La turbina de reacció és un tipus de maquinària hidràulica que converteix l'energia hidràulica en energia mecànica utilitzant la pressió del flux d'aigua.
(1) Estructura. Els principals components estructurals de la turbina de reacció inclouen la roda, la cambra de conducció d'aigua, el mecanisme de guia d'aigua i el tub de tiratge.
1) Col·lector. El col·lector és un component de la turbina hidràulica que converteix l'energia del flux d'aigua en energia mecànica rotatòria. Segons les diferents direccions de conversió d'energia de l'aigua, les estructures del col·lector de diverses turbines de reacció també són diferents. El col·lector de la turbina Francis està compost per pales retorçades aerodinàmiques, corona de roda i anell inferior; el col·lector de la turbina de flux axial està compost per pales, cos del col·lector, con de descàrrega i altres components principals: l'estructura del col·lector de la turbina de flux inclinat és complexa. L'angle de col·locació de les pales pot canviar amb les condicions de treball i coincidir amb l'obertura de l'àlep guia. La línia central de rotació de les pales forma un angle oblic (45 ° ~ 60 °) amb l'eix de la turbina.
2) Cambra de conducció. La seva funció és fer que l'aigua flueixi uniformement cap al mecanisme de guia d'aigua, reduir la pèrdua d'energia i millorar l'eficiència de la turbina hidràulica. La carcassa espiral metàl·lica amb secció circular s'utilitza sovint per a turbines hidràuliques grans i mitjanes amb una alçada d'aigua superior a 50 m, i la carcassa espiral de formigó amb secció trapezoïdal s'utilitza sovint per a turbines amb una alçada d'aigua inferior a 50 m.
3) Mecanisme de guia d'aigua. Generalment està compost per un cert nombre d'àleps guia aerodinàmics i els seus mecanismes giratoris disposats uniformement a la perifèria del rodet. La seva funció és guiar el flux d'aigua cap al rodet de manera uniforme i canviar el flux de pas de la turbina hidràulica ajustant l'obertura de l'àlep guia, per tal de satisfer els requisits de càrrega de la unitat generadora. També juga el paper de segellar l'aigua quan està completament tancat.
4) Tub de tiratge. Part de l'energia restant en el flux d'aigua a la sortida del rodet no s'ha utilitzat. La funció del tub de tiratge és recuperar aquesta energia i descarregar l'aigua aigües avall. El tub de tiratge es pot dividir en forma de con recte i forma corba. El primer té un coeficient energètic elevat i generalment és adequat per a turbines horitzontals i tubulars petites; Tot i que el rendiment hidràulic del segon no és tan bo com el del con recte, la profunditat d'excavació és petita i s'utilitza àmpliament en turbines de reacció grans i mitjanes.
,
(2) Classificació. La turbina de reacció es divideix en turbina Francis, turbina diagonal, turbina axial i turbina tubular segons la direcció del flux d'aigua que passa per la superfície de l'eix del rodet.
1) Turbina Francis. La turbina Francis (de flux axial radial o Francis) és un tipus de turbina de reacció en què l'aigua flueix radialment al voltant del rodet i axialment. Aquest tipus de turbina té una àmplia gamma de salts aplicables (30 ~ 700 m), estructura simple, petit volum i baix cost. La turbina Francis més gran que s'ha posat en funcionament a la Xina és la turbina de la central hidroelèctrica d'Ertan, amb una potència nominal de sortida de 582 mW i una potència màxima de sortida de 621 MW.
2) Turbina de flux axial. La turbina de flux axial és un tipus de turbina de reacció en què l'aigua flueix axialment dins i fora del rodet. Aquest tipus de turbina es divideix en tipus d'hèlix fixa (tipus d'hèlix de cargol) i tipus d'hèlix rotativa (tipus Kaplan). Les pales de la primera són fixes i les pales de la segona poden girar. La capacitat de descàrrega de la turbina de flux axial és més gran que la de la turbina Francis. Com que la posició de les pales de la turbina del rotor pot canviar amb el canvi de càrrega, té una alta eficiència en un ampli rang de canvis de càrrega. La resistència a la cavitació i la resistència mecànica de la turbina de flux axial són pitjors que les de la turbina Francis, i l'estructura també és més complexa. Actualment, l'alçada aplicable d'aquest tipus de turbina ha arribat a més de 80 m.
3) Turbina tubular. El flux d'aigua d'aquest tipus de turbina flueix axialment des del flux axial cap al rodet, i no hi ha rotació abans ni després del rodet. El rang de càrrega d'utilització és de 3 ~ 20. Té els avantatges d'una petita alçada de fuselatge, bones condicions de flux d'aigua, alta eficiència, baixa quantitat d'enginyeria civil, baix cost, sense voluta ni tub de tiratge corbat, i com més baixa sigui la càrrega d'aigua, més evidents són els seus avantatges.
Segons la connexió i el mode de transmissió del generador, la turbina tubular es divideix en tipus tubular complet i tipus semitubular. El tipus semitubular es divideix a més en tipus de bulb, tipus d'eix i tipus d'extensió d'eix, entre els quals el tipus d'extensió d'eix es divideix en eix inclinat i eix horitzontal. Actualment, els més utilitzats són el tipus tubular de bulb, el tipus d'extensió d'eix i el tipus d'eix, que s'utilitzen principalment per a unitats petites. En els darrers anys, el tipus d'eix també s'utilitza per a unitats grans i mitjanes.
El generador de la unitat tubular d'extensió axial s'instal·la fora del canal d'aigua i el generador està connectat a la turbina d'aigua amb un eix inclinat llarg o un eix horitzontal. L'estructura d'aquest tipus d'extensió d'eix és més senzilla que la del tipus de bulb.
4) Turbina de flux diagonal. L'estructura i la mida de la turbina de flux diagonal (també coneguda com a diagonal) es troben entre la Francis i la de flux axial. La principal diferència és que la línia central de la pala del rodet forma un angle determinat amb la línia central de la turbina. A causa de les característiques estructurals, la unitat no s'enfonsa durant el funcionament, de manera que el dispositiu de protecció del senyal de desplaçament axial s'instal·la a la segona estructura per evitar la col·lisió entre la pala i la cambra del rodet. El rang d'utilització de la turbina de flux diagonal és de 25 a 200 m.
Actualment, la potència nominal de sortida d'una sola unitat més gran de turbina de caiguda inclinada del món és de 215 MW (antiga Unió Soviètica), i l'alçada d'utilització més alta és de 136 m (Japó).
Data de publicació: 01-09-2021
