Turbina reakcyjna to rodzaj maszyny hydraulicznej, która zamienia energię hydrauliczną na energię mechaniczną za pomocą ciśnienia przepływu wody.
(1) Struktura.Głównymi elementami konstrukcyjnymi turbiny reakcyjnej są prowadnica, komora górna, mechanizm prowadzenia wody i rura ssąca.
1) Biegacz.Runner to element turbiny hydraulicznej, który zamienia energię przepływu wody na obrotową energię mechaniczną.W zależności od różnych kierunków konwersji energii wody, różne są również struktury jezdne różnych turbin reakcyjnych.Turbina Francisa składa się z opływowych skręconych łopatek, korony koła i dolnego pierścienia;Biegacz turbiny o przepływie osiowym składa się z łopatek, korpusu prowadnicy, stożka wyładowczego i innych głównych elementów: struktura nachylonego wirnika turbiny przepływowej jest złożona.Kąt ustawienia łopatek może się zmieniać w zależności od warunków pracy i odpowiadać otwarciu łopatki kierującej.Linia środkowa obrotu łopatek tworzy kąt skośny (45°~60°) z osią turbiny.
2) Komora Headrace.Jego zadaniem jest równomierny przepływ wody do mechanizmu prowadzącego wodę, zmniejszenie strat energii i poprawa wydajności turbiny hydraulicznej.Metalowa obudowa spiralna o przekroju kołowym jest często stosowana w przypadku dużych i średnich turbin hydraulicznych ze spadkiem wody powyżej 50m, a betonowa obudowa spiralna o przekroju trapezowym jest często stosowana w przypadku turbin o spadku ciśnienia poniżej 50m.
3) Mechanizm prowadzenia wody.Zwykle składa się z pewnej liczby opływowych łopatek kierujących i ich mechanizmów obrotowych równomiernie rozmieszczonych na obwodzie prowadnicy.Jego funkcją jest równomierne kierowanie przepływu wody do prowadnicy i zmiana przepływu turbiny hydraulicznej poprzez regulację otwarcia łopatki kierującej, tak aby spełnić wymagania dotyczące obciążenia agregatu prądotwórczego.Pełni również rolę uszczelnienia przed wodą, gdy jest całkowicie zamknięty.
4) Rurka zanurzeniowa.Część pozostałej energii w przepływie wody na wylocie rynny nie została wykorzystana.Zadaniem rury ssącej jest odzyskiwanie tej energii i odprowadzanie wody w dół.Rurę wyciągową można podzielić na prosty stożek i zakrzywiony kształt.Ten pierwszy ma duży współczynnik energetyczny i jest ogólnie odpowiedni dla małych turbin poziomych i rurowych;Chociaż wydajność hydrauliczna tego ostatniego nie jest tak dobra, jak w przypadku prostego stożka, głębokość wykopu jest niewielka i jest szeroko stosowany w dużych i średnich turbinach reakcyjnych.
,
(2) Klasyfikacja.Turbina reakcyjna jest podzielona na turbinę Francisa, turbinę diagonalną, turbinę osiową i turbinę rurową zgodnie z kierunkiem przepływu wody przepływającej przez powierzchnię wału rynny.
1) Turbina Francisa.Turbina Francisa (promieniowy przepływ osiowy lub Francis) jest rodzajem turbiny reakcyjnej, w której woda przepływa promieniowo wokół rynny i przepływa osiowo.Ten rodzaj turbiny charakteryzuje się szerokim zakresem możliwych do zastosowania wysokości podnoszenia (30 ~ 700m), prostą konstrukcją, małą objętością i niskim kosztem.Największą turbiną Francisa oddaną do eksploatacji w Chinach jest turbina Elektrowni Wodnej Ertan o znamionowej mocy wyjściowej 582 mw i maksymalnej mocy 621 MW.
2) Turbina o przepływie osiowym.Turbina o przepływie osiowym to rodzaj turbiny reakcyjnej, w której woda przepływa osiowo do i z rynny.Ten rodzaj turbin dzieli się na śmigłowe stałe (śmigło śrubowe) i rotacyjne (typ Kaplana).Ostrza pierwszego są nieruchome, a ostrza drugiego mogą się obracać.Wydajność rozładowania turbiny o przepływie osiowym jest większa niż turbiny Francisa.Ponieważ położenie łopatek turbiny wirnika może się zmieniać wraz ze zmianą obciążenia, ma ona wysoką sprawność w dużym zakresie zmian obciążenia.Odporność na kawitację i wytrzymałość mechaniczna turbiny o przepływie osiowym są gorsze niż turbiny Francisa, a konstrukcja jest również bardziej złożona.Obecnie obowiązująca wysokość podnoszenia tego rodzaju turbiny sięga ponad 80m.
3) Turbina rurowa.Przepływ wody tego rodzaju turbiny przepływa osiowo od przepływu osiowego do wodzika i nie ma rotacji przed i za wodzikiem.Zakres głowicy użytkowej wynosi 3 ~ 20. Ma zalety małej wysokości kadłuba, dobrych warunków przepływu wody, wysokiej wydajności, małej ilości inżynierii lądowej, niskiego kosztu, braku spirali i zakrzywionej rury ciągu oraz niższej głowicy wodnej, bardziej oczywiste jego zalety.
Zgodnie z trybem połączenia i transmisji generatora, turbina rurowa jest podzielona na typ pełnorurowy i półrurowy.Typ półrurowy jest dalej podzielony na typ bańki, typ wału i typ przedłużenia wału, wśród których typ przedłużenia wału dzieli się na wał pochylony i wał poziomy.Obecnie najszerzej stosowane są żarówkowe rurowe, przedłużone i wałkowe, które są najczęściej stosowane w małych jednostkach.W ostatnich latach typ szybowy jest również stosowany w dużych i średnich jednostkach.
Generator wydłużenia osiowego montowany jest poza kanałem wodnym, a generator połączony jest z turbiną wodną długim wałem skośnym lub wałem poziomym.Konstrukcja tego typu przedłużenia wału jest prostsza niż konstrukcja typu bańki.
4) Turbina o przepływie diagonalnym.Struktura i wielkość turbiny z przepływem ukośnym (znanym również jako diagonalna) znajdują się między Francisem a przepływem osiowym.Główną różnicą jest to, że linia środkowa łopatki wirnika jest pod pewnym kątem z linią środkową turbiny.Ze względu na cechy konstrukcyjne, urządzenie nie może zatonąć podczas pracy, dlatego urządzenie zabezpieczające sygnał przemieszczenia osiowego jest zainstalowane w drugiej konstrukcji, aby zapobiec kolizji między lemieszem a komorą rynny.Zakres wysokości użytkowej turbiny o ukośnym przepływie wynosi 25 ~ 200m.
Obecnie największa na świecie znamionowa moc wyjściowa pojedynczej jednostki pochyłej turbiny spadowej wynosi 215 MW (były Związek Radziecki), a najwyższa spadowość użytkowa 136 m (Japonia).
Czas publikacji: 01.09-2021
