ફ્લો એક્શન સિદ્ધાંત અને પ્રતિક્રિયા હાઇડ્રોજનરેટરની માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ

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

(1) માળખું.પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનના મુખ્ય માળખાકીય ઘટકોમાં રનર, હેડરેસ ચેમ્બર, વોટર ગાઇડ મિકેનિઝમ અને ડ્રાફ્ટ ટ્યુબનો સમાવેશ થાય છે.
1) દોડવીર.રનર એ હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનનો એક ઘટક છે જે પાણીના પ્રવાહની ઊર્જાને ફરતી યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.વિવિધ જળ ઉર્જા રૂપાંતર દિશાઓ અનુસાર, વિવિધ પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનની રનર રચનાઓ પણ અલગ છે.ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન રનર સ્ટ્રીમલાઇન ટ્વિસ્ટેડ બ્લેડ, વ્હીલ ક્રાઉન અને લોઅર રિંગથી બનેલો છે;અક્ષીય-પ્રવાહ ટર્બાઇનનો દોડવીર બ્લેડ, રનર બોડી, ડિસ્ચાર્જ શંકુ અને અન્ય મુખ્ય ઘટકોથી બનેલો છે: વલણવાળા પ્રવાહ ટર્બાઇન રનરની રચના જટિલ છે.બ્લેડ પ્લેસમેન્ટ એંગલ કામ કરવાની પરિસ્થિતિઓ સાથે બદલાઈ શકે છે અને ગાઈડ વેનના ઉદઘાટન સાથે મેળ ખાય છે.બ્લેડ પરિભ્રમણ કેન્દ્ર રેખા ટર્બાઇનની ધરી સાથે ત્રાંસી કોણ (45 ° ~ 60 °) બનાવે છે.
2) હેડ્રેસ ચેમ્બર.તેનું કાર્ય જળ માર્ગદર્શિકા મિકેનિઝમમાં પાણીના પ્રવાહને સમાનરૂપે બનાવવાનું, ઉર્જાનું નુકસાન ઘટાડવાનું અને હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાનું છે.ગોળાકાર વિભાગ સાથેના મેટલ સર્પાકાર કેસનો ઉપયોગ મોટા અને મધ્યમ કદના હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇન માટે 50mથી ઉપરના પાણીના માથા સાથે થાય છે, અને ટ્રેપેઝોઇડલ વિભાગ સાથેના કોંક્રિટ સર્પાકાર કેસનો ઉપયોગ મોટાભાગે 50m થી નીચેના પાણીના માથાવાળા ટર્બાઇન માટે થાય છે.
3) પાણી માર્ગદર્શિકા પદ્ધતિ.તે સામાન્ય રીતે ચોક્કસ સંખ્યામાં સુવ્યવસ્થિત માર્ગદર્શક વેન અને તેમની ફરતી મિકેનિઝમ્સ દોડવીરની પરિઘ પર સમાન રીતે ગોઠવાયેલી હોય છે.તેનું કાર્ય દોડવીરને પાણીના પ્રવાહને સમાનરૂપે માર્ગદર્શન આપવાનું છે, અને માર્ગદર્શિકા વેનના ઉદઘાટનને સમાયોજિત કરીને હાઇડ્રોલિક ટર્બાઇનના પ્રવાહને બદલવાનું છે, જેથી જનરેટર યુનિટની લોડ જરૂરિયાતોને પહોંચી શકાય.જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે બંધ હોય ત્યારે તે પાણીની સીલિંગની ભૂમિકા પણ ભજવે છે.
4) ડ્રાફ્ટ ટ્યુબ.રનર આઉટલેટ પર પાણીના પ્રવાહમાં બાકી રહેલી ઉર્જાનો અમુક ભાગનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી.ડ્રાફ્ટ ટ્યુબનું કાર્ય આ ઊર્જાને પુનઃપ્રાપ્ત કરવાનું અને પાણીને ડાઉનસ્ટ્રીમમાં છોડવાનું છે.ડ્રાફ્ટ ટ્યુબને સીધા શંકુ આકાર અને વક્ર આકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.પહેલામાં મોટા ઉર્જા ગુણાંક છે અને તે સામાન્ય રીતે નાના આડા અને ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇન માટે યોગ્ય છે;જોકે બાદમાંનું હાઇડ્રોલિક પ્રદર્શન સીધા શંકુ જેટલું સારું નથી, ખોદકામની ઊંડાઈ નાની છે, અને તે મોટા અને મધ્યમ કદના પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

,

(2) વર્ગીકરણ.રનરની શાફ્ટ સપાટી પરથી પસાર થતા પાણીના પ્રવાહની દિશા અનુસાર પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇનને ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન, વિકર્ણ ટર્બાઇન, અક્ષીય ટર્બાઇન અને ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇનમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
1) ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન.ફ્રાન્સિસ (રેડિયલ એક્સિયલ ફ્લો અથવા ફ્રાન્સિસ) ટર્બાઇન એ એક પ્રકારની પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇન છે જેમાં પાણી દોડવીરની આસપાસ રેડિયલી વહે છે અને અક્ષીય રીતે વહે છે.આ પ્રકારના ટર્બાઇનમાં લાગુ હેડ (30 ~ 700m), સરળ માળખું, નાનું વોલ્યુમ અને ઓછી કિંમતની વિશાળ શ્રેણી હોય છે.ચીનમાં કાર્યરત સૌથી મોટી ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન એર્ટન હાઇડ્રોપાવર પ્લાન્ટની ટર્બાઇન છે, જેની રેટેડ આઉટપુટ પાવર 582mw અને મહત્તમ આઉટપુટ પાવર 621 MW છે.
2) અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન.અક્ષીય પ્રવાહ ટર્બાઇન એ એક પ્રકારની પ્રતિક્રિયા ટર્બાઇન છે જેમાં પાણી અક્ષીય રીતે દોડનારની અંદર અને બહાર વહે છે.આ પ્રકારના ટર્બાઇનને નિશ્ચિત પ્રોપેલર પ્રકાર (સ્ક્રુ પ્રોપેલર પ્રકાર) અને રોટરી પ્રોપેલર પ્રકાર (કેપલાન પ્રકાર)માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.પહેલાના બ્લેડ નિશ્ચિત છે અને પછીના બ્લેડ ફેરવી શકે છે.અક્ષીય-પ્રવાહ ટર્બાઇનની ડિસ્ચાર્જ ક્ષમતા ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કરતા મોટી છે.કારણ કે રોટર ટર્બાઇનની બ્લેડ સ્થિતિ લોડ ફેરફાર સાથે બદલાઈ શકે છે, તે લોડ પરિવર્તનની વિશાળ શ્રેણીમાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે.અક્ષીય-પ્રવાહ ટર્બાઇનની પોલાણ પ્રતિકાર અને યાંત્રિક શક્તિ ફ્રાન્સિસ ટર્બાઇન કરતાં વધુ ખરાબ છે, અને માળખું પણ વધુ જટિલ છે.હાલમાં, આ પ્રકારના ટર્બાઇનનું લાગુ હેડ 80 મીટરથી વધુ સુધી પહોંચી ગયું છે.
3) ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇન.આ પ્રકારના ટર્બાઇનનો પાણીનો પ્રવાહ અક્ષીય પ્રવાહથી દોડવીર તરફ અક્ષીય રીતે વહે છે, અને દોડવીરની પહેલાં અને પછી કોઈ પરિભ્રમણ નથી.ઉપયોગ હેડ રેન્જ 3 ~ 20% છે. તેમાં નાની ફ્યુઝલેજ ઊંચાઈ, સારી પાણીના પ્રવાહની સ્થિતિ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, નીચી સિવિલ એન્જિનિયરિંગ માત્રા, ઓછી કિંમત, નો વોલ્યુટ અને વક્ર ડ્રાફ્ટ ટ્યુબના ફાયદા છે અને વોટર હેડ જેટલું નીચું છે, તેના ફાયદા વધુ સ્પષ્ટ છે.
જનરેટરના કનેક્શન અને ટ્રાન્સમિશન મોડ અનુસાર, ટ્યુબ્યુલર ટર્બાઇનને સંપૂર્ણ ટ્યુબ્યુલર પ્રકાર અને અર્ધ ટ્યુબ્યુલર પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે.અર્ધ ટ્યુબ્યુલર પ્રકારને આગળ બલ્બ પ્રકાર, શાફ્ટ પ્રકાર અને શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાંથી શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકારને વળેલું શાફ્ટ અને હોરીઝોન્ટલ શાફ્ટમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.હાલમાં, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા બલ્બ ટ્યુબ્યુલર પ્રકાર, શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકાર અને શાફ્ટ પ્રકાર છે, જે મોટાભાગે નાના એકમો માટે વપરાય છે.તાજેતરના વર્ષોમાં, શાફ્ટ પ્રકારનો ઉપયોગ મોટા અને મધ્યમ કદના એકમો માટે પણ થાય છે.
અક્ષીય એક્સ્ટેંશન ટ્યુબ્યુલર એકમનું જનરેટર પાણીની ચેનલની બહાર સ્થાપિત થયેલ છે, અને જનરેટર લાંબા વળાંકવાળા શાફ્ટ અથવા આડી શાફ્ટ સાથે વોટર ટર્બાઇન સાથે જોડાયેલ છે.આ શાફ્ટ એક્સ્ટેંશન પ્રકારનું માળખું બલ્બ પ્રકાર કરતાં સરળ છે.
4) વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇન.ત્રાંસી પ્રવાહ (જેને વિકર્ણ તરીકે પણ ઓળખાય છે) ટર્બાઇનનું માળખું અને કદ ફ્રાન્સિસ અને અક્ષીય પ્રવાહ વચ્ચે છે.મુખ્ય તફાવત એ છે કે રનર બ્લેડની મધ્ય રેખા ટર્બાઇનની મધ્ય રેખા સાથે ચોક્કસ ખૂણા પર હોય છે.માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓને લીધે, ઓપરેશન દરમિયાન એકમને ડૂબી જવાની મંજૂરી નથી, તેથી બ્લેડ અને રનર ચેમ્બર વચ્ચેની અથડામણને રોકવા માટે બીજા માળખામાં અક્ષીય ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સિગ્નલ પ્રોટેક્શન ડિવાઇસ ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે.વિકર્ણ પ્રવાહ ટર્બાઇનની ઉપયોગિતા હેડ રેન્જ 25 ~ 200m છે.

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