Рэактыўная турбіна — гэта тып гідраўлічнай машыны, якая пераўтварае гідраўлічную энергію ў механічную, выкарыстоўваючы ціск патоку вады.
(1) Канструкцыя. Асноўнымі структурнымі кампанентамі рэакцыйнай турбіны з'яўляюцца рабочае кола, галоўная камера, механізм воданакіравання і адсмоктвальная труба.
1) Рабочае кола. Рабочае кола — гэта кампанент гідраўлічнай турбіны, які пераўтварае энергію патоку вады ў механічную энергію кручэння. У залежнасці ад розных напрамкаў пераўтварэння энергіі вады, канструкцыі рабочага кола розных рэактыўных турбін таксама адрозніваюцца. Рабочае кола турбіны Фрэнсіса складаецца з абцякальных скрученных лопасцяў, галоўкі кола і ніжняга кольца; рабочае кола восевай турбіны складаецца з лопасцяў, корпуса рабочага кола, выпускнога конуса і іншых асноўных кампанентаў: канструкцыя рабочага кола нахільнай турбіны складаная. Кут размяшчэння лопасцяў можа змяняцца ў залежнасці ад умоў працы і адпавядаць адтуліне накіроўвальнага апарата. Цэнтральная лінія кручэння лопасцяў утварае касы вугал (45° ~ 60°) з воссю турбіны.
2) Напорная камера. Яе функцыя заключаецца ў тым, каб забяспечыць раўнамерны паток вады да воданапорнага механізму, паменшыць страты энергіі і павысіць эфектыўнасць гідраўлічнай турбіны. Металічны спіральны корпус круглага сячэння часта выкарыстоўваецца для вялікіх і сярэдніх гідраўлічных турбін з вышынёй вады больш за 50 м, а бетонны спіральны корпус трапецападобнага сячэння — для турбін з вышынёй вады менш за 50 м.
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 да рабочага калонкі і змене праточнага патоку гідраўлічнай турбіны шляхам рэгулявання адтуліны накіроўвальнага лапаткі, каб задаволіць патрабаванні да нагрузкі генератарнага блока. Ён таксама выконвае ролю гідрагерметызацыі, калі ён цалкам зачынены.
4) Адсмоктвальная труба. Частка энергіі, якая засталася ў патоку вады на выхадзе з рабочага калонкі, не выкарыстоўваецца. Функцыя адсмоктвальнай трубы заключаецца ў рэкуперацыі гэтай энергіі і скідзе вады ўніз па цячэнні. Адсмоктвальныя трубы можна падзяліць на прамыя конусопадобныя і выгнутыя. Першая мае вялікі каэфіцыент энергіі і звычайна падыходзіць для невялікіх гарызантальных і трубчастых турбін; хоць гідраўлічныя характарыстыкі другой не такія добрыя, як у прамой конусопадобных, глыбіня выемкі невялікая, і яна шырока выкарыстоўваецца ў вялікіх і сярэдніх рэактыўных турбінах.
,
(2) Класіфікацыя. Рэактыўныя турбіны падзяляюцца на турбіны Фрэнсіса, дыяганальныя турбіны, восевыя турбіны і трубчастыя турбіны ў залежнасці ад кірунку патоку вады, які праходзіць праз паверхню вала рабочага калонкі.
1) Турбіна Фрэнсіса. Турбіна Фрэнсіса (радыяльна-восевая або турбіна Фрэнсіса) — гэта тып рэактыўных турбін, у якіх вада абцякае рабочае кола радыяльна і цячэ восева. Гэты тып турбіны мае шырокі дыяпазон выкарыстоўванага напору (30 ~ 700 м), простую канструкцыю, невялікі аб'ём і нізкі кошт. Найбуйнейшай турбінай Фрэнсіса, якая была ўведзена ў эксплуатацыю ў Кітаі, з'яўляецца турбіна ГЭРТАНА, з намінальнай выходнай магутнасцю 582 МВт і максімальнай выходнай магутнасцю 621 МВт.
2) Восевая турбіна. Восевая турбіна — гэта тып рэактыўных турбін, у якіх вада паступае і выходзіць з рабочага колы па восі. Гэты тып турбін падзяляецца на турбіны з фіксаваным прапелерам (тып вінтавога прапелера) і ратацыйныя прапелеры (тып Каплана). Лопасці першай нерухомыя, а лопасці другой могуць круціцца. Прапускная здольнасць восевай турбіны большая, чым у турбіны Фрэнсіса. Паколькі становішча лапатак ротара турбіны можа змяняцца са змяненнем нагрузкі, яна мае высокі ККД у шырокім дыяпазоне змяненняў нагрузкі. Устойлівасць да кавітацыі і механічная трываласць восевай турбіны горшыя, чым у турбіны Фрэнсіса, а канструкцыя таксама больш складаная. У цяперашні час прыдатны напор гэтага тыпу турбін дасягнуў больш за 80 м.
3) Трубчастая турбіна. Паток вады ў гэтай турбіне накіраваны па восі ад восевага патоку да рабочага калонкі, і няма кручэння перад і пасля рабочага калонкі. Дыяпазон напору складае ад 3 да 20. Перавагі турбіны заключаюцца ў малой вышыні фюзеляжа, добрых умовах патоку вады, высокай эфектыўнасці, невялікіх будаўнічых выдаткаў, нізкай кошту, адсутнасці спіральнай і выгнутай адсмоктвальнай трубы, і чым ніжэйшы напор вады, тым больш відавочныя яе перавагі.
У залежнасці ад падключэння і спосабу перадачы генератара, трубчастыя турбіны падзяляюцца на цалкам трубчастыя і паўтрубчастыя. Паўтрубчастыя турбіны далей падзяляюцца на бульбападобныя, валападобныя і з падаўжэннем вала, сярод якіх падаўжэнне вала падзяляецца на нахільны вал і гарызантальны вал. У цяперашні час найбольш шырока выкарыстоўваюцца бульбападобныя трубчастыя турбіны, падаўжэнне вала і валападобныя турбіны, якія ў асноўным выкарыстоўваюцца для невялікіх установак. У апошнія гады валападобныя турбіны таксама выкарыстоўваюцца для буйных і сярэдніх установак.
Генератар трубчастага блока з восевым падаўжэннем усталяваны звонку воднага канала і злучаны з воднай турбінай доўгім нахільным валам або гарызантальным валам. Канструкцыя гэтага тыпу падаўжэння вала прасцейшая, чым у цыбулепадобнага тыпу.
4) Турбіна з дыяганальным патокам. Канструкцыя і памеры турбіны з дыяганальным патокам (таксама вядомай як дыяганальная турбіна) знаходзяцца паміж турбінай Фрэнсіса і восевай турбінай. Асноўнае адрозненне заключаецца ў тым, што цэнтральная лінія лапаткі рабочага калонкі знаходзіцца пад пэўным вуглом да цэнтральнай лініі турбіны. З-за структурных характарыстык агрэгат не можа апускацца падчас працы, таму прылада абароны сігналу восевага зрушэння ўсталявана ў другой канструкцыі, каб прадухіліць сутыкненне паміж лапаткай і камерай рабочага калонкі. Дыяпазон выкарыстання напору турбіны з дыяганальным патокам складае 25 ~ 200 м.
У цяперашні час найбольшая ў свеце намінальная выходная магутнасць адной адзінкі нахільнай турбіны складае 215 МВт (былы Савецкі Саюз), а найвышэйшы напор — 136 м (Японія).
Час публікацыі: 1 верасня 2021 г.
