateur est relié à la turbine à eau avec un long arbre incliné ou un arbre horizontal.La structure de ce type d'extension d'arbre est plus simple que celle du type à bulbe.
4) Turbine à flux diagonal.La structure et la taille de la turbine à écoulement diagonal (également appelée diagonale) se situent entre Francis et l'écoulement axial.La principale différence est que la ligne médiane de la lame de guidage forme un certain angle avec la ligne médiane de la turbine.En raison des caractéristiques structurelles, l'unité n'est pas autorisée à couler pendant le fonctionnement, de sorte que le dispositif de protection du signal de déplacement axial est installé dans la seconde structure pour empêcher la collision entre la lame et la chambre de guidage.La plage de tête d'utilisation de la turbine à flux diagonal est de 25 ~ 200 m.
À l'heure actuelle, la plus grande puissance de sortie nominale unitaire d'une turbine à chute inclinée dans le monde est de 215 MW (ancienne Union soviétique) et la tête d'utilisation la plus élevée est de 136 m (Japon).
Heure de publication : 01 septembre 2021
