Реакционната турбина е вид хидравлична машина, която преобразува хидравличната енергия в механична енергия, използвайки налягането на водния поток.
(1) Структура. Основните структурни компоненти на реактивната турбина включват работно колело, горна камера, водонасочващ механизъм и изпускателна тръба.
1) Работно колело. Работното колело е компонент на хидравличната турбина, който преобразува енергията на водния поток във въртяща се механична енергия. В зависимост от различните посоки на преобразуване на водната енергия, структурата на работното колело на различните реактивни турбини също е различна. Работното колело на турбината на Франсис се състои от обтекаеми усукани лопатки, корона на колелото и долен пръстен; работното колело на аксиалната турбина се състои от лопатки, тяло на работното колело, изпускателен конус и други основни компоненти: структурата на работното колело на турбината с наклонен поток е сложна. Ъгълът на разположение на лопатките може да се променя в зависимост от работните условия и да съответства на отвора на направляващата лопатка. Централната линия на въртене на лопатките образува наклонен ъгъл (45° ~ 60°) с оста на турбината.
2) Напорна камера. Нейната функция е да осигури равномерно протичане на водата към водонасочващия механизъм, да намали загубите на енергия и да подобри ефективността на хидравличната турбина. Метален спирален корпус с кръгло сечение често се използва за големи и средни хидравлични турбини с воден напор над 50 м, а бетонен спирален корпус с трапецовидно сечение често се използва за турбини с воден напор под 50 м.
3) Механизъм за насочване на водата. Той обикновено се състои от определен брой аеродинамични направляващи лопатки и техните въртящи се механизми, равномерно разположени по периферията на ротора. Неговата функция е да насочва равномерно водния поток към ротора и да променя дебита на хидравличната турбина чрез регулиране на отвора на направляващата лопатка, така че да отговаря на изискванията за натоварване на генераторния агрегат. Той също така играе ролята на водоуплътнение, когато е напълно затворен.
4) Тягова тръба. Част от останалата енергия във водния поток на изхода на ролера не е използвана. Функцията на тяговата тръба е да възстанови тази енергия и да отведе водата надолу по течението. Тяговата тръба може да бъде разделена на права конусовидна и извита. Първата има голям енергиен коефициент и е обикновено подходяща за малки хоризонтални и тръбни турбини; Въпреки че хидравличните характеристики на втората не са толкова добри, колкото на правата конусовидна, дълбочината на изкопа е малка и тя се използва широко в големи и средни реактивни турбини.
,
(2) Класификация. Реакционната турбина се разделя на Франсис турбина, диагонална турбина, аксиална турбина и тръбна турбина според посоката на водния поток, преминаващ през повърхността на вала на работното колело.
1) Франсис турбина. Франсис турбината (радиално-аксиална или Франсис) е вид реактивна турбина, в която водата тече радиално около работното колело и тече аксиално. Този вид турбина има широк диапазон на приложим напор (30 ~ 700 м), проста конструкция, малък обем и ниска цена. Най-голямата Франсис турбина, пусната в експлоатация в Китай, е турбината на водноелектрическата централа Ертан, с номинална изходна мощност от 582 MW и максимална изходна мощност от 621 MW.
2) Аксиална турбина. Аксиалната турбина е вид реактивна турбина, в която водата тече аксиално в и извън работното колело. Този вид турбина се разделя на тип с фиксирано витло (тип с винтова турбина) и тип с ротационно витло (тип Каплан). Лопатките на първата са фиксирани, а лопатките на втората могат да се въртят. Дебитната способност на аксиалната турбина е по-голяма от тази на Франсис турбината. Тъй като положението на лопатките на ротора на турбината може да се променя с промяната на натоварването, тя има висока ефективност в широк диапазон от промени в натоварването. Устойчивостта на кавитация и механичната якост на аксиалната турбина са по-лоши от тези на Франсис турбината, а структурата е и по-сложна. В момента приложимият напор на този вид турбина е достигнал повече от 80 м.
3) Тръбна турбина. Водният поток на този вид турбина тече аксиално от аксиалния поток към работното колело и няма въртене преди и след работното колело. Диапазонът на използване на напор е 3 ~ 20. Тя има предимствата на малка височина на фюзелажа, добри условия за воден поток, висока ефективност, ниско строително строителство, ниска цена, липса на спираловидна и извита тръба за отвеждане на потока, и колкото по-нисък е водният напор, толкова по-очевидни са предимствата ѝ.
Според начина на свързване и предаване на генератора, тръбните турбини се разделят на напълно тръбен тип и полутръбни. Полутръбните типове се разделят допълнително на луковичен тип, тип с вал и тип с удължение на вала, като типът с удължение на вала се разделя на наклонен вал и хоризонтален вал. В момента най-широко използваните са луковичен тръбен тип, тип с удължение на вала и тип с вал, които се използват предимно за малки агрегати. През последните години типът с вал се използва и за големи и средни агрегати.
Генераторът на тръбния агрегат с аксиално удължение е монтиран извън водния канал и е свързан с водната турбина чрез дълъг наклонен вал или хоризонтален вал. Структурата на този тип удължение на вала е по-проста от тази на типа с крушка.
4) Диагонална турбина. Структурата и размерът на диагоналната турбина (известна също като диагонална) са между турбините на Франсис и аксиалните турбини. Основната разлика е, че централната линия на лопатката на работното колело е под определен ъгъл с централната линия на турбината. Поради структурните характеристики, агрегатът не може да потъва по време на работа, така че във втората конструкция е монтирано устройство за защита от аксиално изместване, за да се предотврати сблъсък между лопатката и камерата на работното колело. Диапазонът на използване на диагоналната турбина е 25 ~ 200 м.
В момента най-голямата номинална изходна мощност на единична турбина с наклонено падане в света е 215 MW (бивш Съветски съюз), а най-високият използваем напор е 136 m (Япония).
Време на публикуване: 01 септември 2021 г.
