પ્રતિક્રિયા હાઇડ્રોજનરેટરના પ્રવાહ ક્રિયા સિદ્ધાંત અને માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ

રિએક્શન ટર્બાઇન એક પ્રકારની હાઇડ્રોલિક મશીનરી છે જે પાણીના પ્રવાહના દબાણનો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોલિક ઊર્જાને યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.

(૧) માળખું. રિએક્શન ટર્બાઇનના મુખ્ય માળખાકીય ઘટકોમાં રનર, હેડરેસ ચેમ્બર, વોટર ગાઇડ મિકેનિઝમ અને ડ્રાફ્ટ ટ્યુબનો સમાવેશ થાય છે.
૧) રનર. રનર એ હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનનો એક ઘટક છે જે પાણીના પ્રવાહની ઊર્જાને ફરતી યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. વિવિધ જળ ઊર્જા રૂપાંતર દિશાઓ અનુસાર, વિવિધ પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનની રનર રચનાઓ પણ અલગ અલગ હોય છે. ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન રનર સ્ટ્રીમલાઇન ટ્વિસ્ટેડ બ્લેડ, વ્હીલ ક્રાઉન અને નીચલા રિંગથી બનેલું છે; એક્સિયલ-ફ્લો ટર્બાઇનનો રનર બ્લેડ, રનર બોડી, ડિસ્ચાર્જ કોન અને અન્ય મુખ્ય ઘટકોથી બનેલો છે: ઝોકવાળા ફ્લો ટર્બાઇન રનરની રચના જટિલ છે. બ્લેડ પ્લેસમેન્ટ કોણ કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ સાથે બદલાઈ શકે છે અને માર્ગદર્શિકા વેનના ઉદઘાટન સાથે મેળ ખાય છે. બ્લેડ પરિભ્રમણ કેન્દ્ર રેખા ટર્બાઇનની ધરી સાથે એક ત્રાંસી કોણ (45 ° ~ 60 °) બનાવે છે.
૨) હેડરેસ ચેમ્બર. તેનું કાર્ય પાણીને પાણી માર્ગદર્શિકા મિકેનિઝમમાં સમાન રીતે વહેતું બનાવવાનું, ઉર્જા નુકશાન ઘટાડવાનું અને હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાનું છે. ગોળાકાર વિભાગ સાથે મેટલ સર્પાકાર કેસનો ઉપયોગ ઘણીવાર ૫૦ મીટરથી ઉપરના પાણીના માથાવાળા મોટા અને મધ્યમ કદના હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇન માટે થાય છે, અને ટ્રેપેઝોઇડલ વિભાગ સાથે કોંક્રિટ સર્પાકાર કેસનો ઉપયોગ ઘણીવાર ૫૦ મીટરથી નીચે પાણીના માથાવાળા ટર્બાઇન માટે થાય છે.
૩) પાણી માર્ગદર્શિકા મિકેનિઝમ. તે સામાન્ય રીતે ચોક્કસ સંખ્યામાં સુવ્યવસ્થિત માર્ગદર્શિકા વેન અને તેમની ફરતી પદ્ધતિઓથી બનેલું હોય છે જે રનરની પરિઘ પર સમાન રીતે ગોઠવાયેલી હોય છે. તેનું કાર્ય રનર સુધી પાણીના પ્રવાહને સમાન રીતે માર્ગદર્શન આપવાનું છે, અને માર્ગદર્શિકા વેનના ઉદઘાટનને સમાયોજિત કરીને હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનના પ્રવાહને બદલવાનું છે, જેથી જનરેટર યુનિટની લોડ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકાય. જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે બંધ હોય ત્યારે તે પાણી સીલ કરવાની ભૂમિકા પણ ભજવે છે.
૪) ડ્રાફ્ટ ટ્યુબ. રનર આઉટલેટ પર પાણીના પ્રવાહમાં બાકી રહેલી ઉર્જાનો એક ભાગ ઉપયોગમાં લેવાયો નથી. ડ્રાફ્ટ ટ્યુબનું કાર્ય આ ઉર્જા પુનઃપ્રાપ્ત કરવાનું અને પાણીને નીચે તરફ છોડવાનું છે. ડ્રાફ્ટ ટ્યુબને સીધા શંકુ આકાર અને વક્ર આકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પહેલામાં મોટો ઉર્જા ગુણાંક હોય છે અને તે સામાન્ય રીતે નાના આડા અને નળીઓવાળું ટર્બાઇન માટે યોગ્ય છે; જોકે બાદમાંનું હાઇડ્રોલિક પ્રદર્શન સીધા શંકુ જેટલું સારું નથી, ખોદકામ ઊંડાઈ નાની છે, અને તેનો ઉપયોગ મોટા અને મધ્યમ કદના પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

,

(2) વર્ગીકરણ. રનરની શાફ્ટ સપાટીમાંથી પસાર થતા પાણીના પ્રવાહની દિશા અનુસાર પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનને ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન, વિકર્ણ ટર્બાઇન, અક્ષીય ટર્બાઇન અને ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇનમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
૧) ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન. ફ્રાન્સિસ (રેડિયલ એક્સિયલ ફ્લો અથવા ફ્રાન્સિસ) ટર્બાઇન એક પ્રકારનું રિએક્શન ટર્બાઇન છે જેમાં પાણી રનરની આસપાસ રેડિયલી વહે છે અને અક્ષીય રીતે વહે છે. આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં લાગુ હેડ (૩૦ ~ ૭૦૦ મીટર), સરળ માળખું, નાનું વોલ્યુમ અને ઓછી કિંમતની વિશાળ શ્રેણી છે. ચીનમાં કાર્યરત કરાયેલ સૌથી મોટું ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન એર્ટન હાઇડ્રોપાવર પ્લાન્ટનું ટર્બાઇન છે, જેનો રેટેડ આઉટપુટ પાવર ૫૮૨ મેગાવોટ અને મહત્તમ આઉટપુટ પાવર ૬૨૧ મેગાવોટ છે.
2) અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન. અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન એ એક પ્રકારની પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇન છે જેમાં પાણી રનર અક્ષીય રીતે અંદર અને બહાર વહે છે. આ પ્રકારની ટર્બાઇનને ફિક્સ્ડ પ્રોપેલર પ્રકાર (સ્ક્રુ પ્રોપેલર પ્રકાર) અને રોટરી પ્રોપેલર પ્રકાર (કેપલાન પ્રકાર) માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. પહેલાના બ્લેડ સ્થિર હોય છે અને બાદમાંના બ્લેડ ફેરવી શકે છે. અક્ષીય-પ્રવાહ ટર્બાઇનની ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કરતા મોટી હોય છે. કારણ કે રોટર ટર્બાઇનની બ્લેડ સ્થિતિ લોડ ફેરફાર સાથે બદલાઈ શકે છે, તે લોડ ફેરફારની વિશાળ શ્રેણીમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે. અક્ષીય-પ્રવાહ ટર્બાઇનની પોલાણ પ્રતિકાર અને યાંત્રિક શક્તિ ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કરતા ખરાબ છે, અને માળખું પણ વધુ જટિલ છે. હાલમાં, આ પ્રકારની ટર્બાઇનનું લાગુ પડતું હેડ 80 મીટરથી વધુ સુધી પહોંચી ગયું છે.
૩) ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇન. આ પ્રકારના ટર્બાઇનનો પાણીનો પ્રવાહ અક્ષીય પ્રવાહથી રનર તરફ અક્ષીય રીતે વહે છે, અને રનર પહેલાં અને પછી કોઈ પરિભ્રમણ નથી. ઉપયોગિતા હેડ રેન્જ 3 ~ 20% છે. તેમાં નાની ફ્યુઝલેજ ઊંચાઈ, સારી પાણી પ્રવાહ સ્થિતિ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, ઓછી સિવિલ એન્જિનિયરિંગ જથ્થો, ઓછી કિંમત, કોઈ વોલ્યુટ અને વક્ર ડ્રાફ્ટ ટ્યુબ નહીં, અને પાણીનું હેડ જેટલું ઓછું હશે, તેના ફાયદા વધુ સ્પષ્ટ છે.
જનરેટરના જોડાણ અને ટ્રાન્સમિશન મોડ અનુસાર, ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇનને સંપૂર્ણ ટ્યુબ્યુલર પ્રકાર અને અર્ધ ટ્યુબ્યુલર પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. અર્ધ ટ્યુબ્યુલર પ્રકારને બલ્બ પ્રકાર, શાફ્ટ પ્રકાર અને શાફ્ટ એક્સટેન્શન પ્રકારમાં પણ વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાંથી શાફ્ટ એક્સટેન્શન પ્રકારને વલણવાળા શાફ્ટ અને આડી શાફ્ટમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. હાલમાં, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા બલ્બ ટ્યુબ્યુલર પ્રકાર, શાફ્ટ એક્સટેન્શન પ્રકાર અને શાફ્ટ પ્રકાર છે, જેનો ઉપયોગ મોટાભાગે નાના એકમો માટે થાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, મોટા અને મધ્યમ કદના એકમો માટે પણ શાફ્ટ પ્રકારનો ઉપયોગ થાય છે.
એક્સિયલ એક્સટેન્શન ટ્યુબ્યુલર યુનિટનું જનરેટર પાણીની ચેનલની બહાર સ્થાપિત થયેલ છે, અને જનરેટર લાંબા ઝોકવાળા શાફ્ટ અથવા આડી શાફ્ટ સાથે વોટર ટર્બાઇન સાથે જોડાયેલ છે. આ શાફ્ટ એક્સટેન્શન પ્રકારનું માળખું બલ્બ પ્રકાર કરતા સરળ છે.
૪) વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇન. વિકર્ણ પ્રવાહ (જેને વિકર્ણ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) ટર્બાઇનનું માળખું અને કદ ફ્રાન્સિસ અને અક્ષીય પ્રવાહ વચ્ચે હોય છે. મુખ્ય તફાવત એ છે કે રનર બ્લેડની મધ્ય રેખા ટર્બાઇનની મધ્ય રેખા સાથે ચોક્કસ ખૂણા પર હોય છે. માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓને કારણે, એકમને કામગીરી દરમિયાન ડૂબવાની મંજૂરી નથી, તેથી બ્લેડ અને રનર ચેમ્બર વચ્ચે અથડામણ અટકાવવા માટે બીજા માળખામાં અક્ષીય વિસ્થાપન સિગ્નલ સુરક્ષા ઉપકરણ સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇનની ઉપયોગિતા હેડ શ્રેણી 25 ~ 200 મીટર છે.

હાલમાં, વિશ્વમાં સૌથી મોટી સિંગલ યુનિટ રેટેડ આઉટપુટ પાવર 215MW (ભૂતપૂર્વ સોવિયેત યુનિયન) છે, અને સૌથી વધુ ઉપયોગિતા હેડ 136m (જાપાન) છે.