Реакционная турбина представляет собой тип гидравлического механизма, который преобразует гидравлическую энергию в механическую за счет давления потока воды.
(1) Структура.Основные конструктивные элементы реактивной турбины включают рабочее колесо, головную камеру, водонаправляющий механизм и отсасывающую трубу.
1) Бегун.Рабочее колесо представляет собой компонент гидравлической турбины, преобразующий энергию потока воды в механическую энергию вращения.В соответствии с различными направлениями преобразования энергии воды конструкции рабочих колес различных реактивных турбин также различаются.Рабочее колесо турбины Фрэнсиса состоит из обтекаемых витых лопаток, венца колеса и нижнего кольца;Рабочее колесо осевой турбины состоит из лопаток, корпуса рабочего колеса, нагнетательного конуса и других основных компонентов: конструкция рабочего колеса турбины с наклонным потоком сложна.Угол установки лопасти может меняться в зависимости от условий работы и соответствовать раскрытию направляющего аппарата.Осевая линия вращения лопатки образует косой угол (45°~60°) с осью турбины.
2) Напорная камера.Его функция состоит в том, чтобы обеспечить равномерный поток воды к механизму подачи воды, снизить потери энергии и повысить эффективность гидравлической турбины.Металлический спиральный корпус круглого сечения часто используется для больших и средних гидротурбин с напором воды более 50 м, а бетонный спиральный корпус трапециевидного сечения часто используется для турбин с напором воды менее 50 м.
3) Механизм подачи воды.Обычно он состоит из определенного количества обтекаемых направляющих лопаток и их вращающихся механизмов, равномерно расположенных по периферии рабочего колеса.Его функция состоит в том, чтобы равномерно направлять поток воды к рабочему колесу и изменять пропускную способность гидравлической турбины, регулируя открытие направляющего аппарата, чтобы соответствовать требованиям нагрузки генераторной установки.Он также играет роль гидроизоляции, когда он полностью закрыт.
4) Отсасывающая трубка.Часть оставшейся энергии потока воды на выходе из рабочего колеса не использована.Функция отсасывающей трубы состоит в том, чтобы рекуперировать эту энергию и отводить воду вниз по течению.Вытяжную трубу можно разделить на прямую коническую форму и изогнутую форму.Первый имеет большой энергетический коэффициент и обычно подходит для небольших горизонтальных и трубчатых турбин;Хотя гидравлические характеристики последнего не так хороши, как у прямого конуса, глубина выемки невелика, и он широко используется в больших и средних реактивных турбинах.
,
(2) Классификация.Реакционная турбина делится на турбину Фрэнсиса, диагональную турбину, осевую турбину и трубчатую турбину в зависимости от направления потока воды, проходящего через поверхность вала рабочего колеса.
1) Турбина Фрэнсиса.Турбина Фрэнсиса (радиально-осевого потока или Фрэнсиса) представляет собой разновидность реактивной турбины, в которой вода течет радиально вокруг рабочего колеса и течет в осевом направлении.Этот тип турбины имеет широкий диапазон применимого напора (30 ~ 700 м), простую конструкцию, небольшой объем и низкую стоимость.Самая крупная турбина Фрэнсиса, введенная в эксплуатацию в Китае, - это турбина Эртанской ГЭС с номинальной выходной мощностью 582 МВт и максимальной выходной мощностью 621 МВт.
2) Осевая турбина.Турбина с осевым потоком представляет собой разновидность реактивной турбины, в которой вода поступает в рабочее колесо и выходит из него в осевом направлении.Этот тип турбины делится на фиксированный тип пропеллера (винтовой тип) и роторный пропеллер (тип Каплана).Лопасти первых неподвижны, а лопасти вторых могут вращаться.Пропускная способность осевой турбины больше, чем у турбины Фрэнсиса.Поскольку положение лопастей ротора турбины может изменяться при изменении нагрузки, она имеет высокий КПД в широком диапазоне изменения нагрузки.Сопротивление кавитации и механическая прочность осевой турбины хуже, чем у турбины Фрэнсиса, а конструкция также более сложна.В настоящее время применимый напор этого типа турбины достигает более 80 м.
3) Трубчатая турбина.Поток воды в турбине такого типа течет в осевом направлении от осевого потока к рабочему колесу, и перед рабочим колесом и после него нет вращения.Диапазон использования напора составляет 3 ~ 20. Он имеет преимущества небольшой высоты фюзеляжа, хороших условий потока воды, высокой эффективности, небольшого количества гражданского строительства, низкой стоимости, отсутствия спиральной и изогнутой вытяжной трубы, и чем ниже напор воды, тем более очевидны его преимущества.
В зависимости от соединения и режима передачи генератора трубчатые турбины делятся на полностью трубчатые и полутрубчатые.Полутрубчатый тип далее делится на тип груши, тип вала и тип удлинения вала, среди которых тип удлинения вала делится на наклонный вал и горизонтальный вал.В настоящее время наиболее широко используются колбы трубчатого типа, удлинительного типа и типа вала, которые в основном используются для небольших устройств.В последние годы шахтный тип также используется для крупных и средних агрегатов.
Генератор трубчатого агрегата осевого удлинения установлен вне водного канала, а генератор соединен с гидротурбиной длинным наклонным валом или горизонтальным валом.Конструкция этого типа удлинения вала проще, чем у луковичного типа.
4) Турбина с диагональным потоком.Структура и размер турбины с диагональным потоком (также известной как диагональная) находятся между Фрэнсисом и осевым потоком.Основное отличие состоит в том, что центральная линия рабочего колеса находится под определенным углом к центральной линии турбины.Из-за конструктивных особенностей устройство не может утонуть во время работы, поэтому во второй конструкции установлено устройство защиты сигнала осевого смещения, чтобы предотвратить столкновение между лопастью и камерой рабочего колеса.Диапазон рабочего напора диагональной турбины составляет 25 ~ 200 м.
В настоящее время самая большая в мире номинальная выходная мощность одного агрегата наклонно-капельной турбины составляет 215 МВт (бывший Советский Союз), а максимальный рабочий напор составляет 136 м (Япония).
Время публикации: 01 сентября 2021 г.
