Контратурбіна — гэта від гідраўлічнай машыны, якая выкарыстоўвае ціск патоку вады для пераўтварэння энергіі вады ў механічную энергію.
(1) Канструкцыя. Асноўнымі структурнымі кампанентамі контратурбіны з'яўляюцца рабочае кола, камера адводу вады, механізм накіравання вады і адсмоктвальная труба.
1) Рабочае кола. Рабочае кола — гэта частка воднай турбіны, якая пераўтварае энергію патоку вады ў механічную энергію кручэння. У залежнасці ад кірунку пераўтварэння энергіі вады, канструкцыя рабочага кола розных контратакуючых турбін таксама адрозніваецца. Рабочае кола турбіны Фрэнсіса складаецца з абцякальных вітых лапатак, верхавіны і ніжняга кольца, а таксама іншых асноўных вертыкальных кампанентаў; рабочае кола восевай турбіны складаецца з лапатак, корпуса рабочага кола і дрэнажнага конусу, а таксама іншых асноўных кампанентаў; канструкцыя рабочага кола дыяганальнай турбіны больш складаная. Вугал размяшчэння лапатак можа змяняцца ў залежнасці ад умоў працы і быць узгодненым з адтулінай накіроўвальнага апарата. Цэнтральная лінія кручэння лапатак знаходзіцца пад нахільным вуглом (45°-60°) да восі турбіны.
2) Камера адводу вады. Яе функцыя заключаецца ў тым, каб забяспечыць раўнамерны паток вады ў механізм накіравання вады, знізіць страты энергіі і павысіць эфектыўнасць турбіны. У вялікіх і сярэдніх турбінах часта выкарыстоўваюцца круглыя металічныя спіралі з напорам больш за 50 м, а для турбін ніжэй за 50 м — трапецападобныя бетонныя спіралі.
3) Механізм накіравання вады. Звычайна ён складаецца з пэўнай колькасці абцякальных накіроўвальных лапатак і іх круцільных механізмаў, раўнамерна размешчаных па перыметры рабочага калонкі. Яго функцыя заключаецца ў раўнамерным накіраванні патоку вады ў рабочую калонку і, рэгулюючы адтуліну накіроўвальнай лапаткі, у змене хуткасці патоку турбіны ў адпаведнасці з патрабаваннямі нагрузкі генератарнай устаноўкі, а таксама ў герметызацыі вады пры поўным закрыцці.
4) Адсмоктвальная труба. Паток вады на выхадзе з рабочага калонкі ўсё яшчэ мае частку лішку энергіі, якая не была выкарыстана. Роля адсмоктвальнай трубы заключаецца ў тым, каб рэкупераваць гэтую частку энергіі і скідаць ваду ўніз па цячэнні. Адсмоктвальныя трубы падзяляюцца на два тыпы: прамыя конусы і выгнутыя. Першыя маюць вялікі энергетычны каэфіцыент і звычайна падыходзяць для невялікіх гарызантальных і трубчастых турбін; другія маюць меншую гідраўлічную прадукцыйнасць, чым прамыя конусы, але маюць меншую глыбіню капання і шырока выкарыстоўваюцца ў вялікіх і сярэдніх контратакуючых турбінах.
(2) Класіфікацыя. У залежнасці ад восевага кірунку патоку вады праз рабочае кола, ударныя турбіны падзяляюцца на турбіны Фрэнсіса, турбіны з дыяганальным патокам, турбіны з восевым патокам і трубчастыя турбіны.
1) Турбіна Фрэнсіса. Турбіна Фрэнсіса (радыяльна-восевая або турбіна Фрэнсіса) — гэта турбіна супрацьпастаўляльнага тыпу, у якой вада цячэ радыяльна ад акружнасці рабочага калонкі да восевага кірунку. Гэты тып турбіны мае шырокі дыяпазон прыдатных напораў (30-700 м), простую канструкцыю, невялікі аб'ём і нізкі кошт. Найбуйнейшай турбінай Фрэнсіса, якая была ўведзена ў эксплуатацыю ў Кітаі, з'яўляецца гідраэлектрастанцыя Эртан, з намінальнай выходнай магутнасцю 582 МВт і максімальнай выходнай магутнасцю 621 МВт.
2) Восевая турбіна. Восевая турбіна — гэта контратакучая турбіна, у якой вада паступае з восевага кірунку і выцякае з рабочага колы ў восевым кірунку. Гэты тып турбін падзяляецца на два тыпы: з нерухомымі лапаткамі (шрубавыя) і ратацыйныя (тып Каплана). Лапаткі першай нерухомыя, а лапаткі другой могуць круціцца. Прапускная здольнасць восевай турбіны па вадзе большая, чым у турбіны Фрэнсіса. Паколькі лапаткі лапатнай турбіны могуць мяняць становішча пры змене нагрузкі, яны маюць больш высокі ККД у шырокім дыяпазоне змяненняў нагрузкі. Антыкавітацыйныя характарыстыкі і механічная трываласць восевай турбіны горшыя, чым у турбіны Фрэнсіса, а канструкцыя таксама больш складаная. У цяперашні час прыдатны напор гэтага тыпу турбін дасягнуў 80 м і больш.
3) Трубчастая турбіна. Паток вады ў гэтай вадзяной турбіне выцякае з рабочага калонкі па восі, і няма кручэння перад і пасля рабочага калонкі. Дыяпазон выкарыстання напору складае 3-20. Фюзеляж мае перавагі: невялікая вышыня, добрыя ўмовы для патоку вады, высокая эфектыўнасць, менш будаўнічых канструкцый, нізкі кошт, адсутнасць неабходнасці ў спіральных калонках і выгнутых адсмоктвальных трубах, і чым ніжэй напор, тым больш відавочныя перавагі.
Трубчастыя турбіны падзяляюцца на два тыпы: поўнапраточныя і паўпраточныя ў залежнасці ад падключэння генератара і рэжыму перадачы. Паўпраточныя турбіны далей падзяляюцца на турбіны з бульбай, з валам і з падаўжэннем вала. Сярод іх турбіны з падаўжэннем вала таксама падзяляюцца на два тыпы. Існуюць з нахільнай воссю і з гарызантальнай воссю. У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўваюцца турбіны з бульбай, з падаўжэннем вала і з вертыкальнай воссю, якія ў асноўным выкарыстоўваюцца ў невялікіх установках. У апошнія гады турбіны з валам таксама выкарыстоўваюцца ў буйных і сярэдніх установках.
Генератар трубчастага блока падаўжэння вала ўсталяваны па-за водным шляхам, і генератар злучаны з турбінай з дапамогай больш доўгага нахільнага вала або гарызантальнага вала. Гэты тып падаўжэння вала прасцейшы за тып цыбуліны.
4) Турбіна з дыяганальным патокам. Канструкцыя і памеры турбіны з дыяганальным патокам (таксама званай дыяганальнай) знаходзяцца паміж змяшаным і восевым патокам. Асноўнае адрозненне заключаецца ў тым, што цэнтральная лінія лапатак рабочага калонкі знаходзіцца пад пэўным вуглом да цэнтральнай лініі турбіны. З-за структурных характарыстык агрэгат не можа апускацца падчас працы, таму ў другой канструкцыі ўсталявана прылада абароны ад восевага зрушэння, каб прадухіліць сутыкненне лапатак і камеры рабочага калонкі. Дыяпазон выкарыстання напору турбіны з дыяганальным патокам складае 25～200 м.
Час публікацыі: 19 кастрычніка 2021 г.
