Protunapadna turbina je vrsta hidrauličkog stroja koji koristi pritisak vodenog toka za pretvaranje vodene energije u mehaničku energiju.
(1) Struktura.Glavne strukturne komponente protunapadne turbine su trkač, komora za preusmjeravanje vode, mehanizam za vođenje vode i cijev za vuču.
1) Trkač.Trkač je dio vodene turbine koji pretvara energiju strujanja vode u rotirajuću mehaničku energiju.Ovisno o smjeru pretvorbe vodene energije, različite su i strukture vodilica raznih protunapadnih turbina.Francisova turbina sastoji se od aerodinamičnih tordiranih lopatica, krune i donjeg prstena i drugih glavnih vertikalnih komponenti;aksijalni protočni turbinski trkač sastoji se od lopatica, tijela vodilice i odvodnog konusa i drugih glavnih komponenti: struktura dijagonalnog protočnog turbine je složenija.Kut postavljanja oštrice može se mijenjati s radnim uvjetima i uskladiti s otvorom vodeće lopatice.Središnja linija rotacije lopatice je pod kosim kutom (45°-60°) prema osi turbine.
2) Komora za preusmjeravanje vode.Njegova je funkcija osigurati da voda ravnomjerno teče u mehanizam za vođenje vode, smanji gubitak energije i poboljša učinkovitost turbine.Velike i srednje turbine često koriste metalne volute kružnog presjeka s glavama iznad 50 m, a betonske volute trapeznog presjeka za one ispod 50 m.
3) Mehanizam za vođenje vode.Općenito se sastoji od određenog broja aerodinamičnih vodilica i njihovih rotirajućih mehanizama ravnomjerno raspoređenih na periferiji vodilice.Njegova je funkcija ravnomjerno usmjeravati protok vode u vodilicu, te podešavanjem otvaranja vodeće lopatice mijenjati brzinu protoka turbine kako bi zadovoljila zahtjeve opterećenja generatorskog agregata, a također ima i ulogu brtvljenja vode. kada je potpuno zatvoren.
4) Cijev za nacrt.Protok vode na izlazu iz trkača još uvijek ima dio viška energije koji nije iskorišten.Uloga vučne cijevi je da povrati ovaj dio energije i ispusti vodu nizvodno.Nacrtna cijev je podijeljena u dvije vrste, ravni konus i zakrivljeni.Prvi ima veliki energetski koeficijent i općenito je prikladan za male horizontalne i cjevaste turbine;potonji ima niže hidrauličke performanse od ravnih konusa, ali ima manju dubinu kopanja i široko se koristi u velikim i srednjim protunapadnim turbinama.
(2) Klasifikacija.Prema aksijalnom smjeru strujanja vode kroz trkač, udarna turbina se dijeli na Francisovu turbinu, turbinu s dijagonalnim protokom, turbinu aksijalnog toka i cjevastu turbinu.
1) Franjeva turbina.Francis (radijalni aksijalni tok ili Francis) turbina je protunapadna turbina u kojoj voda radijalno struji od opsega trkača prema aksijalnom smjeru.Ova vrsta turbine ima širok raspon primjenjivih glava (30-700m), jednostavnu strukturu, mali volumen i nisku cijenu.Najveća Francisova turbina koja je puštena u pogon u Kini je hidroelektrana Ertan, s nazivnom izlaznom snagom od 582 MW i maksimalnom izlaznom snagom od 621 MW.
2) Aksijalna protočna turbina.Aksijalna protočna turbina je protunapadna turbina u kojoj voda ulazi iz aksijalnog smjera i istječe iz vodilice u aksijalnom smjeru.Ova vrsta turbine dijeli se na dvije vrste: tip s fiksnom lopaticom (vijčani tip) i rotacijski tip (tip Kaplan).Oštrice prvog su fiksirane, a oštrice potonjeg se mogu rotirati.Kapacitet propuštanja vode aksijalne turbine je veći nego kod Francisove turbine.Budući da lopatice turbine s lopaticama mogu mijenjati položaj s promjenama opterećenja, one imaju veću učinkovitost u širokom rasponu promjena opterećenja.Antikavitacijski učinak i mehanička čvrstoća turbine aksijalnog toka lošiji su od Francisove turbine, a konstrukcija je također složenija.Trenutno je primjenjiva glava ove vrste turbine dosegla 80 m ili više.
3) Cjevasta turbina.Protok vode ove vrste vodene turbine teče aksijalno iz trkača, te nema rotacije prije i poslije trkača.Raspon visine iskorištenja je 3-20..Trup ima prednosti male visine, dobrih uvjeta protoka vode, visoke učinkovitosti, manje građevinarstva, niske cijene, nema potrebe za volutama i zakrivljenim cijevima za nacrt, a što je glava niža, to su prednosti očitije.
Cjevaste turbine dijele se na dvije vrste: punoprotočne i poluprotočne prema priključku na generator i načinu prijenosa.Poluprotočne turbine se dalje dijele na tip bulb, tip osovine i tip proširenja osovine.Među njima, tip proširenja osovine također je podijeljen u dvije vrste.Postoje kosa os i horizontalna os.Trenutačno se najčešće koriste cijevni tip žarulje, tip produžetka osovine i tip vertikalne osovine uglavnom se koriste u malim jedinicama.Posljednjih godina, tip osovine se također koristi u velikim i srednjim jedinicama.
Generator cijevnog agregata proširenja osovine ugrađuje se izvan plovnog puta, a generator se na turbinu povezuje dužim kosim vratilom ili horizontalnom osovinom.Ova struktura tipa produžetka osovine je jednostavnija od tipa žarulje.
4) Dijagonalna protočna turbina.Struktura i veličina turbine dijagonalnog protoka (koja se naziva i dijagonalna) nalaze se između mješovitog i aksijalnog strujanja.Glavna razlika je u tome što je središnja linija lopatica trkača pod određenim kutom u odnosu na središnju liniju turbine.Zbog konstruktivnih karakteristika, jedinica ne smije tonuti tijekom rada, pa je u drugu konstrukciju ugrađen zaštitni uređaj za zaštitu signala aksijalnog pomaka kako bi se spriječile nesreće u kojima se lopatice i komora trkača sudaraju.Raspon iskorištavanja turbine dijagonalnog protoka je 25～200m.
Vrijeme objave: 19. listopada 2021
