Vasturünnakuturbiin on omamoodi hüdrauliline masin, mis kasutab veevoolu rõhku veeenergia mehaaniliseks energiaks muundamiseks.
(1) Konstruktsioon. Vasturünnakuturbiini peamised konstruktsioonielemendid on jooksutoru, vee kõrvalejuhtimiskamber, vee suunamismehhanism ja tõmbetoru.
1) Jooksja. Jooksja on veeturbiini osa, mis muundab veevoolu energia pöörlevaks mehaaniliseks energiaks. Sõltuvalt veeenergia muundamise suunast on ka erinevate vasturünnakuturbiinide jooksja struktuurid erinevad. Francise turbiini jook koosneb voolujoonelistest keerutatud labadest, kroonist ja alumisest rõngast ning muudest peamistest vertikaalsetest komponentidest; aksiaalvoolu turbiini jook koosneb labadest, jookja korpusest ja äravoolukoonusest ning muudest peamistest komponentidest; diagonaalvoolu turbiini jookja struktuur on keerukam. Labade paigutusnurka saab töötingimustega muuta ja see sobitada juhtlaba avaga. Labade pöörlemiskeskjoon on turbiini telje suhtes kaldus nurga all (45°–60°).
2) Vee suunamiskamber. Selle ülesanne on tagada vee ühtlane voolamine veejuhtimismehhanismi, vähendada energiakadu ja parandada turbiini efektiivsust. Suured ja keskmise suurusega turbiinid kasutavad sageli ümmarguse ristlõikega metallvoluute, kui tõstekõrgus on üle 50 m, ja trapetsikujulise ristlõikega betoonvoluute, kui tõstekõrgus on alla 50 m.
3) Vee suunav mehhanism. See koosneb üldiselt teatud arvust voolujoonelistest juhtlabadest ja nende pöörlevatest mehhanismidest, mis on ühtlaselt paigutatud jooksuri perimeetrile. Selle ülesanne on suunata veevool ühtlaselt jooksurisse ja juhtlaba ava reguleerimise abil muuta turbiini voolukiirust, et see vastaks generaatorikomplekti koormusnõuetele, ning see täidab ka vee sulgemise rolli, kui see on täielikult suletud.
4) Tõmbetoru. Veevoolikus jaanileiva väljundis on endiselt osa kasutamata jäänud ülejäägienergiast. Tõmbetoru ülesanne on see energiaosa tagasi saada ja vesi allavoolu juhtida. Tõmbetoru jaguneb kahte tüüpi: sirge koonusega ja kõverad. Esimesel on suur energiategur ja see sobib üldiselt väikeste horisontaalsete ja torukujuliste turbiinide jaoks; teisel on madalam hüdrauliline jõudlus kui sirgetel koonustel, kuid väiksem kaevamissügavus ja seda kasutatakse laialdaselt suurtes ja keskmise suurusega vasturünnakuturbiinides.
(2) Klassifikatsioon. Veevoolu aksiaalsuuna järgi läbi jooksuri jaguneb löökturbiin Francise turbiiniks, diagonaalvooluturbiiniks, aksiaalvooluturbiiniks ja torukujuliseks turbiiniks.
1) Francise turbiin. Francise (radiaalne aksiaalvoolu- või Francise) turbiin on vasturünnakuturbiin, milles vesi voolab radiaalselt jooksuri ümbermõõdult aksiaalsuunas. Seda tüüpi turbiinil on lai rakendatavate tõstekõrguste vahemik (30–700 m), lihtne konstruktsioon, väike maht ja madal hind. Suurim Hiinas kasutusele võetud Francise turbiin on Ertani hüdroelektrijaam, mille nimivõimsus on 582 MW ja maksimaalne väljundvõimsus 621 MW.
2) Aksiaalvooluturbiin. Aksiaalvooluturbiin on vasturünnakuturbiin, milles vesi voolab sisse aksiaalsuunast ja voolab jooksjast välja aksiaalsuunas. Seda tüüpi turbiinid jagunevad kahte tüüpi: fikseeritud labaga (kruvitüüpi) ja pöörleva labaga (Kaplani tüüpi). Esimese labad on fikseeritud ja teise labad on pööratavad. Aksiaalvooluturbiini vee läbilaskevõime on suurem kui Francise turbiinil. Kuna labaturbiini labad saavad koormuse muutustega asendit muuta, on neil suurem efektiivsus laias koormuse muutuste vahemikus. Aksiaalvooluturbiini kavitatsioonivastane jõudlus ja mehaaniline tugevus on Francise turbiiniga võrreldes halvemad ning ka konstruktsioon on keerulisem. Praegu on seda tüüpi turbiini rakendatav tõstekõrgus 80 m või rohkem.
3) Torukujuline turbiin. Seda tüüpi veeturbiini veevool voolab aksiaalselt jooksjast välja ning enne ja pärast jooksjat ei toimu pöörlemist. Kasutuskõrguse vahemik on 3–20. Kere eelised on väike kõrgus, head veevoolutingimused, kõrge efektiivsus, vähem tsiviilehitust, madalad kulud, spiraalide ja kõverate süvistorude puudumine ning mida madalam on pea, seda ilmsemad on eelised.
Torukujulised turbiinid jagunevad generaatori ühenduse ja ülekandeviisi järgi kahte tüüpi: täis- ja pool-läbivooluturbiinid. Pool-läbivooluturbiinid jagunevad edasi pirn-, võlli- ja võllipikendusturbiinideks. Nende hulgas jagunevad võllipikendusturbiinid samuti kahte tüüpi. On kaldteljega ja horisontaalteljega. Praegu kasutatakse kõige laialdasemalt pirn-, võllipikendus- ja vertikaalse võlliga turbiini, mida kasutatakse enamasti väikestes seadmetes. Viimastel aastatel on võllitüüpi kasutatud ka suurtes ja keskmise suurusega seadmetes.
Võlli pikendustorustiku generaator paigaldatakse veeteest väljapoole ja generaator on turbiiniga ühendatud pikema kaldvõlli või horisontaalvõlli abil. Selline võlli pikendustüüpi konstruktsioon on lihtsam kui pirnitüüpi generaator.
4) Diagonaalvooluturbiin. Diagonaalvooluturbiini (nimetatakse ka diagonaalvooluturbiiniks) struktuur ja suurus jäävad segavooluturbiini ja aksiaalvooluturbiini vahele. Peamine erinevus seisneb selles, et jooksuratta labade keskjoon on turbiini keskjoone suhtes teatud nurga all. Konstruktsiooniliste omaduste tõttu ei saa seade töötamise ajal vajuda, seega on teise konstruktsiooni paigaldatud aksiaalnihke signaali kaitseseade, et vältida õnnetusi, mis tekivad labade ja jooksuratta kambri kokkupõrgete korral. Diagonaalvooluturbiini kasutuskõrgusvahemik on 25–200 m.
Postituse aeg: 19. okt 2021
