Viðbragðstúrbína er eins konar vökvakerfi sem breytir vökvaorku í vélræna orku með því að nota þrýsting vatnsflæðis.
(1) Uppbygging. Helstu byggingarþættir hvarfstúrbínu eru renna, aðrennslishólf, vatnsleiðarakerfi og sogrör.
1) Hlaupari. Hlauparinn er hluti af vökvatúrbínu sem breytir vatnsflæðisorku í snúningsvélræna orku. Samkvæmt mismunandi stefnu umbreytingar vatnsorku eru uppbygging hlaupa í ýmsum hvarfgjörvum einnig mismunandi. Hlaupari Francis-túrbínu er samsettur úr straumlínulagaðri, snúnum blöðum, hjólkrónu og neðri hring; Hlaupari ásflæðistúrbínu er samsettur úr blöðum, hlaupahluta, útrennsliskeilu og öðrum meginþáttum: uppbygging hallandi flæðistúrbínu er flókin. Staðsetningarhorn blaðsins getur breyst með vinnuskilyrðum og passað við opnun leiðarblöðkunnar. Miðlína snúnings blaðsins myndar skáhallt horn (45° ~ 60°) við ás túrbínunnar.
2) Aðrennslishólf. Hlutverk þess er að láta vatnið renna jafnt að vatnsleiðarakerfinu, draga úr orkutapi og bæta skilvirkni vökvatúrbínu. Spíralhús úr málmi með hringlaga þversniði er oft notað fyrir stórar og meðalstórar vökvatúrbínur með vatnsþrýsting yfir 50 m, og spíralhús úr steinsteypu með trapisulaga þversniði er oft notað fyrir túrbínur með vatnsþrýsting undir 50 m.
3) Vatnsleiðarkerfi. Það er almennt samsett úr ákveðnum fjölda straumlínulagaða leiðarblöðka og snúningskerfi þeirra sem eru jafnt raðað á jaðar rennunnar. Hlutverk þess er að beina vatnsflæðinu jafnt að rennunni og breyta gegnumflæði vökvatúrbínunnar með því að stilla opnun leiðarblöðkunnar til að uppfylla álagskröfur rafstöðvareiningarinnar. Það gegnir einnig hlutverki vatnsþéttingar þegar það er alveg lokað.
4) Dráttarrör. Hluti af þeirri orku sem eftir er í vatnsflæðinu við útrás rennslisrörsins hefur ekki verið nýttur. Hlutverk dráttarrörsins er að endurheimta þessa orku og losa vatnið niður á við. Dráttarrörið má skipta í beina keilulaga og bogadregna lögun. Hið fyrra hefur stóran orkustuðul og hentar almennt fyrir litlar láréttar og rörlaga túrbínur; þó að vökvaafköst þeirra síðarnefndu séu ekki eins góð og beinnar keilulaga, er gröftardýptin lítil og þau eru mikið notuð í stórum og meðalstórum viðbragðstúrbínum.
,
(2) Flokkun. Viðbragðstúrbína er skipt í Francis-túrbínu, skátúrbínu, ástúturbínu og rörlaga túrbínu eftir því í hvaða átt vatnsrennslið fer í gegnum ásflöt hlauparans.
1) Francis-túrbína. Francis-túrbína (radial axial flow eða Francis) er tegund af hvarftúrbínu þar sem vatn rennur radíallega umhverfis rennslið og áslægt. Þessi tegund túrbínu hefur breitt svið af hæfum þrýstingi (30 ~ 700m), einfalda uppbyggingu, lítið rúmmál og lágan kostnað. Stærsta Francis-túrbína sem hefur verið tekin í notkun í Kína er túrbína Ertan vatnsaflsvirkjunarinnar, með 582mw afköst og hámarksafköst upp á 621 MW.
2) Ásflæðisturbína. Ásflæðisturbína er tegund af viðbragðsturbínu þar sem vatn rennur inn í og út úr hlauprásinni áslægt. Þessi tegund af túrbínu skiptist í fasta skrúfu (skrúfuskrúfu) og snúningsskrúfu (Kaplan-gerð). Blöð þeirrar fyrri eru föst en blöð þeirrar síðari geta snúist. Útblástursgeta ásflæðisturbína er meiri en Francis-túrbína. Þar sem blaðstaða snúningstúrbínu getur breyst með breytingum á álagi hefur hún mikla skilvirkni við breitt svið álagsbreytinga. Viðnám gegn holrúmum og vélrænn styrkur ásflæðisturbína eru verri en Francis-túrbína og uppbyggingin er einnig flóknari. Eins og er hefur viðeigandi hæðarhæð þessarar tegundar túrbína náð meira en 80 m.
3) Pípulaga túrbína. Vatnsflæðið í þessari tegund túrbínu rennur áslægt frá ásflæðinu að rennslinu og það er engin snúningur fyrir og eftir rennslinu. Nýtingarþrýstingsbilið er 3 ~ 20. Hún hefur þá kosti að vera lítill skrokkhæð, góð vatnsflæði, mikil afköst, lítil byggingarmagn, lágur kostur, engin snúra eða bogadregin rör, og því lægri sem vatnsþrýstingurinn er, því augljósari eru kostir hennar.
Samkvæmt tengingu og flutningsaðferð rafstöðvarinnar er rörlaga túrbína skipt í heilrörlaga gerð og hálfrörlaga gerð. Hálfrörlaga gerð er enn fremur skipt í perulaga gerð, áslaga gerð og áslengingargerð, og áslengingargerð er skipt í hallandi ás og láréttan ás. Eins og er eru mest notaðar perulaga rörlaga gerð, áslengingargerð og áslaga gerð, sem eru aðallega notaðar fyrir litlar einingar. Á undanförnum árum hefur ásgerð einnig verið notuð fyrir stórar og meðalstórar einingar.
Rafallinn í ásframlengingarrörbúnaðinum er settur upp utan vatnsrásarinnar og rafallinn er tengdur vatnstúrbínu með löngum hallandi ás eða láréttum ás. Uppbygging þessarar gerðar ásframlengingar er einfaldari en perugerðarinnar.
4) Skáflæðistúrbína. Uppbygging og stærð skáflæðistúrbína (einnig þekkt sem hornrétt) eru á milli Francis- og ásflæðis. Helsti munurinn er sá að miðlína rennslisblaðsins er í ákveðnu horni við miðlínu túrbínunnar. Vegna byggingareiginleika má einingin ekki sökkva við notkun, þannig að ásflæðismerkjavörn er sett upp í annarri uppbyggingu til að koma í veg fyrir árekstur milli blaðsins og rennslishólfsins. Notkunarhámarksbil skáflæðistúrbínunnar er 25 ~ 200m.
Sem stendur er stærsta metna úttaksafl hallandi falltúrbínu í heiminum 215 MW (fyrrverandi Sovétríkin) og hæsta nýtingarhæð er 136 m (Japan).
Birtingartími: 1. september 2021
