A turbina de reação é um tipo de máquina hidráulica que converte energia hidráulica em energia mecânica usando a pressão do fluxo de água.
(1) Estrutura.Os principais componentes estruturais da turbina de reação incluem corredor, câmara de entrada, mecanismo de guia de água e tubo de sucção.
1) Corredor.O corredor é um componente da turbina hidráulica que converte a energia do fluxo de água em energia mecânica rotativa.De acordo com as diferentes direções de conversão de energia da água, as estruturas dos corredores de várias turbinas de reação também são diferentes.O rotor da turbina Francis é composto por lâminas torcidas aerodinâmicas, coroa de roda e anel inferior;O corredor da turbina de fluxo axial é composto por lâminas, corpo do corredor, cone de descarga e outros componentes principais: a estrutura do corredor de turbina de fluxo inclinado é complexa.O ângulo de colocação da lâmina pode mudar com as condições de trabalho e combinar com a abertura da palheta guia.A linha central de rotação da pá forma um ângulo oblíquo (45° ~ 60°) com o eixo da turbina.
2) Câmara de entrada.Sua função é fazer o fluxo de água uniformemente para o mecanismo de guia de água, reduzir a perda de energia e melhorar a eficiência da turbina hidráulica.A caixa espiral de metal com seção circular é frequentemente usada para turbinas hidráulicas de grande e médio porte com queda d'água acima de 50m, e a caixa espiral de concreto com seção trapezoidal é frequentemente usada para turbinas com queda d'água abaixo de 50m.
3) Mecanismo de guia de água.Geralmente é composto por um certo número de palhetas-guia aerodinâmicas e seus mecanismos rotativos dispostos uniformemente na periferia do rotor.Sua função é guiar o fluxo de água para o corredor de maneira uniforme e alterar o fluxo de passagem da turbina hidráulica ajustando a abertura da palheta guia, de modo a atender as necessidades de carga da unidade geradora.Ele também desempenha o papel de vedação de água quando está totalmente fechado.
4) Tubo de tiragem.Parte da energia restante no fluxo de água na saída do corredor não foi utilizada.A função do tubo de sucção é recuperar essa energia e descarregar a água a jusante.O tubo de tração pode ser dividido em formato de cone reto e formato curvo.O primeiro tem grande coeficiente de energia e geralmente é adequado para pequenas turbinas horizontais e tubulares;Embora o desempenho hidráulico deste último não seja tão bom quanto o do cone reto, a profundidade de escavação é pequena, sendo amplamente utilizado em turbinas de reação de grande e médio porte.
,
(2) Classificação.A turbina de reação é dividida em turbina Francis, turbina diagonal, turbina axial e turbina tubular de acordo com a direção do fluxo de água que passa pela superfície do eixo do rotor.
1) Turbina Francis.A turbina Francis (fluxo axial radial ou Francis) é um tipo de turbina de reação na qual a água flui radialmente ao redor do corredor e flui axialmente.Este tipo de turbina possui uma ampla faixa de altura de aplicação (30 ~ 700m), estrutura simples, pequeno volume e baixo custo.A maior turbina Francis que entrou em operação na China é a turbina da Usina Hidrelétrica de Ertan, com potência nominal de 582 MW e potência máxima de 621 MW.
2) Turbina de fluxo axial.A turbina de fluxo axial é um tipo de turbina de reação na qual a água flui para dentro e para fora do corredor axialmente.Este tipo de turbina é dividido em tipo hélice fixa (tipo hélice helicoidal) e tipo hélice rotativa (tipo Kaplan).As lâminas do primeiro são fixas e as lâminas do último podem girar.A capacidade de descarga da turbina de fluxo axial é maior que a da turbina Francis.Como a posição da pá da turbina do rotor pode mudar com a mudança de carga, ela tem alta eficiência em uma ampla faixa de mudança de carga.A resistência à cavitação e a resistência mecânica da turbina de fluxo axial são piores do que as da turbina Francis, e a estrutura também é mais complexa.Atualmente, a cabeça aplicável deste tipo de turbina atingiu mais de 80m.
3) Turbina tubular.O fluxo de água deste tipo de turbina flui axialmente do fluxo axial para o rotor, não havendo rotação antes e depois do rotor.A faixa de utilização da cabeça é de 3 ~ 20. Tem as vantagens de pequena altura da fuselagem, boas condições de fluxo de água, alta eficiência, baixa quantidade de engenharia civil, baixo custo, sem voluta e tubo de sucção curvo, e quanto menor a cabeça de água, mais mais óbvias suas vantagens.
De acordo com o modo de conexão e transmissão do gerador, a turbina tubular é dividida em tipo tubular completo e tipo semitubular.O tipo semi-tubular é ainda dividido em tipo bulbo, tipo de eixo e tipo de extensão de eixo, entre os quais o tipo de extensão de eixo é dividido em eixo inclinado e eixo horizontal.Atualmente, os mais utilizados são o tipo tubular bulbo, o tipo de extensão de eixo e o tipo de eixo, que são usados principalmente para unidades pequenas.Nos últimos anos, o tipo de eixo também é usado para unidades de grande e médio porte.
O gerador da unidade tubular de extensão axial é instalado fora do canal de água e o gerador é conectado à turbina hidráulica com um eixo longo inclinado ou eixo horizontal.A estrutura deste tipo de extensão de eixo é mais simples que a do tipo bulbo.
4) Turbina de fluxo diagonal.A estrutura e o tamanho da turbina de fluxo diagonal (também conhecido como diagonal) estão entre Francis e o fluxo axial.A principal diferença é que a linha central da pá do rotor está em um certo ângulo com a linha central da turbina.Devido às características estruturais, a unidade não pode afundar durante a operação, portanto, o dispositivo de proteção do sinal de deslocamento axial é instalado na segunda estrutura para evitar a colisão entre a lâmina e a câmara do rotor.A faixa de utilização da turbina de fluxo diagonal é de 25 ~ 200m.
Atualmente, a maior potência de saída nominal de uma única unidade de turbina de queda inclinada do mundo é de 215 MW (antiga União Soviética), e a maior altura de utilização é de 136 m (Japão).
Hora da postagem: Set-01-2021
