A turbina de contraataque é un tipo de maquinaria hidráulica que utiliza a presión do fluxo de auga para converter a enerxía da auga en enerxía mecánica.
(1) Estrutura. Os principais compoñentes estruturais da turbina de contraataque son o rodete, a cámara de desviación de auga, o mecanismo de guía de auga e o tubo de tiro.
1) Columna. A columna é unha parte da turbina de auga que converte a enerxía do fluxo de auga en enerxía mecánica rotatoria. Dependendo da dirección da conversión da enerxía da auga, as estruturas da columna das distintas turbinas de contraataque tamén son diferentes. A columna da turbina Francis está composta por láminas retorcidas aerodinámicas, coroa e anel inferior e outros compoñentes verticais principais; a columna da turbina de fluxo axial está composta por láminas, corpo da columna e cono de drenaxe e outros compoñentes principais: a estrutura da columna da turbina de fluxo diagonal é máis complexa. O ángulo de colocación das láminas pódese cambiar segundo as condicións de traballo e coincidir coa abertura da pala guía. A liña central de rotación da lámina está nun ángulo oblicuo (45°-60°) con respecto ao eixe da turbina.
2) Cámara de desviación de auga. A súa función é facer que a auga flúa uniformemente cara ao mecanismo de guía da auga, reducir a perda de enerxía e mellorar a eficiencia da turbina. As turbinas grandes e medianas adoitan empregar volutas metálicas de sección transversal circular con alturas superiores a 50 m e volutas de formigón de sección transversal trapezoidal para as de menos de 50 m.
3) Mecanismo de guía da auga. Xeralmente está composto por un certo número de álabes guía aerodinámicos e os seus mecanismos rotatorios dispostos uniformemente na periferia do rodete. A súa función é guiar o fluxo de auga uniformemente cara ao rodete e, axustando a abertura da álabe guía, cambiar o caudal da turbina para cumprir cos requisitos de carga do grupo electróxeno, e tamén desempeña un papel de selar a auga cando está completamente pechado.
4) Tubo de tiro. O fluxo de auga á saída do rodete aínda contén unha parte do excedente de enerxía que non se utilizou. A función do tubo de tiro é recuperar esta parte da enerxía e descargar a auga augas abaixo. O tubo de tiro divídese en dous tipos, de cono recto e curvo. O primeiro ten un coeficiente de enerxía elevado e xeralmente é axeitado para turbinas horizontais e tubulares pequenas; o segundo ten un rendemento hidráulico inferior ao dos conos rectos, pero ten unha profundidade de escavación menor e úsase amplamente en turbinas de contraataque grandes e medianas.
(2) Clasificación. Segundo a dirección axial do fluxo de auga a través do rodete, a turbina de impacto divídese nunha turbina Francis, unha turbina de fluxo diagonal, unha turbina de fluxo axial e unha turbina tubular.
1) Turbina Francis. Unha turbina Francis (de fluxo axial radial ou Francis) é unha turbina de contraataque na que a auga flúe radialmente desde a circunferencia do rodete ata a dirección axial. Este tipo de turbina ten unha ampla gama de alturas aplicables (30-700 m), estrutura simple, pequeno volume e baixo custo. A turbina Francis máis grande que se puxo en funcionamento na China é a central hidroeléctrica de Ertan, cunha potencia nominal de saída de 582 MW e unha potencia máxima de saída de 621 MW.
2) Turbina de fluxo axial. A turbina de fluxo axial é unha turbina de contraataque na que a auga flúe desde a dirección axial e sae do rodete na dirección axial. Este tipo de turbina divídese en dous tipos: tipo de lámina fixa (tipo parafuso) e tipo rotatorio (tipo Kaplan). As láminas da primeira son fixas e as láminas da segunda poden xirar. A capacidade de paso de auga da turbina de fluxo axial é maior que a da turbina Francis. Debido a que as láminas da turbina de paletas poden cambiar de posición cos cambios na carga, teñen unha maior eficiencia nunha ampla gama de cambios de carga. O rendemento anticavitación e a resistencia mecánica da turbina de fluxo axial son peores que os da turbina Francis, e a estrutura tamén é máis complicada. Na actualidade, a altura aplicable deste tipo de turbina alcanzou os 80 m ou máis.
3) Turbina tubular. O fluxo de auga deste tipo de turbina hidráulica flúe axialmente cara a fóra do rodete e non hai rotación antes nin despois do rodete. O rango de altura de utilización é de 3-20. A fuselaxe ten as vantaxes dunha pequena altura, boas condicións de fluxo de auga, alta eficiencia, menos enxeñaría civil, baixo custo, sen necesidade de volutas nin tubos de tiro curvos e, canto máis baixa sexa a altura, máis evidentes serán as vantaxes.
As turbinas tubulares divídense en dous tipos: de fluxo total e de fluxo semipermanente segundo a conexión do xerador e o modo de transmisión. As turbinas de fluxo semipermanente divídense á súa vez en tipo bulbo, tipo eixe e tipo extensión do eixe. Entre elas, o tipo extensión do eixe tamén se divide en dous tipos. Hai eixe oblicuo e eixe horizontal. Na actualidade, o tipo tubular bulbo, o tipo extensión do eixe e o tipo eixe vertical máis utilizados úsanse principalmente en unidades pequenas. Nos últimos anos, o tipo eixe tamén se utilizou en unidades grandes e medianas.
O xerador da unidade tubular de extensión do eixe está instalado fóra da vía fluvial e o xerador está conectado á turbina cun eixe inclinado máis longo ou un eixe horizontal. Esta estrutura de tipo extensión do eixe é máis simple que a de tipo bulbo.
4) Turbina de fluxo diagonal. A estrutura e o tamaño da turbina de fluxo diagonal (tamén chamada diagonal) están entre o fluxo mixto e o fluxo axial. A principal diferenza é que a liña central das palas do rodete está nun certo ángulo con respecto á liña central da turbina. Debido ás características estruturais, a unidade non se pode afundir durante o funcionamento, polo que se instala un dispositivo de protección do sinal de desprazamento axial na segunda estrutura para evitar accidentes nos que as palas e a cámara do rodete choquen. O rango de altura de utilización da turbina de fluxo diagonal é de 25 a 200 m.
Data de publicación: 19 de outubro de 2021
