काउंटरअटैक टरबाइन जनरेटर के जल इनलेट प्रवाह का कार्य सिद्धांत और संरचनात्मक विशेषताएं

काउंटरअटैक टरबाइन एक प्रकार की हाइड्रोलिक मशीनरी है जो जल प्रवाह के दबाव का उपयोग करके जल ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है।

(1) संरचना। काउंटरअटैक टरबाइन के मुख्य संरचनात्मक घटक रनर, जल मोड़ कक्ष, जल मार्गदर्शक तंत्र और ड्राफ्ट ट्यूब हैं।
1) रनर। रनर जल टरबाइन का एक हिस्सा है जो जल प्रवाह की ऊर्जा को घूर्णनशील यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। जल ऊर्जा रूपांतरण की दिशा के आधार पर, विभिन्न काउंटरअटैक टर्बाइनों की रनर संरचनाएँ भी भिन्न होती हैं। फ्रांसिस टरबाइन रनर सुव्यवस्थित मुड़े हुए ब्लेड, मुकुट और निचली रिंग और अन्य मुख्य ऊर्ध्वाधर घटकों से बना होता है; अक्षीय प्रवाह टरबाइन रनर ब्लेड, रनर बॉडी और ड्रेन कोन और अन्य मुख्य घटकों से बना होता है: विकर्ण प्रवाह टरबाइन रनर संरचना अधिक जटिल होती है। ब्लेड प्लेसमेंट कोण को काम करने की स्थितियों के साथ बदला जा सकता है और गाइड वेन खोलने के साथ मिलान किया जा सकता है। ब्लेड रोटेशन सेंटर लाइन टरबाइन की धुरी से एक तिरछे कोण (45 ° -60 °) पर है।
2) जल मोड़ कक्ष। इसका कार्य जल को जल मार्गदर्शक तंत्र में समान रूप से प्रवाहित करना, ऊर्जा हानि को कम करना और टरबाइन की दक्षता में सुधार करना है। बड़े और मध्यम आकार के टर्बाइन अक्सर 50 मीटर से ऊपर के सिर के साथ गोलाकार क्रॉस-सेक्शन धातु वोल्यूट का उपयोग करते हैं, और 50 मीटर से नीचे के लिए ट्रेपेज़ॉइडल क्रॉस-सेक्शन कंक्रीट वोल्यूट का उपयोग करते हैं।
3) जल मार्गदर्शक तंत्र। यह आम तौर पर एक निश्चित संख्या में सुव्यवस्थित गाइड वैन और उनके घूर्णन तंत्र से बना होता है जो रनर की परिधि पर समान रूप से व्यवस्थित होते हैं। इसका कार्य रनर में पानी के प्रवाह को समान रूप से निर्देशित करना है, और गाइड वैन के उद्घाटन को समायोजित करके, जनरेटर सेट की लोड आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए टरबाइन के प्रवाह दर को बदलना है, और यह पूरी तरह से बंद होने पर पानी को सील करने की भूमिका भी निभाता है।
4) ड्राफ्ट ट्यूब। रनर के आउटलेट पर पानी के प्रवाह में अभी भी अधिशेष ऊर्जा का एक हिस्सा है जिसका उपयोग नहीं किया गया है। ड्राफ्ट ट्यूब की भूमिका ऊर्जा के इस हिस्से को पुनर्प्राप्त करना और पानी को नीचे की ओर निकालना है। ड्राफ्ट ट्यूब को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है, सीधे शंकु और घुमावदार। पूर्व में एक बड़ा ऊर्जा गुणांक होता है और यह आम तौर पर छोटे क्षैतिज और ट्यूबलर टर्बाइनों के लिए उपयुक्त होता है; बाद वाले में सीधे शंकु की तुलना में कम हाइड्रोलिक प्रदर्शन होता है, लेकिन इसकी खुदाई की गहराई कम होती है, और इसका व्यापक रूप से बड़े और मध्यम आकार के काउंटरअटैक टर्बाइनों में उपयोग किया जाता है।

(2) वर्गीकरण: धावक के माध्यम से पानी के प्रवाह की अक्षीय दिशा के अनुसार, प्रभाव टरबाइन को फ्रांसिस टरबाइन, एक विकर्ण प्रवाह टरबाइन, एक अक्षीय प्रवाह टरबाइन और एक ट्यूबलर टरबाइन में विभाजित किया जाता है।
1) फ्रांसिस टर्बाइन। फ्रांसिस (रेडियल अक्षीय प्रवाह या फ्रांसिस) टर्बाइन एक काउंटर-अटैक टर्बाइन है जिसमें पानी रनर की परिधि से अक्षीय दिशा में रेडियल रूप से बहता है। इस तरह के टर्बाइन में लागू हेड्स (30-700 मीटर), सरल संरचना, छोटी मात्रा और कम लागत की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। चीन में संचालन में लगाया गया सबसे बड़ा फ्रांसिस टर्बाइन एरटन हाइड्रोपावर प्लांट है, जिसकी रेटेड आउटपुट पावर 582 मेगावाट और अधिकतम आउटपुट पावर 621 मेगावाट है।
2) अक्षीय प्रवाह टरबाइन। अक्षीय प्रवाह टरबाइन एक काउंटरअटैक टरबाइन है जिसमें पानी अक्षीय दिशा से अंदर की ओर बहता है और अक्षीय दिशा में रनर से बाहर निकलता है। इस प्रकार के टरबाइन को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: फिक्स्ड-ब्लेड प्रकार (स्क्रू प्रकार) और रोटरी प्रकार (कपलान प्रकार)। पूर्व के ब्लेड स्थिर होते हैं, और बाद के ब्लेड को घुमाया जा सकता है। अक्षीय प्रवाह टरबाइन की पानी पास करने की क्षमता फ्रांसिस टरबाइन की तुलना में अधिक है। क्योंकि पैडल टरबाइन के ब्लेड लोड में बदलाव के साथ स्थिति बदल सकते हैं, इसलिए लोड परिवर्तनों की एक विस्तृत श्रृंखला में उनकी दक्षता अधिक होती है। अक्षीय प्रवाह टरबाइन का एंटी-कैविटेशन प्रदर्शन और यांत्रिक शक्ति फ्रांसिस टरबाइन की तुलना में खराब है, और संरचना भी अधिक जटिल है। वर्तमान में, इस तरह के टरबाइन का लागू हेड 80 मीटर या उससे अधिक तक पहुंच गया है।
3) ट्यूबलर टर्बाइन। इस तरह के जल टर्बाइन का जल प्रवाह रनर से अक्षीय रूप से बहता है, और रनर के आगे और पीछे कोई घुमाव नहीं होता है। उपयोग हेड रेंज 3-20 है। धड़ में छोटी ऊंचाई, अच्छी जल प्रवाह की स्थिति, उच्च दक्षता, कम सिविल इंजीनियरिंग, कम लागत, वोल्यूट और घुमावदार ड्राफ्ट ट्यूब की कोई आवश्यकता नहीं है, और जितना कम हेड होगा, उतना ही अधिक स्पष्ट लाभ होगा।
ट्यूबलर टर्बाइन को जनरेटर कनेक्शन और ट्रांसमिशन मोड के अनुसार दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: पूर्ण-थ्रू-फ्लो और सेमी-थ्रू-फ्लो। सेमी-थ्रू-फ्लो टर्बाइन को आगे बल्ब प्रकार, शाफ्ट प्रकार और शाफ्ट एक्सटेंशन प्रकार में विभाजित किया जाता है। उनमें से, शाफ्ट एक्सटेंशन प्रकार को भी दो प्रकारों में विभाजित किया गया है। तिरछा अक्ष और क्षैतिज अक्ष हैं। वर्तमान में, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला बल्ब ट्यूबलर प्रकार, शाफ्ट एक्सटेंशन प्रकार और ऊर्ध्वाधर शाफ्ट प्रकार ज्यादातर छोटी इकाइयों में उपयोग किया जाता है। हाल के वर्षों में, शाफ्ट प्रकार का उपयोग बड़ी और मध्यम आकार की इकाइयों में भी किया गया है।
शाफ्ट एक्सटेंशन ट्यूबलर यूनिट का जनरेटर जलमार्ग के बाहर स्थापित किया जाता है, और जनरेटर एक लंबे झुकाव वाले शाफ्ट या क्षैतिज शाफ्ट के साथ टरबाइन से जुड़ा होता है। यह शाफ्ट एक्सटेंशन प्रकार की संरचना बल्ब प्रकार की तुलना में सरल है।
4) विकर्ण प्रवाह टरबाइन। विकर्ण प्रवाह (जिसे विकर्ण भी कहा जाता है) टरबाइन की संरचना और आकार मिश्रित प्रवाह और अक्षीय प्रवाह के बीच होते हैं। मुख्य अंतर यह है कि रनर ब्लेड की केंद्र रेखा टरबाइन की केंद्र रेखा से एक निश्चित कोण पर होती है। संरचनात्मक विशेषताओं के कारण, इकाई को संचालन के दौरान डूबने की अनुमति नहीं है, इसलिए ब्लेड और रनर चैंबर के टकराने की दुर्घटनाओं को रोकने के लिए दूसरी संरचना में एक अक्षीय विस्थापन संकेत सुरक्षा उपकरण स्थापित किया जाता है। विकर्ण प्रवाह टरबाइन की उपयोगिता हेड रेंज 25～200 मीटर है।