Unha turbina de reacción é un tipo de maquinaria hidráulica que converte a enerxía hidráulica en enerxía mecánica utilizando a presión do fluxo de auga.
(1) Estrutura. Os principais compoñentes estruturais da turbina de reacción inclúen o rodete, a cámara de condución, o mecanismo de guía de auga e o tubo de tiro.
1) Rodete. O rodete é un compoñente da turbina hidráulica que converte a enerxía do fluxo de auga en enerxía mecánica rotatoria. Dependendo das diferentes direccións de conversión de enerxía da auga, as estruturas do rodete das distintas turbinas de reacción tamén son diferentes. O rodete da turbina Francis está composto por láminas retorcidas aerodinámicas, coroa de roda e anel inferior; o rodete da turbina de fluxo axial está composto por láminas, corpo do rodete, cono de descarga e outros compoñentes principais: a estrutura do rodete da turbina de fluxo inclinado é complexa. O ángulo de colocación das láminas pode cambiar coas condicións de traballo e coincidir coa abertura da paleta guía. A liña central de rotación da lámina forma un ángulo oblicuo (45° ~ 60°) co eixe da turbina.
2) Cámara de condución. 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 hidráulica. A caixa espiral metálica con sección circular úsase a miúdo para turbinas hidráulicas grandes e medianas con altura de auga superior a 50 m, e a caixa espiral de formigón con sección trapezoidal úsase a miúdo para turbinas con altura de auga inferior a 50 m.
3) Mecanismo de guía de 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 cara ao rodete de xeito uniforme e cambiar o fluxo de paso da turbina hidráulica axustando a abertura da álabe guía, para cumprir cos requisitos de carga da unidade xeradora. Tamén desempeña a función de selar a auga cando está completamente pechado.
4) Tubo de tiro. Parte da enerxía restante no fluxo de auga na saída do rodete non foi utilizada. A función do tubo de tiro é recuperar esta enerxía e descargar a auga augas abaixo. O tubo de tiro pódese dividir en forma de cono recto e forma curva. O primeiro ten un coeficiente de enerxía elevado e xeralmente é axeitado para turbinas horizontais e tubulares pequenas; aínda que o rendemento hidráulico do segundo non é tan bo como o do cono recto, a profundidade de escavación é pequena e úsase amplamente en turbinas de reacción grandes e medianas.
,
(2) Clasificación. A turbina de reacción divídese en turbina Francis, turbina diagonal, turbina axial e turbina tubular segundo a dirección do fluxo de auga que pasa pola superficie do eixe do rodete.
1) Turbina Francis. Unha turbina Francis (de fluxo axial radial ou Francis) é un tipo de turbina de reacción na que a auga flúe radialmente arredor do rodete e axialmente. Este tipo de turbina ten unha ampla gama de alturas aplicables (30 ~ 700 m), unha estrutura simple, un volume pequeno e un custo baixo. A turbina Francis máis grande que se puxo en funcionamento na China é a turbina da 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 un tipo de turbina de reacción na que a auga flúe cara a dentro e cara a fóra do rodete axialmente. Este tipo de turbina divídese en tipo de hélice fixa (tipo de hélice de parafuso) e tipo de hélice rotatoria (tipo Kaplan). As palas da primeira son fixas e as palas da segunda poden xirar. A capacidade de descarga da turbina de fluxo axial é maior que a da turbina Francis. Debido a que a posición das palas da turbina do rotor pode cambiar co cambio de carga, ten unha alta eficiencia nunha ampla gama de cambios de carga. A resistencia á cavitación e a resistencia mecánica da turbina de fluxo axial son peores que as da turbina Francis, e a estrutura tamén é máis complexa. Na actualidade, a altura aplicable deste tipo de turbina alcanzou máis de 80 m.
3) Turbina tubular. O fluxo de auga deste tipo de turbina flúe axialmente desde o fluxo axial cara ao rodete, e non hai rotación antes nin despois do rodete. O rango de altura de utilización é de 3 ~ 20. Ten as vantaxes dunha pequena altura de fuselaxe, boas condicións de fluxo de auga, alta eficiencia, baixa cantidade de enxeñaría civil, baixo custo, sen voluta nin tubo de tiro curvo, e canto menor sexa a altura de auga, máis evidentes son as súas vantaxes.
Segundo o modo de conexión e transmisión do xerador, a turbina tubular divídese en tipo tubular completo e tipo semitubular. O tipo semitubular divídese ademais en tipo bulbo, tipo eixe e tipo extensión de eixe, entre os cales o tipo extensión de eixe divídese en eixe inclinado e eixe horizontal. Na actualidade, os máis utilizados son o tipo tubular bulbo, o tipo extensión de eixe e o tipo eixe, que se usan principalmente para unidades pequenas. Nos últimos anos, o tipo eixe tamén se usa para unidades grandes e medianas.
O xerador da unidade tubular de extensión axial está instalado fóra da canle de auga e está conectado á turbina de auga cun eixe longo inclinado ou un eixe horizontal. A estrutura deste tipo de extensión de eixe é máis simple que a do tipo bulbo.
4) Turbina de fluxo diagonal. A estrutura e o tamaño da turbina de fluxo diagonal (tamén coñecida como diagonal) están entre a Francis e a de fluxo axial. A principal diferenza é que a liña central da pala do rodete forma un certo ángulo coa liña central da turbina. Debido ás características estruturais, a unidade non se pode afundir durante o funcionamento, polo que o dispositivo de protección do sinal de desprazamento axial está instalado na segunda estrutura para evitar a colisión entre a pala e a cámara do rodete. O rango de altura de utilización da turbina de fluxo diagonal é de 25 a 200 m.
Na actualidade, a maior potencia nominal de saída unitaria dunha turbina de caída inclinada do mundo é de 215 MW (antiga Unión Soviética) e a altura de utilización máis alta é de 136 m (Xapón).
Data de publicación: 01-09-2021
