કાઉન્ટરટેક ટર્બાઇન જનરેટરના પાણીના ઇનલેટ ફ્લોની ક્રિયાના સિદ્ધાંત અને માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ

કાઉન્ટરએટેક ટર્બાઇન એ એક પ્રકારની હાઇડ્રોલિક મશીનરી છે જે પાણીના પ્રવાહના દબાણનો ઉપયોગ કરીને પાણીની ઊર્જાને યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.

(1) માળખું.કાઉન્ટરએટેક ટર્બાઈનના મુખ્ય માળખાકીય ઘટકો રનર, વોટર ડાયવર્ઝન ચેમ્બર, વોટર ગાઈડીંગ મિકેનિઝમ અને ડ્રાફ્ટ ટ્યુબ છે.
1) દોડવીર.રનર એ વોટર ટર્બાઇનનો એક ભાગ છે જે પાણીના પ્રવાહની ઊર્જાને ફરતી યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.જળ ઉર્જા રૂપાંતરણની દિશાના આધારે, વિવિધ કાઉન્ટર-એટેક ટર્બાઈન્સની રનર સ્ટ્રક્ચર્સ પણ અલગ અલગ હોય છે.ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન રનર સુવ્યવસ્થિત ટ્વિસ્ટેડ બ્લેડ, તાજ અને નીચલા રિંગ અને અન્ય મુખ્ય વર્ટિકલ ઘટકોથી બનેલું છે;અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન રનર બ્લેડ, રનર બોડી અને ડ્રેઇન કોન અને અન્ય મુખ્ય ઘટકોથી બનેલું છે: વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇન રનરનું માળખું વધુ જટિલ છે.બ્લેડ પ્લેસમેન્ટ એંગલ કામ કરવાની પરિસ્થિતિઓ સાથે બદલી શકાય છે અને ગાઈડ વેન ઓપનિંગ સાથે મેચ કરી શકાય છે.બ્લેડ પરિભ્રમણ કેન્દ્ર રેખા ટર્બાઇનની ધરીના ત્રાંસા કોણ (45°-60°) પર છે.
2) પાણી ડાયવર્ઝન ચેમ્બર.તેનું કાર્ય પાણીના માર્ગદર્શક મિકેનિઝમમાં પાણીના પ્રવાહને સમાનરૂપે બનાવવાનું, ઉર્જાનું નુકસાન ઘટાડવાનું અને ટર્બાઇનની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાનું છે.મોટા અને મધ્યમ કદના ટર્બાઇન મોટાભાગે 50 મીટરથી ઉપરના માથાવાળા ગોળ ક્રોસ-સેક્શન મેટલ વોલ્યુટનો ઉપયોગ કરે છે અને 50 મીટરથી નીચેના લોકો માટે ટ્રેપેઝોઇડલ ક્રોસ-સેક્શન કોંક્રિટ વોલ્યુટનો ઉપયોગ કરે છે.
3) પાણી માર્ગદર્શક મિકેનિઝમ.તે સામાન્ય રીતે ચોક્કસ સંખ્યામાં સુવ્યવસ્થિત માર્ગદર્શિકા વેનથી બનેલું હોય છે અને તેમની ફરતી મિકેનિઝમ્સ દોડવીરની પરિઘ પર સમાનરૂપે ગોઠવાયેલી હોય છે.તેનું કાર્ય પાણીના પ્રવાહને દોડવીરમાં સમાનરૂપે માર્ગદર્શન આપવાનું છે, અને માર્ગદર્શિકા વેનના ઉદઘાટનને સમાયોજિત કરીને, જનરેટર સેટની લોડ જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે ટર્બાઇનના પ્રવાહ દરમાં ફેરફાર કરવાનું છે, અને તે પાણીને સીલ કરવાની ભૂમિકા પણ ભજવે છે. જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે બંધ હોય છે.
4) ડ્રાફ્ટ ટ્યુબ.રનરના આઉટલેટ પરના પાણીના પ્રવાહમાં હજુ પણ વધારાની ઊર્જાનો એક ભાગ છે જેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી.ડ્રાફ્ટ ટ્યુબની ભૂમિકા ઊર્જાના આ ભાગને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની અને પાણીને ડાઉનસ્ટ્રીમમાં છોડવાની છે.ડ્રાફ્ટ ટ્યુબને બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે, સીધા શંકુ અને વક્ર.પહેલાનો મોટો ઉર્જા ગુણાંક છે અને તે સામાન્ય રીતે નાના આડા અને ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇન માટે યોગ્ય છે;બાદમાં સીધા શંકુ કરતાં નીચું હાઇડ્રોલિક કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, પરંતુ તેની ખોદવાની ઊંડાઈ ઓછી છે અને મોટા અને મધ્યમ કદના કાઉન્ટર-એટેક ટર્બાઈનોમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

(2) વર્ગીકરણ.રનર દ્વારા પાણીના પ્રવાહની અક્ષીય દિશા અનુસાર, ઇમ્પેક્ટ ટર્બાઇનને ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન, વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇન, અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન અને ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇનમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
1) ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન.ફ્રાન્સિસ (રેડિયલ એક્સિયલ ફ્લો અથવા ફ્રાન્સિસ) ટર્બાઇન એ કાઉન્ટર-એટેક ટર્બાઇન છે જેમાં પાણી દોડવીરના પરિઘથી અક્ષીય દિશામાં રેડિયલી રીતે વહે છે.આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં લાગુ પડતા હેડ (30-700m), સરળ માળખું, નાનું વોલ્યુમ અને ઓછી કિંમત હોય છે.ચીનમાં કાર્યરત સૌથી મોટી ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન એર્ટન હાઇડ્રોપાવર પ્લાન્ટ છે, જેની રેટેડ આઉટપુટ પાવર 582 મેગાવોટ અને મહત્તમ આઉટપુટ પાવર 621 મેગાવોટ છે.
2) અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન.અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન એ કાઉન્ટરએટેક ટર્બાઇન છે જેમાં પાણી અક્ષીય દિશામાંથી વહે છે અને અક્ષીય દિશામાં દોડનારની બહાર વહે છે.આ પ્રકારના ટર્બાઇનને બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: ફિક્સ્ડ-બ્લેડ પ્રકાર (સ્ક્રુ પ્રકાર) અને રોટરી પ્રકાર (કેપલાન પ્રકાર).પહેલાના બ્લેડ નિશ્ચિત છે, અને પછીના બ્લેડને ફેરવી શકાય છે.અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇનની પાણી પસાર કરવાની ક્ષમતા ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કરતા વધારે છે.કારણ કે પેડલ ટર્બાઇનના બ્લેડ લોડમાં ફેરફાર સાથે સ્થિતિ બદલી શકે છે, તેઓ લોડ ફેરફારોની વિશાળ શ્રેણીમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે.અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇનની પોલાણ વિરોધી કામગીરી અને યાંત્રિક શક્તિ ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કરતાં વધુ ખરાબ છે, અને માળખું પણ વધુ જટિલ છે.હાલમાં, આ પ્રકારના ટર્બાઇનનું લાગુ હેડ 80m કે તેથી વધુ સુધી પહોંચી ગયું છે.
3) ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇન.આ પ્રકારના વોટર ટર્બાઇનનો પાણીનો પ્રવાહ દોડવીરની બહાર અક્ષીય રીતે વહે છે, અને દોડવીરની પહેલા અને પછી કોઈ પરિભ્રમણ નથી.ઉપયોગ હેડ રેન્જ 3-20 છે..ફ્યુઝલેજમાં નાની ઉંચાઈ, સારી પાણીના પ્રવાહની સ્થિતિ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઓછી સિવિલ એન્જિનિયરિંગ, ઓછી કિંમત, વોલ્યુટ્સ અને વક્ર ડ્રાફ્ટ ટ્યુબની જરૂર નથી અને માથું જેટલું નીચું છે તેટલા વધુ સ્પષ્ટ ફાયદાઓ છે.
ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇનને બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: જનરેટર કનેક્શન અને ટ્રાન્સમિશન મોડ અનુસાર ફુલ-થ્રુ-ફ્લો અને સેમી-થ્રુ-ફ્લો.સેમી-થ્રુ-ફ્લો ટર્બાઇનને આગળ બલ્બ પ્રકાર, શાફ્ટ પ્રકાર અને શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.તેમાંથી, શાફ્ટ એક્સ્ટેંશનનો પ્રકાર પણ બે પ્રકારોમાં વહેંચાયેલો છે.ત્રાંસી અક્ષ અને આડી અક્ષ છે.હાલમાં, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા બલ્બ ટ્યુબ્યુલર પ્રકાર, શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકાર અને વર્ટિકલ શાફ્ટ પ્રકારનો મોટાભાગે નાના એકમોમાં ઉપયોગ થાય છે.તાજેતરના વર્ષોમાં, શાફ્ટનો પ્રકાર મોટા અને મધ્યમ કદના એકમોમાં પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન ટ્યુબ્યુલર યુનિટનું જનરેટર જળમાર્ગની બહાર સ્થાપિત થયેલ છે, અને જનરેટર ટર્બાઇન સાથે લાંબા ઝોક અથવા આડી શાફ્ટ સાથે જોડાયેલ છે.આ શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકારનું માળખું બલ્બ પ્રકાર કરતાં સરળ છે.
4) વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇન.કર્ણ પ્રવાહ (જેને વિકર્ણ પણ કહેવાય છે) ટર્બાઇનનું માળખું અને કદ મિશ્ર પ્રવાહ અને અક્ષીય પ્રવાહ વચ્ચે હોય છે.મુખ્ય તફાવત એ છે કે રનર બ્લેડની મધ્યરેખા ટર્બાઇનની મધ્યરેખાના ચોક્કસ ખૂણા પર હોય છે.માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓને લીધે, ઓપરેશન દરમિયાન એકમને ડૂબી જવાની મંજૂરી નથી, તેથી બ્લેડ અને રનર ચેમ્બર અથડાતા અકસ્માતોને રોકવા માટે બીજા માળખામાં અક્ષીય ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સિગ્નલ પ્રોટેક્શન ડિવાઇસ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે.વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇનની ઉપયોગિતા હેડ રેન્જ 25～200m છે.