La turbina di contrattacco è una specie di macchina idraulica che utilizza la pressione del flusso d'acqua per convertire l'energia dell'acqua in energia meccanica.
(1) Struttura.I principali componenti strutturali della turbina di contrattacco sono la guida, la camera di deviazione dell'acqua, il meccanismo di guida dell'acqua e il tubo di pescaggio.
1) Corridore.Il corridore è una parte della turbina ad acqua che converte l'energia del flusso d'acqua in energia meccanica rotante.A seconda della direzione di conversione dell'energia dell'acqua, anche le strutture dei corridori di varie turbine di contrattacco sono diverse.Il corridore della turbina Francis è composto da pale intrecciate aerodinamiche, corona e anello inferiore e altri componenti verticali principali;il canale della turbina a flusso assiale è composto da pale, corpo del canale e cono di scarico e altri componenti principali: la struttura del canale della turbina a flusso diagonale è più complessa.L'angolo di posizionamento della lama può essere modificato in base alle condizioni di lavoro e adattato all'apertura delle alette di guida.La linea centrale di rotazione della pala è ad angolo obliquo (45°-60°) rispetto all'asse della turbina.
2) Camera di deviazione dell'acqua.La sua funzione è di far fluire l'acqua in modo uniforme nel meccanismo di guida dell'acqua, ridurre la perdita di energia e migliorare l'efficienza della turbina.Le turbine di grandi e medie dimensioni utilizzano spesso volute metalliche a sezione circolare con teste superiori a 50 m e volute di cemento a sezione trapezoidale per quelle inferiori a 50 m.
3) Meccanismo di guida dell'acqua.È generalmente composto da un certo numero di alette di guida aerodinamiche e dai loro meccanismi rotanti disposti uniformemente sulla periferia della guida.La sua funzione è di guidare il flusso d'acqua in modo uniforme nel canale e, regolando l'apertura della pala di guida, di modificare la portata della turbina per soddisfare i requisiti di carico del gruppo elettrogeno e svolge anche un ruolo di tenuta dell'acqua quando è completamente chiuso.
4) Tubo di pescaggio.Il flusso d'acqua all'uscita del corridore ha ancora una parte dell'energia in eccesso che non è stata utilizzata.Il ruolo del tubo di tiraggio è quello di recuperare questa parte di energia e scaricare l'acqua a valle.Il tubo di pescaggio è diviso in due tipi, cono dritto e curvo.Il primo ha un grande coefficiente energetico ed è generalmente adatto per piccole turbine orizzontali e tubolari;quest'ultimo ha prestazioni idrauliche inferiori rispetto ai coni diritti, ma ha una profondità di scavo inferiore ed è ampiamente utilizzato nelle turbine di contrattacco di grandi e medie dimensioni.
(2) Classificazione.Secondo la direzione assiale del flusso d'acqua attraverso il canale, la turbina a impatto è divisa in una turbina Francis, una turbina a flusso diagonale, una turbina a flusso assiale e una turbina tubolare.
1) Turbina Francis.La turbina Francis (radial axial flow o Francis) è una turbina di contrattacco in cui l'acqua scorre radialmente dalla circonferenza del corridore alla direzione assiale.Questo tipo di turbina ha un'ampia gamma di prevalenze applicabili (30-700 m), struttura semplice, piccolo volume e basso costo.La più grande turbina Francis messa in funzione in Cina è la centrale idroelettrica di Ertan, con una potenza nominale di 582 MW e una potenza massima di 621 MW.
2) Turbina a flusso assiale.La turbina a flusso assiale è una turbina di contrattacco in cui l'acqua scorre dalla direzione assiale e defluisce dal canale in direzione assiale.Questo tipo di turbina si divide in due tipi: tipo a pale fisse (tipo a vite) e tipo rotativo (tipo Kaplan).Le lame del primo sono fisse e le lame del secondo possono essere ruotate.La capacità di passaggio dell'acqua della turbina a flusso assiale è maggiore di quella della turbina Francis.Poiché le pale della turbina a pale possono cambiare posizione al variare del carico, hanno una maggiore efficienza in un'ampia gamma di variazioni del carico.Le prestazioni anticavitazione e la resistenza meccanica della turbina a flusso assiale sono peggiori di quelle della turbina Francis e anche la struttura è più complicata.Attualmente, la prevalenza applicabile di questo tipo di turbina ha raggiunto 80 m o più.
3) Turbina tubolare.Il flusso d'acqua di questo tipo di turbina idraulica scorre assialmente fuori dalla guida e non c'è rotazione prima e dopo la guida.L'intervallo di prevalenza di utilizzo è 3-20..La fusoliera presenta i vantaggi di piccola altezza, buone condizioni di flusso d'acqua, alta efficienza, meno ingegneria civile, basso costo, nessuna necessità di volute e tubi di pescaggio curvi e più bassa è la testa, più evidenti sono i vantaggi.
Le turbine tubolari sono suddivise in due tipi: flusso passante completo e flusso semipassante in base al collegamento del generatore e alla modalità di trasmissione.Le turbine a flusso semipassante sono ulteriormente suddivise in tipo a bulbo, tipo ad albero e tipo ad estensione dell'albero.Tra questi, anche il tipo di estensione dell'albero è diviso in due tipi.Ci sono asse obliquo e asse orizzontale.Attualmente, il tipo tubolare a bulbo più utilizzato, il tipo con estensione dell'albero e il tipo con albero verticale sono principalmente utilizzati in piccole unità.Negli ultimi anni, il tipo ad albero è stato utilizzato anche in unità di grandi e medie dimensioni.
Il generatore dell'unità tubolare di estensione d'albero è installato all'esterno del corso d'acqua e il generatore è collegato alla turbina con un albero inclinato più lungo o un albero orizzontale.Questa struttura del tipo con estensione dell'albero è più semplice del tipo a lampadina.
4) Turbina a flusso diagonale.La struttura e le dimensioni della turbina a flusso diagonale (detta anche diagonale) sono comprese tra il flusso misto e il flusso assiale.La differenza principale è che la linea centrale delle pale del corridore è ad un certo angolo rispetto alla linea centrale della turbina.A causa delle caratteristiche strutturali, l'unità non può affondare durante il funzionamento, quindi nella seconda struttura è installato un dispositivo di protezione del segnale di spostamento assiale per evitare incidenti che le lame e la camera del corridore si scontrano.L'intervallo di prevalenza di utilizzo della turbina a flusso diagonale è di 25 ~ 200 m.
Tempo di pubblicazione: 19-ottobre-2021
