Reakcijska turbina je vrsta hidrauličkog stroja koji pretvara hidrauličku energiju u mehaničku energiju korištenjem tlaka protoka vode.
(1) Struktura. Glavne strukturne komponente reakcijske turbine uključuju rotor, dovodnu komoru, mehanizam za vođenje vode i usisnu cijev.
1) Rotor. Rotor je komponenta hidraulične turbine koja pretvara energiju protoka vode u mehaničku energiju rotacije. Prema različitim smjerovima pretvorbe energije vode, strukture rotora različitih reakcijskih turbina također se razlikuju. Rotor Francisove turbine sastoji se od aerodinamično uvijenih lopatica, krune kotača i donjeg prstena; Rotor aksijalne turbine sastoji se od lopatica, tijela rotora, ispusnog konusa i drugih glavnih komponenti: struktura rotora turbine s nagnutim protokom je složena. Kut postavljanja lopatica može se mijenjati ovisno o radnim uvjetima i odgovarati otvoru vodeće lopatice. Središnja linija rotacije lopatica tvori kosi kut (45° ~ 60°) s osi turbine.
2) Dovodna komora. Njegova je funkcija osigurati ravnomjeran protok vode do mehanizma za vođenje vode, smanjiti gubitak energije i poboljšati učinkovitost hidraulične turbine. Metalno spiralno kućište kružnog presjeka često se koristi za velike i srednje hidraulične turbine s visinom vode iznad 50 m, a betonsko spiralno kućište trapezoidnog presjeka često se koristi za turbine s visinom vode ispod 50 m.
3) Mehanizam za vođenje vode. Općenito se sastoji od određenog broja aerodinamičnih usmjeravajućih lopatica i njihovih rotirajućih mehanizama ravnomjerno raspoređenih po obodu rotora. Njegova je funkcija ravnomjerno usmjeravanje protoka vode do rotora i promjena protoka hidraulične turbine podešavanjem otvora usmjeravajućih lopatica, kako bi se zadovoljili zahtjevi opterećenja generatorske jedinice. Također igra ulogu brtvljenja vode kada je potpuno zatvoren.
4) Propusna cijev. Dio preostale energije u protoku vode na izlazu iz rotora nije iskorišten. Funkcija propusne cijevi je povratiti tu energiju i ispustiti vodu nizvodno. Propusna cijev može se podijeliti na ravne konusne i zakrivljene. Prva ima veliki energetski koeficijent i općenito je prikladna za male horizontalne i cjevaste turbine; iako hidraulične performanse potonje nisu tako dobre kao kod ravnog konusa, dubina iskopa je mala i široko se koristi u velikim i srednjim reakcijskim turbinama.
,
(2) Klasifikacija. Reakcijska turbina se dijeli na Francisovu turbinu, dijagonalnu turbinu, aksijalnu turbinu i cjevastu turbinu prema smjeru protoka vode kroz površinu osovine rotora.
1) Francisova turbina. Francisova (radijalno-aksijalna ili Francisova) turbina je vrsta reakcijske turbine u kojoj voda struji radijalno oko rotora i teče aksijalno. Ova vrsta turbine ima širok raspon primjenjivog tlaka (30 ~ 700 m), jednostavnu strukturu, mali volumen i nisku cijenu. Najveća Francisova turbina koja je puštena u pogon u Kini je turbina hidroelektrane Ertan, s nazivnom izlaznom snagom od 582 MW i maksimalnom izlaznom snagom od 621 MW.
2) Aksijalna turbina. Aksijalna turbina je vrsta reakcijske turbine u kojoj voda aksijalno ulazi i izlazi iz rotora. Ova vrsta turbine dijeli se na tip s fiksnim propelerom (tip s vijčanim propelerom) i tip s rotacijskim propelerom (tip Kaplan). Lopatice prve su fiksne, a lopatice druge se mogu rotirati. Kapacitet ispuštanja aksijalne turbine je veći od Francisove turbine. Budući da se položaj lopatica rotora turbine može mijenjati s promjenom opterećenja, ima visoku učinkovitost u velikom rasponu promjena opterećenja. Otpornost na kavitaciju i mehanička čvrstoća aksijalne turbine su lošije od onih kod Francisove turbine, a struktura je također složenija. Trenutno je primjenjivi pad ove vrste turbine dosegao više od 80 m.
3) Cijevna turbina. Protok vode ove vrste turbine teče aksijalno od aksijalnog toka do rotora, i nema rotacije prije i poslije rotora. Raspon iskorištenja visine je 3 ~ 20. Ima prednosti male visine trupa, dobrih uvjeta protoka vode, visoke učinkovitosti, malih građevinskih troškova, niske cijene, nema spiralne i zakrivljene cijevi za propuh, a što je niži tlak vode, to su njegove prednosti očitije.
Prema načinu spajanja i prijenosa generatora, cjevaste turbine se dijele na potpuno cjevaste i polucjevaste. Polucjevaste se dalje dijele na kuglaste, osovinske i produžetke osovine, među kojima se produžetke osovine dijele na koso osovino i horizontalne osovine. Trenutno se najčešće koriste kuglaste cjevaste turbine, produžetke osovine i horizontalne osovine, koje se uglavnom koriste za male jedinice. Posljednjih godina, osovinske se turbine koriste i za velike i srednje jedinice.
Generator aksijalne produžne cjevaste jedinice postavljen je izvan vodenog kanala, a generator je spojen s vodenom turbinom dugim kosim vratilom ili horizontalnim vratilom. Struktura ovog tipa produžetka vratila jednostavnija je od one kod tipa s žaruljom.
4) Turbina s dijagonalnim protokom. Struktura i veličina turbine s dijagonalnim protokom (također poznate kao dijagonalna turbina) su između Francisove i aksijalne turbine. Glavna razlika je u tome što je središnja linija lopatice rotora pod određenim kutom sa središnjom linijom turbine. Zbog strukturnih karakteristika, jedinica ne smije tonuti tijekom rada, pa je uređaj za zaštitu signala aksijalnog pomaka ugrađen u drugu strukturu kako bi se spriječio sudar između lopatice i komore rotora. Raspon iskorištenja tlaka turbine s dijagonalnim protokom je 25 ~ 200 m.
Trenutno je najveća nazivna izlazna snaga pojedinačne turbine s nagnutim padom u svijetu 215 MW (bivši Sovjetski Savez), a najveći iskorišteni pad je 136 m (Japan).
Vrijeme objave: 01.09.2021.
