Reakcijska turbina je vrsta hidraulične mašine koja pretvara hidrauličnu energiju u mehaničku energiju koristeći pritisak protoka vode.
(1) Struktura. Glavne strukturne komponente reakcijske turbine uključuju rotor, dovodnu komoru, mehanizam za vođenje vode i usisnu cijev.
1) Rotor. Rotor je komponenta hidraulične turbine koja pretvara energiju protoka vode u mehaničku energiju rotacije. U skladu s različitim smjerovima pretvorbe energije vode, strukture rotora različitih reakcijskih turbina također se razlikuju. Rotor Francisove turbine sastoji se od aerodinamično uvijenih lopatica, krune kotača i donjeg prstena; Rotor aksijalne turbine sastoji se od lopatica, tijela rotora, ispusnog konusa i drugih glavnih komponenti: struktura rotora turbine s nagnutim protokom je složena. Ugao postavljanja lopatica može se mijenjati u zavisnosti od radnih uslova i odgovarati otvoru vodeće lopatice. Središnja linija rotacije lopatica formira kosi ugao (45° ~ 60°) s osom turbine.
2) Dovodna komora. Njena funkcija je da ravnomjerno dovede vodu do mehanizma za vođenje vode, smanji gubitak energije i poboljša efikasnost hidraulične turbine. Metalno spiralno kućište kružnog presjeka često se koristi za velike i srednje hidraulične turbine s visinom vode iznad 50 m, a betonsko spiralno kućište trapezoidnog presjeka često se koristi za turbine s visinom vode ispod 50 m.
3) Mehanizam za vođenje vode. Obično se sastoji od određenog broja aerodinamičnih usmjeravajućih lopatica i njihovih rotirajućih mehanizama ravnomjerno raspoređenih po periferiji radnog kola. Njegova funkcija je ravnomjerno usmjeravanje protoka vode do radnog kola i promjena protoka hidraulične turbine podešavanjem otvora usmjeravajućih lopatica, kako bi se zadovoljili zahtjevi opterećenja generatorske jedinice. Također igra ulogu brtvljenja vode kada je potpuno zatvoren.
4) Propusna cijev. Dio preostale energije u protoku vode na izlazu iz rotora nije iskorišten. Funkcija propusne cijevi je da povrati ovu energiju i ispusti vodu nizvodno. Propusna cijev se može podijeliti na ravne konusne i zakrivljene. Prva ima veliki energetski koeficijent i uglavnom je pogodna za male horizontalne i cjevaste turbine; Iako hidraulične performanse druge nisu tako dobre kao kod ravnog konusa, dubina iskopa je mala i široko se koristi u velikim i srednjim reakcijskim turbinama.
,
(2) Klasifikacija. Reakcijska turbina se dijeli na Francisovu turbinu, dijagonalnu turbinu, aksijalnu turbinu i cjevastu turbinu prema smjeru protoka vode koja prolazi kroz površinu osovine rotora.
1) Francisova turbina. Francisova (radijalno-aksijalna ili Francisova) turbina je vrsta reakcijske turbine u kojoj voda teče radijalno oko rotora i teče aksijalno. Ova vrsta turbine ima širok raspon primjenjivog pada (30 ~ 700 m), jednostavnu strukturu, malu zapreminu i nisku cijenu. Najveća Francisova turbina koja je puštena u rad u Kini je turbina hidroelektrane Ertan, sa nazivnom izlaznom snagom od 582 MW i maksimalnom izlaznom snagom od 621 MW.
2) Aksijalna turbina. Aksijalna turbina je vrsta reakcijske turbine u kojoj voda aksijalno ulazi i izlazi iz radnog kola. Ova vrsta turbine se dijeli na tip s fiksnim propelerom (tip s vijčanim propelerom) i tip s rotacijskim propelerom (tip Kaplan). Lopatice prve su fiksne, a lopatice druge se mogu rotirati. Kapacitet protoka aksijalne turbine je veći od Francisove turbine. Budući da se položaj lopatica rotora turbine može mijenjati s promjenom opterećenja, ona ima visoku efikasnost u širokom rasponu promjena opterećenja. Otpornost na kavitaciju i mehanička čvrstoća aksijalne turbine su lošije od Francisove turbine, a struktura je također složenija. Trenutno je primjenjivi pad ove vrste turbine dostigao više od 80 m.
3) Cijevna turbina. Protok vode kod ove vrste turbine teče aksijalno od aksijalnog toka do rotora, i nema rotacije prije i poslije rotora. Raspon iskorištenja visine je 3 ~ 20. Ima prednosti male visine trupa, dobrih uslova protoka vode, visoke efikasnosti, malih građevinskih troškova, niske cijene, nema spiralne i zakrivljene cijevi za gašenje, a što je niži nivo visine vode, to su prednosti očiglednije.
Prema načinu spajanja i prijenosa generatora, cjevaste turbine se dijele na potpuno cjevaste i polucjevaste. Polucjevasti tip se dalje dijeli na kuglasti tip, tip s produžetkom vratila i tip s produžetkom vratila, među kojima se tip s produžetkom vratila dijeli na koso vratilo i horizontalno vratilo. Trenutno se najčešće koriste kuglasti cjevasti tip, tip s produžetkom vratila i tip s horizontalnim vratilom, koji se uglavnom koriste za male jedinice. Posljednjih godina, tip s vratilom se koristi i za velike i srednje jedinice.
Generator aksijalne produžne cjevaste jedinice postavljen je izvan vodenog kanala, a generator je povezan s vodenom turbinom dugim kosim vratilom ili horizontalnim vratilom. Struktura ovog tipa produžetka vratila je jednostavnija od one kod tipa sa sijalicom.
4) Turbina s dijagonalnim protokom. Struktura i veličina turbine s dijagonalnim protokom (također poznate kao dijagonalna turbina) su između Francisove i aksijalne turbine. Glavna razlika je u tome što je središnja linija lopatice radnog kola pod određenim uglom u odnosu na središnju liniju turbine. Zbog strukturnih karakteristika, jedinica ne smije tonuti tokom rada, pa je uređaj za zaštitu signala aksijalnog pomaka ugrađen u drugu strukturu kako bi se spriječio sudar između lopatice i komore radnog kola. Raspon iskorištenja visine turbine s dijagonalnim protokom je 25 ~ 200 m.
Trenutno, najveća nazivna izlazna snaga pojedinačne turbine s nagnutim padom u svijetu iznosi 215 MW (bivši Sovjetski Savez), a najveći iskorišteni pad je 136 m (Japan).
Vrijeme objave: 01.09.2021.
