प्रवाह क्रिया सिद्धांत और प्रतिक्रिया हाइड्रोजनरेटर की संरचनात्मक विशेषताएं

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

(1) संरचना: प्रतिक्रिया टरबाइन के मुख्य संरचनात्मक घटकों में रनर, हेडरेस चैम्बर, जल गाइड तंत्र और ड्राफ्ट ट्यूब शामिल हैं।
1) रनर। रनर हाइड्रोलिक टर्बाइन का एक घटक है जो जल प्रवाह ऊर्जा को घूर्णनशील यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। विभिन्न जल ऊर्जा रूपांतरण दिशाओं के अनुसार, विभिन्न प्रतिक्रिया टर्बाइनों की रनर संरचना भी भिन्न होती है। फ्रांसिस टर्बाइन रनर स्ट्रीमलाइन ट्विस्टेड ब्लेड, व्हील क्राउन और लोअर रिंग से बना होता है; अक्षीय-प्रवाह टर्बाइन का रनर ब्लेड, रनर बॉडी, डिस्चार्ज कोन और अन्य मुख्य घटकों से बना होता है: झुकाव वाले प्रवाह टर्बाइन रनर की संरचना जटिल होती है। ब्लेड प्लेसमेंट कोण काम करने की स्थितियों के साथ बदल सकता है और गाइड वेन के उद्घाटन से मेल खा सकता है। ब्लेड रोटेशन सेंटर लाइन टर्बाइन की धुरी के साथ एक तिरछा कोण (45 ° ~ 60 °) बनाती है।
2) हेडरेस चैंबर। इसका कार्य जल प्रवाह को जल गाइड तंत्र में समान रूप से प्रवाहित करना, ऊर्जा हानि को कम करना और हाइड्रोलिक टरबाइन की दक्षता में सुधार करना है। गोलाकार अनुभाग के साथ धातु सर्पिल केस का उपयोग अक्सर 50 मीटर से ऊपर के जल शीर्ष वाले बड़े और मध्यम आकार के हाइड्रोलिक टर्बाइनों के लिए किया जाता है, और ट्रेपोज़ॉइडल अनुभाग के साथ कंक्रीट सर्पिल केस का उपयोग अक्सर 50 मीटर से कम जल शीर्ष वाले टर्बाइनों के लिए किया जाता है।
3) जल गाइड 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 को समान रूप से जल प्रवाह का मार्गदर्शन करना और गाइड वेन के उद्घाटन को समायोजित करके हाइड्रोलिक टरबाइन के प्रवाह को बदलना है, ताकि जनरेटर इकाई की लोड आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके। यह पूरी तरह से बंद होने पर जल सीलिंग की भूमिका भी निभाता है।
4) ड्राफ्ट ट्यूब। रनर आउटलेट पर पानी के प्रवाह में शेष ऊर्जा का हिस्सा उपयोग नहीं किया गया है। ड्राफ्ट ट्यूब का कार्य इस ऊर्जा को पुनः प्राप्त करना और पानी को नीचे की ओर निकालना है। ड्राफ्ट ट्यूब को सीधे शंकु आकार और घुमावदार आकार में विभाजित किया जा सकता है। पूर्व में बड़ा ऊर्जा गुणांक होता है और यह आम तौर पर छोटे क्षैतिज और ट्यूबलर टर्बाइनों के लिए उपयुक्त होता है; हालाँकि उत्तरार्द्ध का हाइड्रोलिक प्रदर्शन सीधे शंकु जितना अच्छा नहीं है, लेकिन खुदाई की गहराई छोटी है, और इसका व्यापक रूप से बड़े और मध्यम आकार के रिएक्शन टर्बाइन में उपयोग किया जाता है।

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(2) वर्गीकरण: रनर की शाफ्ट सतह से गुजरने वाले पानी के प्रवाह की दिशा के अनुसार प्रतिक्रिया टरबाइन को फ्रांसिस टरबाइन, विकर्ण टरबाइन, अक्षीय टरबाइन और ट्यूबलर टरबाइन में विभाजित किया गया है।
1) फ्रांसिस टर्बाइन। फ्रांसिस (रेडियल अक्षीय प्रवाह या फ्रांसिस) टर्बाइन एक प्रकार की प्रतिक्रिया टर्बाइन है जिसमें पानी रनर के चारों ओर रेडियल रूप से बहता है और अक्षीय रूप से बहता है। इस तरह के टर्बाइन में लागू हेड (30 ~ 700 मीटर), सरल संरचना, छोटी मात्रा और कम लागत की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। चीन में परिचालन में लाया गया सबसे बड़ा फ्रांसिस टर्बाइन एरटन हाइड्रोपावर प्लांट का टर्बाइन है, जिसकी रेटेड आउटपुट पावर 582mw और अधिकतम आउटपुट पावर 621 MW है।
2) अक्षीय प्रवाह टरबाइन। अक्षीय प्रवाह टरबाइन एक प्रकार की प्रतिक्रिया टरबाइन है जिसमें पानी अक्षीय रूप से रनर में और बाहर बहता है। इस तरह के टरबाइन को फिक्स्ड प्रोपेलर टाइप (स्क्रू प्रोपेलर टाइप) और रोटरी प्रोपेलर टाइप (कपलान टाइप) में विभाजित किया गया है। पूर्व के ब्लेड स्थिर होते हैं और बाद के ब्लेड घूम सकते हैं। अक्षीय-प्रवाह टरबाइन की डिस्चार्ज क्षमता फ्रांसिस टरबाइन की तुलना में बड़ी है। क्योंकि रोटर टरबाइन की ब्लेड की स्थिति लोड परिवर्तन के साथ बदल सकती है, इसलिए लोड परिवर्तन की एक बड़ी रेंज में इसकी उच्च दक्षता होती है। अक्षीय-प्रवाह टरबाइन का गुहिकायन प्रतिरोध 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 से अधिक तक पहुंच गया है।
3) ट्यूबलर टर्बाइन। इस तरह के टर्बाइन का जल प्रवाह अक्षीय प्रवाह से रनर तक अक्षीय रूप से बहता है, और रनर से पहले और बाद में कोई घुमाव नहीं होता है। उपयोग हेड रेंज 3 ~ 20 है। इसमें छोटे धड़ की ऊंचाई, अच्छी जल प्रवाह की स्थिति, उच्च दक्षता, कम सिविल इंजीनियरिंग मात्रा, कम लागत, कोई वोल्यूट और घुमावदार ड्राफ्ट ट्यूब नहीं होने के फायदे हैं, और पानी का सिर जितना कम होगा, इसके फायदे उतने ही स्पष्ट होंगे।
जनरेटर के कनेक्शन और ट्रांसमिशन मोड के अनुसार, ट्यूबलर टर्बाइन को पूर्ण ट्यूबलर प्रकार और अर्ध ट्यूबलर प्रकार में विभाजित किया जाता है। अर्ध ट्यूबलर प्रकार को आगे बल्ब प्रकार, शाफ्ट प्रकार और शाफ्ट विस्तार प्रकार में विभाजित किया जाता है, जिनमें से शाफ्ट विस्तार प्रकार को झुकाव शाफ्ट और क्षैतिज शाफ्ट में विभाजित किया जाता है। वर्तमान में, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले बल्ब ट्यूबलर प्रकार, शाफ्ट विस्तार प्रकार और शाफ्ट प्रकार हैं, जो ज्यादातर छोटी इकाइयों के लिए उपयोग किए जाते हैं। हाल के वर्षों में, शाफ्ट प्रकार का उपयोग बड़ी और मध्यम आकार की इकाइयों के लिए भी किया जाता है।
अक्षीय विस्तार ट्यूबलर इकाई का जनरेटर जल चैनल के बाहर स्थापित किया जाता है, और जनरेटर एक लंबे झुकाव वाले शाफ्ट या क्षैतिज शाफ्ट के साथ पानी के टरबाइन से जुड़ा होता है। इस शाफ्ट विस्तार प्रकार की संरचना बल्ब प्रकार की तुलना में सरल है।
4) विकर्ण प्रवाह टर्बाइन। विकर्ण प्रवाह (जिसे विकर्ण भी कहा जाता है) टर्बाइन की संरचना और आकार फ्रांसिस और अक्षीय प्रवाह के बीच है। मुख्य अंतर यह है कि रनर ब्लेड की केंद्र रेखा टर्बाइन की केंद्र रेखा के साथ एक निश्चित कोण पर होती है। संरचनात्मक विशेषताओं के कारण, इकाई को संचालन के दौरान डूबने की अनुमति नहीं है, इसलिए ब्लेड और रनर कक्ष के बीच टकराव को रोकने के लिए दूसरी संरचना में अक्षीय विस्थापन संकेत सुरक्षा उपकरण स्थापित किया गया है। विकर्ण प्रवाह टर्बाइन की उपयोगिता हेड रेंज 25 ~ 200 मीटर है।

वर्तमान में, दुनिया में झुकी हुई ड्रॉप टरबाइन की सबसे बड़ी एकल इकाई रेटेड आउटपुट शक्ति 215MW (पूर्व सोवियत संघ) है, और उच्चतम उपयोग हेड 136m (जापान) है।