Reaktsioonturbiin on omamoodi hüdrauliline masin, mis muundab hüdraulilise energia mehaaniliseks energiaks, kasutades veevoolu rõhku.
(1) Konstruktsioon. Reaktsiooniturbiini peamised konstruktsioonielemendid on jahuti, peakambri, veejuhtimismehhanismi ja tõmbetoru.
1) Jooksja. Jooksja on hüdraulilise turbiini komponent, mis muundab veevoolu energia pöörlevaks mehaaniliseks energiaks. Sõltuvalt veeenergia muundamise suundadest on ka erinevate reaktsiooniturbiinide jooksja struktuurid erinevad. Francise turbiini jooksja koosneb voolujoonelistest keerutatud labadest, ratta kroonist ja alumisest rõngast; aksiaalvooluturbiini jooksja koosneb labadest, jookja korpusest, väljalaskekoonusest ja muudest põhikomponentidest: kaldvooluturbiini jooksja struktuur on keeruline. Labade paigutusnurk võib muutuda vastavalt töötingimustele ja sobida juhtlaba avaga. Labade pöörlemiskeskjoon moodustab turbiini teljega kaldnurga (45° ~ 60°).
2) Peakambri ülesanne on tagada vee ühtlane voolamine veejuhtimismehhanismi, vähendada energiakadu ja parandada hüdraulilise turbiini efektiivsust. Ümmarguse ristlõikega metallist spiraalkorpust kasutatakse sageli suurte ja keskmise suurusega hüdrauliliste turbiinide puhul, mille veesammas on üle 50 m, ja trapetsikujulise ristlõikega betoonist spiraalkorpust kasutatakse sageli turbiinide puhul, mille veesammas on alla 50 m.
3) Vee suunamismehhanism. See koosneb üldiselt teatud arvust voolujoonelistest juhtlabadest ja nende pöörlevatest mehhanismidest, mis on ühtlaselt paigutatud jooksuri perimeetrile. Selle ülesanne on suunata veevoolu jooksurile ühtlaselt ja muuta hüdraulilise turbiini läbivoolu, reguleerides juhtlaba ava, et see vastaks generaatoriüksuse koormusnõuetele. Samuti toimib see veekindlalt, kui see on täielikult suletud.
4) Tõmbetoru. Osa veevoolu ülejäänud energiast jaoturi väljalaskeavas ei ole ära kasutatud. Tõmbetoru ülesanne on see energia tagasi saada ja vesi allavoolu juhtida. Tõmbetorusid saab jagada sirge koonuse ja kõvera kujuga torudeks. Esimesel on suur energiategur ja see sobib üldiselt väikeste horisontaalsete ja torukujuliste turbiinide jaoks; kuigi viimase hüdrauliline jõudlus ei ole nii hea kui sirgel koonusel, on kaevamissügavus väike ja seda kasutatakse laialdaselt suurtes ja keskmise suurusega reaktsiooniturbiinides.
,
(2) Klassifikatsioon. Reaktsiooniturbiin jaguneb Francise turbiiniks, diagonaalturbiiniks, aksiaalturbiiniks ja toruturbiiniks vastavalt veevoolu suunale läbi jooksutoru võlli pinna.
1) Francise turbiin. Francise (radiaalne aksiaalvoolu- või Francise) turbiin on reaktsiooniturbiin, milles vesi voolab radiaalselt ümber jala ümber ning aksiaalselt. Sellisel turbiinil on lai rakendatav tõstekõrguste vahemik (30–700 m), lihtne konstruktsioon, väike maht ja madal hind. Suurim Hiinas kasutusele võetud Francise turbiin on Ertani hüdroelektrijaama turbiin nimivõimsusega 582 MW ja maksimaalse väljundvõimsusega 621 MW.
2) Aksiaalvooluturbiin. Aksiaalvooluturbiin on reaktsiooniturbiin, milles vesi voolab aksiaalselt jooksuratta sisse ja välja. Seda tüüpi turbiinid jagunevad fikseeritud propelleriga tüüpi (kruvipropelleriga tüüpi) ja pöörleva propelleriga tüüpi (Kaplani tüüpi). Esimeste labad on fikseeritud ja viimaste labad võivad pöörelda. Aksiaalvooluturbiini läbilaskevõime on suurem kui Francise turbiinil. Kuna rootorturbiini labade asend saab koormuse muutumisega muutuda, on sellel kõrge efektiivsus laias koormuse muutuse vahemikus. Aksiaalvooluturbiini kavitatsioonikindlus ja mehaaniline tugevus on Francise turbiinist halvemad ning ka struktuur on keerulisem. Praegu on seda tüüpi turbiini rakendatav tõstekõrgus ulatunud üle 80 m.
3) Torukujuline turbiin. Seda tüüpi turbiini veevool voolab aksiaalselt aksiaalvoolust jooksuri poole ning jooksuri ees ja taga ei ole pöörlemist. Kasutuskõrgus on 3–20. Selle eelised on väike kerekõrgus, head veevoolutingimused, kõrge efektiivsus, väike ehitusmaht, madal hind, spiraal- ja kõverdatud süvistoru puudumine ning mida madalam on veesurve, seda ilmsemad on selle eelised.
Generaatori ühendus- ja ülekandeviisi järgi jagunevad torukujulised turbiinid täistorukujuliseks ja pooltorukujuliseks. Pooltorukujulised turbiinid jagunevad omakorda pirnkujuliseks, võllikujuliseks ja võllipikendusega turbiiniks ning võllipikendusega turbiinid jagunevad kaldvõlli ja horisontaalvõlliga turbiinideks. Praegu on enimkasutatavad pirnkujulised, võllipikendusega ja võllikujulised turbiinid, mida kasutatakse enamasti väikeste seadmete puhul. Viimastel aastatel on võllitüüpi kasutatud ka suurte ja keskmise suurusega seadmete puhul.
Aksiaalse pikendusega torukujulise seadme generaator paigaldatakse veekanalist väljapoole ja generaator on veeturbiiniga ühendatud pika kaldvõlli või horisontaalvõlli abil. Selle võllipikenduse tüübi konstruktsioon on lihtsam kui pirntüüpi generaatoril.
4) Diagonaalvooluturbiin. Diagonaalvooluturbiini (tuntud ka kui diagonaal-) struktuur ja suurus jäävad Francis-tüüpi ja aksiaalvooluturbiini vahele. Peamine erinevus seisneb selles, et jooksuratta laba keskjoon on turbiini keskjoonega teatud nurga all. Konstruktsiooniliste omaduste tõttu ei ole seadmel lubatud töötamise ajal vajuda, seega on teise konstruktsiooni paigaldatud aksiaalnihke signaali kaitseseade, et vältida laba ja jooksuratta kambri kokkupõrget. Diagonaalvooluturbiini kasutuskõrgus on 25–200 m.
Praegu on maailma suurim kaldega langeva turbiini üksiküksuse nimivõimsus 215 MW (endine Nõukogude Liit) ja suurim kasutuskõrgus on 136 m (Jaapan).
Postituse aeg: 01.09.2021
